Переменный ток промышленной частоты вырабатывается на электростанциях специально предназначенными для этих целей электромашинными синхронными генераторами. Принцип действия этих агрегатов основан на явлении электромагнитной индукции. Производимая паровой или гидравлической турбиной механическая энергия преобразовывается в электроэнергию переменного тока.
Вращающейся частью привода или ротором является электрический магнит, который и передает вырабатываемое магнитное поле на статор. Это – внешняя часть устройства, состоящая из трех катушек с проводами.
Передача напряжения осуществляется через коллекторные щетки и кольца. Медные роторные кольца вращаются одновременно с коленвалом и ротором, в результате чего к ним прижимаются щетки. Те, в свою очередь, остаются на месте, позволяя электротоку передаваться от неподвижных элементов генератора его вращающейся части.
Произведенное таким образом магнитное поле, вращаясь поперек статора, производит электропотоки, которые и осуществляют зарядку аккумулятора.
Однако для передачи импульса от генератора переменного тока к аккумулятору постоянного используется дополнительный диодный мост, который располагается в задней части устройства. Диод представляет собой деталь с двумя контактами, через которые в одном направлении проходит ток. А мост, как правило, состоит из 10 таких элементов.
Диоды делятся на две группы:
Последняя крайне необходима в генераторе, потому что является контролирующим исправность привода контуром. Без лампы генератор переменного тока ни в коем случае не запустится на стандартных оборотах.
Для большего понимания, советуем
посмотреть популярные модели дизельных генераторов >>
В зависимости от вырабатываемой энергии, генераторы подразделяются по мощности – на высокомощные и маломощные.
В быту наиболее оптимальными считается маломощное генераторное оборудование. Чаще всего, такие генераторы используют в качестве резервного электроснабжения. Также пользуются популярностью сварочные генераторы переменного тока. Однако с бензиновыми моделями следует проявлять крайнюю осторожность, используя их только по назначению. Иначе их моторесурс значительно сокращается. Ремонт такого оборудования, как и замена на новое устройство, сопряжен с внушительными финансовыми затратами.
Рекомендуем следующие модели генераторов переменного тока:
| Генератор переменного тока Generac SG035 | Генератор переменного тока Generac QT027 1P | Генератор переменного тока Honda EP 2500 CX |
|
|
|
| Генератор переменного тока SKAT УГСБ-4500(-1)/220 | Генератор переменного тока Robin-Subaru ЕВ 3.5/230-W120R | Генератор переменного тока SDMO T12HK |
|
|
|
С целью создания автономного электроснабжения загородного участка, дома либо коттеджа в большинстве случаев применяется дизельный генератор. Данный агрегат рассчитан на выполнение таких задач, которые соответствуют его моторесурсу и мощности. Благодаря уникальным техническим характеристикам дизельгенераторы могут работать без перерывов в течение нескольких лет, что также положительно влияет на популярность этого оборудования.
Один из вариантов обеспечения электропитания — генератор переменного тока. Эта установка может быть как основным вариантом, так и только на время пропадания основного источника питания.
Содержание статьи
Устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую, называют генератором тока. Они бывают переменного и постоянного тока. Устройства, вырабатывающие постоянный ток, более сложны в исполнении и менее надёжны.
Тоже как вариант))
С появлением полупроводниковых приборов, которые позволяют выпрямить переменный ток, по большей части всё равно использовался генератор переменного тока. Если необходим постоянный ток, на выходе источника переменного тока ставят выпрямитель, который формирует электропитание требуемого типа и уровня.
Понять, как происходит такое преобразование, можно глядя на простейшую модель генератора. Его работа основана на принципе возникновения ЭДС — электродвижущей силы. Коротко сформулировать суть этого явления можно так, если замкнутая рамка пересекает магнитное поле, в ней возникает (наводится) электрический ток. Чтобы «снять» ток с рамки, используют специальное устройство ‒ щеточный узел. На концах рамки сделаны кольца, которые соприкасаются с токосъёмными контактами (щетками). Щетки, за счет силы упругости пружин, плотно прилегают к кольцам, обеспечивая контакт. К щеткам припаяны провода, по которым далее в устройство и передаётся ток.
Генератор переменного тока: устройство и принцип действия
Как получается переменное напряжение? Представьте себе, рамка вращается, то одной, то другой стороной приближаясь к полюсам (положительному S и отрицательному N). Чем ближе к полюсу, тем сильнее наводимое поле (больше сила тока), чем дальше ‒ тем меньше. Соответственно, на контактных кольцах имеем плавно изменяющуюся силу тока. Она то близка к нулю (когда рамка находится дальше всего), то подходит к максимуму. Таким образом, получаем на выходе ток синусоидальной формы.
Таким образом получаем на выходе генератора ток синусоидальной формы
Те же самые процессы происходят, если прямоугольную рамку закрепить неподвижно, а внутри нее вращать магнитное поле. Ток также имеет синусоидальную форму, просто имеем два типа установок ‒ с неподвижным статором и с неподвижным ротором.
Генератор постоянного тока устроен точно также и отличается только устройство снятия тока. К рамке прикреплены два полукольца, так что щетки снимают ток попеременно, то с одного конца рамки, то с другого. В результате на выходе имеем положительные полуволны, которые близки к постоянному току.
Это была теория, а теперь переходим к практике. Генераторы электрического тока нужны обычно для обеспечения питанием электрооборудования. Существуют две ситуации:
Простейшие генераторы постоянного и переменного тока: устройство и принцип работы
Для обоих случаев логика выбора похожа, но имеет свои особенности. Если генератор нужен для постоянной работы, на первое место выходит расход топлива и надёжность. Также стоит обратить внимание на «громкость» работы, ёмкость бака для топлива.
Для кратковременного включения на случай пропадания питания, чаще всего стараются приобрести не слишком дорогую модель. Но в погоне за экономией, не стоит забывать о качественных характеристиках.
Сейчас не станем разбираться к конструктивных особенностях, а остановимся на достоинствах и недостатках. Синхронные генераторы отличаются тем, что на якоре имеют обмотки. Они выдают более стабильное напряжение и имеют меньшие отклонения по частоте. Это хорошо для требовательных к качеству питания. К плюсам синхронных генераторов тока относят также нормальную реакцию на пусковые токи, так что нормально работают они с индуктивной нагрузкой (с электродвигателями). Минусы ‒ более сложная конструкция и высокая цена. Ещё один момент, наличие щеток, которые, как известно снашиваются и искрят. Так что при более высокой цене синхронные генераторы имеют меньший рабочий ресурс.
Устройство асинхронных моделей проще
Асинхронные генераторы имеют более простую конструкцию и более низкие цены. При относительно невысокой цене отличаются значительно большим эксплуатационным сроком. Но стабильность тока желает быть лучше: погрешность до 10% по напряжению и 4% по частоте. Ещё один недостаток: плохо переносят пусковые токи. Потому, для обеспечения нормальной работы сложной техники желательно иметь стабилизатор, а для плавного пуска электромоторы подключать через преобразователь частоты.
Есть ещё так называемые инверторные бытовые генераторы тока. Это те же генераторы, но на выходе которых стоит дополнительное устройство, стабилизирующее выходные показатели. С учётом того что техника у нас становится всё более дорогой и требовательной к качеству питания, использование инверторных генераторов почти необходимость.
Генератор переменного тока с инвертором: основные узлы и блоки
Единственное исключение, когда агрегат будет стоять на даче или в доме, а в период его работы, «капризная» техника работать не будет. К группе «капризных» однозначно относится вся компьютерная техника, а также та, которая управляется при помощи микропроцессоров. Также «капризными» являются автоматизированные котлы. Если котёл зависит от наличия напряжения и автоматика в нем не механическая, вам однозначно требуется инверторный генератор.
Инверторный генератор кроме двигателя и непосредственно генератора, имеет ещё выпрямитель и инвертор
Как работает инверторный генератор переменного тока? То напряжение, которое выработал генератор, попадает на блок инвертора. Он сначала выпрямляется, а потом из постоянного напряжения формируются полярные импульсы заданной частоты (50 Гц) и скважности. На выходе устройства импульсы превращаются в синусоиду. В результате на выходе имеем питание с идеальными (почти) характеристиками. Так что асинхронный инверторный генератор подходит для питания любой техники. Вот только пусковые нагрузки по-прежнему проблема.
Чтобы выбрать генератор переменного тока, необходимо разобраться с классификацией, видами и типами, достоинствами и недостатками. В первую очередь стоит определиться с количеством фаз, которые должен выдавать агрегат, как понимаете, есть однофазные и трехфазные. Выбирать по этому признаку стоит учитывая имеющуюся проводку или нагрузку. Если генератор должен обеспечить работу трехфазного потребителя, на его выходе должно быть именно такое напряжение. Если подключаемые приборы только однофазные, покупать трехфазный генератор стоит только тогда, когда он будет работать на постоянной основе. В качестве резервного обычно ставят однофазные агрегаты, обеспечивая питанием наиболее важные устройства.
Для начала необходимо определиться с количеством фаз вырабатываемого тока
Когда мы разбирались в принципе действия генераторов переменного тока, не рассматривался один момент: как и чем приводится в действие вращающаяся часть устройства. В бытовых моделях это двигатель внутреннего сгорания. Именно он приводит в движение ротор, а работать он может на следующих видах топлива:
Для бытового использования, чаще всего, используют дизельные и бензиновые генераторы. Так как оба вида топлива практически равнозначны по доступности, то выбор между ними основан на технических особенностях. О них подробнее немного ниже.
Для бытовых целей обычно используют бензиновый или дизельный генератор тока. Сказать какой лучше однозначно невозможно, так как они отличаются по характеристикам. Потому для одних условий лучше бензиновый, для других ‒ оптимальный дизельный.
Выбор генератора тока зависит от многих моментов
Перечень свойств и особенностей бензинового генератора переменного тока:
Основное, что стоит помнить, бензиновый электрогенератор не рассчитан на длительную работу (сутками). Рекомендованная нагрузка, особенно у двухтактных моделей 2–3 часа в день и до 500 часов в год. Зато отличаются такие установки невысокой ценой и компактностью. Это отличный выбор, если надо питать совсем небольшую нагрузку непродолжительное время. Чаще всего такие генераторы берут с собой на природу, охоту, рыбалку и т. д.
Двухтактные бензиновые генераторы — лучший выбор для выезда на природу
Бензиновые генераторы тока с четырехтактными бензиновыми двигателями ресурс имеют существенно больше: до 3000–5000 тысяч часов. Но и его надолго не хватит при постоянной работе. Так что бензиновые генераторы имеет смысл ставить, если электричество отключается у вас редко и ненадолго.
Дизельный генератор переменного тока ‒ установка гораздо боле мощная, но и настолько же более дорогостоящая. Бывают они двух типов: с воздушным и жидкостным охлаждением. Установки с воздушным охлаждением имеют средние габариты, среднюю мощность и вполне приемлемую цену. Вот они идеальны, если электричество отключается часто, но не постоянно. В то же время, маломощные дизельные генераторы (есть и такие) по характеристикам ненамного лучше бензиновых, а по цене раза в два выше. Так что если вам нужен генератор до 6 кВт мощности выбор, всё равно, имеет смысл остановить на бензиновой установке.
Дизельные ‒ более габаритные и мощные
Дизельный генератор с водяным (жидкостным) охлаждением ‒ это уже техника другого класса. Он может работать сутками и используются на предприятиях. На них применяются двигателя двух типов:
Дизельный генератор с низкооборотистым двигателем отличается более низким уровнем шумов, более экономичны в плане расхода топлива на один киловатт. Но они же более дорогостоящие. имеют большие размеры и вес. Если дизельный генератор тока построен на основе высокооборотного движка, обойдётся один киловатт электроэнергии дешевле. Но шуметь дизель будет сильно.
Подобные модели могут обеспечивать предприятия
Итак, если вам нужна установка для выработки постоянного тока на продолжительный период или станция, которая будет снабжать электроэнергией постоянно, вам нужен дизельный генератор жидкостного охлаждения.
Значительное влияние на цену оказывают опции. Хоть генераторы «с наворотами» стоят дороже, некоторые из дополнительных возможностей могут быть очень полезны. Например:
Использование может быть разным
Есть ещё такие, без которых можно обойтись, но делающие эксплуатацию генератора тока более удобной. Например, контроль параметров с одновременным отображением на дисплее или передача данных о состоянии генератора на подключённый компьютер. Ещё, может быть, целый ряд конструктивных «добавок»: шумогасящий кожух, защитный кожух от низких температур, увеличенный топливный бак и т. д.
Речь пойдёт не о подключении, а об установке ‒ организации места, где генератор тока будет работать. Нужна просторная твёрдая и ровная площадка. При установке на неровной поверхности, повышается уровень вибрации, что угрожает целостности оборудования. Если говорить о мощных дизельных установках, то для них желательно бетонное или асфальтовое покрытие, в общем, плотное и надёжное основание.
Площадка должна быть ровной
Подключение генератора проводят кабелем, в соответствии с рекомендациями производителей. Само подключение производится в шкафу, куда заводится кабель от генераторной установки. Он подключается после вводного автомата и счетчика.
Если генератор будет уставлен в помещении, в нем должна быть хорошая вентиляция. Планируя на время работы двигателя оставлять двери открытыми, нужна будет решётка, чтобы никто не попал внутрь во время работы станции.
Когда дело доходит до питания автомобильного радиоприемника, фар и других электронных компонентов, вы можете подумать, что всю работу выполняет батарея. На самом деле, это ваш генератор переменного тока, который поддерживает все в рабочем состоянии. Но что именно делает генератор и как он работает? Читайте дальше, чтобы узнать, что делает ваш генератор таким важным, и как распознать проблемы с автомобильным генератором, прежде чем они станут серьезной проблемой.
В то время как аккумулятор необходим для запуска вашего автомобиля, когда он выключен, генератор переменного тока поддерживает ваш автомобиль, когда двигатель работает. Генератор питает большинство электронных компонентов автомобиля, когда вы едете или работаете на холостом ходу, включая фары, электрическое рулевое управление, электрические стеклоподъемники, стеклоочистители, подогрев сидений, приборную панель и радио. Генератор переменного тока питает их всех постоянным током (DC). Ваш генератор переменного тока также отвечает за зарядку автомобильного аккумулятора во время движения.
Генератор переменного тока преобразует механическую энергию в электрическую. Когда ваш двигатель включен, он приводит в действие приводной ремень, который опирается на шкив, прикрепленный к генератору переменного тока. Шкив вращает вал ротора генератора переменного тока, который вращает набор магнитов вокруг катушки. Эти вращающиеся магниты генерируют переменный ток (AC) вокруг катушки, который затем направляется на выпрямитель генератора переменного тока. Выпрямитель преобразует эту мощность переменного тока в мощность постоянного тока, которая активирует электрические системы вашего автомобиля.
Генераторы обычно служат в течение всего срока службы вашего автомобиля, но так бывает не всегда. Общий износ, тепловое повреждение, чрезмерная эксплуатация, воздействие воды, неисправные детали или изношенные провода могут вывести генератор из строя еще до того, как ваш автомобиль отправится на свалку.
Без работающего генератора ваш автомобиль не заведется в ближайшем будущем или проработает дольше нескольких минут. Тем не менее, типичные признаки неисправного генератора часто ошибочно принимают за проблемы с аккумулятором или другими частями автомобиля, которые проявляют аналогичные симптомы. Другими словами, если вы столкнулись только с одной из перечисленных ниже проблем, проблема может быть не только в вашем генераторе. Однако любой из следующих предупреждающих знаков может указывать на возможную проблему с электрической системой вашего автомобиля. Принесите свой автомобиль в местный сервисный центр Firestone Complete Auto Care, чтобы проверить вашу электрическую систему, чтобы мы могли выяснить причину проблемы.
Когда генератор выходит из строя, он подает непостоянное напряжение на электронные аксессуары. Как правило, это проявляется в недостаточной или чрезмерной производительности оборудования, например, в слишком тусклых или слишком ярких фарах. Вы также можете столкнуться с мерцающими огнями или светом, который беспорядочно меняется от яркого к тусклому и наоборот.
Иногда разряженный аккумулятор — это просто разряженный аккумулятор — его срок службы подошел к концу после нескольких лет использования — или, может быть, вы случайно не включили фары на всю ночь. Однако в других случаях разряженная батарея может быть признаком неисправности вашего генератора.
Неисправный генератор не заряжает аккумулятор в достаточной мере при работающем двигателе, в результате чего заряд аккумулятора разряжается быстрее, чем обычно. Один из способов проверить, связана ли проблема с аккумулятором или генератором, — запустить автомобиль от внешнего источника. Если вы запустите свой автомобиль, а он продолжит работать, возможно, скоро потребуется замена аккумулятора. Однако, если вы запустите автомобиль, а вскоре после этого он снова заглохнет, это может означать, что ваш генератор не получает достаточно энергии для аккумулятора.
Генератор, который не обеспечивает достаточную мощность для электроники вашего автомобиля, часто приводит к медленной работе или неработоспособности аксессуаров. Если вы заметили, что ваши окна поднимаются или опускаются дольше, чем обычно, или если обогреватели сидений не нагреваются быстро, или даже если ваш спидометр и другие приборы начинают выходить из строя, у вас может быть проблема с генератором.
Во многих современных автомобилях также запрограммирован приоритетный список оборудования, который указывает бортовому компьютеру, где в первую очередь отключать питание, если генератор не выдает достаточно электроэнергии. Таким образом, если вы едете с неисправным генератором, вы потеряете питание своего радио (или других второстепенных аксессуаров), прежде чем потеряете питание фар.
Как упоминалось ранее, проблемы с запуском двигателя могут означать, что ваш генератор не может заряжать аккумулятор. Поэтому, когда вы поворачиваете ключ в замке зажигания, все, что вы слышите, — это щелкающий звук, а не урчание вашего двигателя.
С другой стороны, если ваш автомобиль часто глохнет во время движения, это может быть признаком того, что свечи зажигания и катушки не получают от генератора достаточной мощности для поддержания работы двигателя.
Автомобили издают множество странных звуков — некоторые из них безвредны, а другие могут указывать на серьезные механические проблемы. Когда дело доходит до неисправных генераторов, вы, скорее всего, услышите рычание или нытье под капотом.
Этот рычащий или скулящий звук возникает, когда ремень, вращающий шкив генератора, смещается. Вы также можете услышать этот звук, если подшипники, вращающие вал ротора, вышли из строя.
Неприятный запах горелой резины или проводов может указывать на то, что части генератора начинают изнашиваться. Поскольку приводной ремень генератора находится под постоянным натяжением и трением, а также из-за того, что он находится близко к горячему двигателю, со временем он может изнашиваться и издавать неприятный запах горелой резины. Заклинивший подшипник шкива генератора также издает запах горелой резины, так как ремень трется о заклинивший шкив при работающем двигателе.
Точно так же, если ваш генератор переменного тока перегружен или имеет изношенные или поврежденные провода, вы можете почувствовать запах гари, сравнимый с запахом электрического огня. Перегруженный генератор пытается пропустить через свои провода слишком много электричества, в результате чего они нагреваются небезопасно. Поврежденные провода также создают сопротивление потоку электричества, в результате чего провода нагреваются и издают неприятный запах.
Когда на приборной панели загорается индикатор аккумулятора, это обычно ошибочно принимают за проблему с аккумулятором. Тем не менее, сигнальная лампа аккумулятора указывает на то, что может быть проблема в более широкой электрической системе вашего автомобиля, включая генератор переменного тока.
Генераторы предназначены для работы при определенном напряжении, обычно в диапазоне 13–14,5 вольт. Если ваш генератор неисправен, его напряжение может упасть ниже допустимого, в результате чего на приборной панели загорится индикатор батареи. Точно так же индикатор батареи также появится, если генератор переменного тока превышает предел напряжения, в зависимости от того, насколько сильно он подвергается нагрузке.
В зависимости от электрической нагрузки от аксессуаров вашего автомобиля (фары, стеклоочистители, радиоприемник и т. д.) вы можете увидеть, как сигнальная лампа аккумуляторной батареи мигает и гаснет, когда напряжение генератора колеблется от заданного значения напряжения. Хотя это может показаться незначительным раздражением, лучше привести свой автомобиль для проверки электрической системы, чем оказаться на обочине дороги.
Проблемы с запуском автомобиля или зарядкой аккумулятора могут быть вызваны неисправным генератором! Чтобы получить профессиональную диагностику и прозрачные рекомендации по обслуживанию, запланируйте осмотр электрической системы или обслуживание генератора в ближайшем сервисном центре Firestone Complete Auto Care.
Машина, которая производит 3-фазную энергию от механической энергии, называется генератором переменного тока или синхронным генератором. Работа генератора переменного тока основана на том принципе, что при изменении потока, соединяющего проводник, в проводнике индуцируется ЭДС.
Генераторы являются основным источником всей потребляемой нами электроэнергии. Эти машины являются крупнейшими преобразователями энергии в мире. Они преобразуют механическую энергию в энергию переменного тока.
Генератор переменного тока работает на том же фундаментальном принципе электромагнитной индукции, что и генератор постоянного тока. Работа генератора переменного тока основана на том принципе, что при изменении потока, соединяющего проводник, в проводнике индуцируется ЭДС.
Как и генератор постоянного тока, генератор переменного тока также имеет обмотку якоря и обмотку возбуждения. Но между ними есть одно важное различие.
В генераторе постоянного тока обмотка якоря размещается на роторе, чтобы обеспечить способ преобразования переменного напряжения, генерируемого в обмотке, в постоянное напряжение на клеммах с помощью вращающегося коммутатора.
Полевые столбы размещаются на стационарной части машины. Поскольку в генераторе переменного тока коммутатор не требуется, обычно удобнее и выгоднее размещать обмотку возбуждения на вращающейся части (т. е. роторе), а обмотку якоря — на неподвижной части (т. е. статоре).
Генератор переменного тока имеет 3-фазную обмотку на статоре и обмотку возбуждения постоянного тока на роторе. Этот источник постоянного тока (называемый возбудителем) обычно представляет собой небольшой шунт постоянного тока или составной генератор, установленный на валу генератора переменного тока.
Конструкция ротора бывает двух типов, а именно;
В генераторе переменного тока с явными полюсами выступающие или выступающие полюса монтируются на большой круглой стальной раме, которая крепится к валу генератора переменного тока.
В генераторе переменного тока с цилиндрическими полюсами ротор выполнен из гладкого массивного радиального цилиндра из кованой стали, имеющего ряд пазов по внешней периферии.
Обмотка ротора питается от возбудителя постоянного тока, и на роторе образуются чередующиеся полюса N и S.
При вращении ротора против часовой стрелки первичным двигателем проводники статора или якоря перерезаются магнитным потоком полюсов ротора. Следовательно, э.д.с. индуцируется в проводниках якоря за счет электромагнитной индукции.
ЭДС индукции переменная, так как N и S полюса ротора попеременно проходят через проводники якоря. Направление ЭДС индукции можно найти по Правило правой руки Флеминга и частота определяется по формуле;
f = PN / 120
где N = скорость ротора в об/мин.
P = количество полюсов ротора
Величина напряжения, индуцируемого в каждой фазе, зависит от потока ротора, количества и положения проводников в фазе и скорости ротора.
При вращении ротора в обмотке якоря индуцируется трехфазное напряжение. Величина ЭДС индукции зависит от скорости вращения и постоянного тока возбуждения.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
