Электрогенератор: предназначение, устройство, принцип действия

20.01.2014 #Генератор

Электрогенератор: предназначение, устройство, принцип действия

Основным предназначением автомобильного электрогенератора является подзарядка аккумулятора и питания бортовой системы автомобиля. Учитывая конструктивные особенности, можно выделить два типа генераторов: генераторы традиционной и компактной конструкции.

Генератор, в основе работы которого находится магнитная индукция, предназначен для обеспечения электрическим током потребителей, включенных в систему электрооборудования, а также для зарядки аккумулятора при включенном двигателе автомобиля. Генератор должен иметь соответствующие выходные параметры, чтобы, независимо от режима движения автомобиля, не происходил разряд аккумулятора. Кроме этого, генератор должен обеспечивать стабильное напряжение в бортовой сети автомобиля. Принцип работы генератора, а также конструкция этого механизма приблизительно одинаковы для любого автомобильного генератора, несмотря на то, где и кем он выпущен.

Устройство генератора

Основу работы генератора составляет эффект электромагнитной индукции. Генератор состоит из корпуса, статорной обмотки, ротора, реле-регулятора и выпрямительного моста.

Корпус генератора выступает в качестве основания для статорной обмотки. Обычно производится из легкосплавных металлов, например, из дюралюминия. Для охлаждения во время работы в корпусе предусмотрены специальные «окна». Сзади и спереди корпуса имеются подшипники, на которых крепится ротор. Статорная обмотка производится из медного провода и укладывается в пазах сердечника.

Ротор представляет собой некий электромагнит, который имеет одну обмотку, расположенную на валу ротора. Сверху обмотки находится сердечник, выполненный из ферромагнитного металла.

Реле-регулятор осуществляет функцию контроля и регулирования напряжения на выходе из генератора.

Выпрямительный мост с шестью диодами выдает прямой ток более 40 ампер. Диоды, расположенные попарно на плюсовом и минусовом токопроводящих основаниях, соединяются по схеме Ларионова.

1. передняя крышка;
2. обмотка статора;
3. обмотка возбуждения;
4. задняя крышка;
5. щеточный узел;
6. контактные кольца;
7. выпрямительный блок;
8. полюсные половины;
9. крыльчатка вентилятора;
10. приводной шкив

Конструктивные особенности

Учитывая конструктивное исполнение, можно выделить два типа генераторов: традиционные и компактные. Генераторы традиционной конструкции имеют вентилятор, расположенный у приводного шкива. Вентиляционные окна находятся только в торцевой части.

Генераторы компактной конструкции имеют два вентилятора, расположенные внутри полости генератора. Компактные генераторы часто называют высокоскоростными, так как они оснащены приводом, имеющим повышенное передаточное отношение.

Принцип работы генератора

Работа автомобильного генератора основывается на принципе появления переменного электрического напряжения в обмотке статора, возникающего в результате воздействия постоянного магнитного поля, образующегося вокруг сердечника.

Ротор приводится в действие двигателем через ременную передачу. На обмотку ротора производится подача постоянного электрического напряжения, достаточного для возникновения магнитного потока. Силу магнитного потока регулирует реле-регулятор. Напряжение на выходе генератора находится в пределах между 13,6 вольт летом и 14,2 вольт зимой. Этого напряжения достаточно для того, чтобы аккумулятор находился в нормальном рабочем состоянии, и периодически производилась его подзарядка. Питание бортовой сети, включенной параллельно аккумулятору, происходит от клемм генератора.

Правила эксплуатации генераторов

Среди основных правил можно выделить следующие:

— При эксплуатации генератора важно, чтобы «минус» АКБ всегда подключался к корпусу, а плюс — к плюсу генератора.

— Во время эксплуатации генератора его нельзя отсоединять от АКБ, так как это может привести к неисправностям в бортовой сети машины.
— Нельзя проверять генератор с использованием искры, присоединяя плюс генератора к корпусу. Из-за этого выходят из строя диоды. Для осуществления проверки генератора используют амперметр или вольтметр.
— Если производится ремонт генератора, не стоит проверять сопротивление изоляции обмотки статора высоким напряжением тока. Подобные действия могут осуществляться только на специальном стенде при условии отсоединения диодов выпрямителя.
— Если производится проверка электропроводки автомобиля, генератор необходимо отсоединить.
— При проведении кузовного ремонта автомобиля, особенно с осуществлением сварочных работ, генератор обязательно отсоединяют.

Важно придерживаться всех вышеперечисленных правил, так как их несоблюдение часто приводит к неисправностям генератора.

Другие статьи

#Планка генератора

Планка генератора: фиксация и регулировка генератора автомобиля

14.09.2022 | Статьи о запасных частях

В автомобилях, тракторах, автобусах и иной технике электрические генераторы монтируются к двигателю посредством кронштейна и натяжной планки, обеспечивающей регулировку натяжения ремня. О планках генератора, их существующих типах и конструкции, а также выборе и замене этих деталей — читайте в статье.

#Переходник для компрессора

Переходник для компрессора: надежные соединения пневмосистем

31.08.2022 | Статьи о запасных частях

Даже простая пневматическая система содержит несколько соединительных деталей — фитингов, или переходников для компрессора. О том, что такое переходник для компрессора, каких типов он бывает, зачем необходим и как устроен, а также о верном подборе фитингов для той или иной системы — читайте в статье.

#Стойка стабилизатора Nissan

Стойка стабилизатора Nissan: основа поперечной устойчивости «японцев»

22. 06.2022 | Статьи о запасных частях

Ходовая часть многих японских автомобилей Nissan оснащается стабилизатором поперечной устойчивости раздельного типа, соединенным с деталями подвески двумя отдельными стойками (тягами). Все о стойках стабилизатора Nissan, их типах и конструкции, а также о подборе и ремонте — читайте в данной статье.

#Ремень приводной клиновой

Ремень приводной клиновой: надежный привод агрегатов и оборудования

15.06.2022 | Статьи о запасных частях

Для привода агрегатов двигателя и в трансмиссиях различного оборудования широко применяются передачи на основе резиновых клиновых ремней. Все о приводных клиновых ремнях, их существующих типах, особенностях конструкции и характеристиках, а также о правильном выборе и замене ремней — читайте в статье.

Вернуться к списку статей

Принцип работы генератора автомобиля и его устройство

Содержание

1. Генератор автомобиля как устроен и по какому принципу работает
2. Мощность генератора
3. Устройства генератора автомобиля
4. Принцип работы генератора
5. Сколько выдает генератор автомобиля
6. Как проверить работоспособность генератора автомобиля
7. Признаки неисправности генератора автомобиля
8. Сколько ампер выдает генератор автомобиля
9. Зарядка аккумулятора автомобиля генератором

Сегодняшнюю нашу статью посвятим такой теме как разъяснение смысла и устройства генератора в машине. Наверняка все знают, что мотор — это сердце автомобиля, а генератор, по сути, является его кровью, которая разносит питательные вещества в виде энергии  по всем энергопотребляющим системам автомобиля.

Давайте сначала дадим точное и понятное для всех определение, что вообще такое генератор автомобиля, в том числе и генератор хендай санта фе или любой другой машины, так как принцип работы у них всех одинаковый, разница только немного в конструктивных особенностях.

Генератор автомобиля – это устройство, которое способно преобразовывать механическую энергию, создаваемую двигателем в электрическую энергию, которая в свою очередь питает все энергозависимые системы автомобиля.

Если у вас тут же возник вопрос, а можно ли ехать на автомобиле без генератора – ответ да можно, но только до тех пор, пока у вас не сядет аккумулятор. Работая в паре с аккумулятором, они создают стабильное напряжение бортовой сети автомашины.

Мощность генератора

Мощность генератора автомобиля для каждой марки и модели подбирается таким образом, что при любом режиме работы двигателя генератор мог обеспечить полноценную зарядку аккумуляторной батареи автомобиля и всех его систем

Генератор должен работать стабильно и обеспечивать весь спектр необходимых токов и напряжений для всех приборов и головных устройств автомобиля, которым необходима электрическая энергия для их работы

Устройства генератора автомобиля

Из чего же состоит сам генератор, давайте перечисли эти части

1. Шкив – насадка на вале на которую одеваются ремни, связывающие генератор и двигатель и через этот шкив и ремень вращательно движение, передается от двигателя к валу генератора
2. Ротор генератора – металлический вал, на котором располагаются стальные втулки, между которыми в свою очередь расположена обмотка генератора, провода или выводы которой соединяются к закругленными контактными кольцами
3. Статор – это трубообразный отрезок из специальных стальных листов, между которыми особым образом наматывается трехфазная обмотка генератора автомобиля
4. Диодная сборка – служит для выпрямления напряжения автомобиля которое вырабатывает статор, а также преобразовывает его в постоянное напряжение
5. Регулятор напряжения – так же расположен на генераторе и выполняет функцию поддержания напряжения в сети автомобиля в заданных приделах, исключая непредусмотренные колебания, возникаемые во время езды или из-за атмосферных условий
6. Щеточный узел генератора – это так называемы специальные щетки, которые напрямую контактируют или так сказать трутся постоянно о кольцо ротора
7. Корпус генератора – является основным кожухом генератора, в котором и располагаются все вышеперечисленные узлы, а также является и системой предохранения от внешних воздействий и дополнительно служит радиатором охлаждения генератора

Вот схема генератора автомобиля для тех, кто понимает

А вот ротор поподробнее, фото автомобильного ротора ниже

•  Вал самого ротора
•  Полюса положительные и отрицательны на роторе
• Обмотка возбуждения
•  Металлические контактные кольца

Принцип работы генератора

Итак продолжаем наши разъяснения по поводу устройства и работы автомобильного генератора и вот как именно происходит преобразование вращательного движения в электрическую энергию в генераторе автомобиля:

Если по-простому или так сказать обобщить, то принцип работы генератора такой: при вращении ротора он создает сильное магнитное поле, которое в свою очередь начинает производить воздействие на обмотку статора, из-за этого в ней появляется электрический ток, который по сути уже и используется для разных нужд автомобиля.

Вот кстати, как статор выглядит отдельно

 

Статор генератора

•  Собственно сам обмотка статора
•  Выводы обмоток
•  Основной магнит, провод

 

Кстати если вдруг у вас на автомобиле особенно на хендай санта фе постоянно крутит стартер у нас есть статья как это устранить и не только на санта фе, просто слово Статор напомнило стартер вот и решил ссылкой поделиться.

Вот ещё нашел одно фото устройство генератора

Сколько выдает генератор автомобиля

Иногда автовладельцы задаются вопросом – а сколько выдает генератор автомобиля, в данной ситуации правильным ответом будет то, что написано у вас в мануале к автомобилю.

Универсальным же считается показатель напряжения на выходе генератора в 13.9 вольта и в пределах до 16 вольт, но опять же читайте инструкцию к вашему автомобилю, мало ли чего там конструкторы, но усредненное напряжение на генераторе автомобиля должно быть в пределах указанных выше.

Как проверить работоспособность генератора автомобиля

Для того чтобы ответить на вопрос как проверить генератор на работоспособность или так сказать на правильность выдаваемого напряжения на выходе, а также и регулятор напряжения генератора – так как работают они сообща вам потребуется простой мультиметр, выставляете его в положение измерения постоянного тока на предел 20вольт и выше и произведите замеры на выходе генератора.

При этом отключать никакие приборы и провода не нужно, проверка проводится в естественных условиях и при этом вы должны увидеть цифры приблизительно 13.9 -16 вольт, так же можно давать скидку на погрешность прибора в пределах 0.5, то есть у вас показало 13.5 вольта то у вас скорее всего норма, возможно у вас реально 13.9 но прибор особенно китайские мультиметры могут давать погрешность и довольно существенную.

https://youtu.be/V0jsx5VONRI

Поэтому по возможности лучше перемерять двумя разными мультиметрами от разных производителей и уже оттуда вывести среднюю величину, если данные не будут совпадать.

Признаки неисправности генератора автомобиля

неисправности генератора автомобиля возникают в тех же частях из чего состоит генератор автомобиля, или точнее выразится в тех же узлах и деталях, из которых он и состоит

• повреждение или сильный износ шкива генератора – разболтался, повело, лопнул
• износились токосъемные щетки может сказаться как на напряжении, выдаваемом генератором, так и на его искрении
• износ токосъемных колец – так же, как и щетки скажется на выходном напряжении, искрении или вообще не работе генератора
• неправильная работа регулятора напряжения – выдаёт напряжение, не соответствующее никаким нормам вместо 13.9 вольт – 5вольт, или наоборот 19 вольт
• межвитковое замыкание статорной обмотки – неправильные напряжения на выходе
• разрушение подшипника – стук, грохот, плохое вращение, недостаточные обороты, большая вибрация вала
• повреждение диодного моста – ток перестанет вообще течь
• повреждение проводов — проверить на обрыв, перекус, перелом, — заменить на исправные

Вот теперь вы узнали, как проверить исправность генератора автомобиля, так что можете приступить собственно к проверке, возможно из-за этого у вас постоянно разряжается аккумулятор, так как генератор не выдаёт вам положенное напряжение.

https://youtu.be/EGoltTS4LuM

Сколько ампер выдает генератор автомобиля

Силу тока, которую может выдать генератор автомобиля зависит о модели генератора, обычно стандартный генератор способен выдавать 80-100 Ампер выпрямленного тока.

Ну а если вам нужны точные данные, какой ток выдает генератор автомобиля именно у вас, тогда найдите спецификацию вашего генератора или автомобиля и посмотрите в справочнике.

Зарядка аккумулятора автомобиля генератором

Зарядка аккумулятора автомобиля от генератора происходит автоматически при работе двигателя автомобиля, генератор постоянно вырабатывает ток, которым питается ваш аккумулятор и все бортовые системы автомобиля.

Надеемся мы прояснили немного тему этой стать — как устроен генератор и каковы его принципы работы, и теперь у вас в голове сложилась более полная картина что такое и как работает это важнейшее устройство в автомобиле, а также какими выходными параметрами и характеристиками оно должно обладать.

https://youtu.be/x8cHh0gXkEQ

 

 

Как вам статья?

Автомобильный генератор и его особенности

В рамках данной статьи поговорим об особенностях принципа устройства автомобильных генераторов. Для автовладельцев, разбирающихся в теме, эта статья будет не интересна. Но для тех, кто интересуется автомобильными генераторами с точки зрения применения, эта информация может оказаться полезной.

В современных автомобилях в качестве генераторов используются синхронные трехфазные электрические машины переменного тока, в которых в выпрямителе применена схема Ларионова.

Чтобы генератор после запуска двигателя отдавал ток в нагрузку, необходимо подать питание на катушку возбуждения. Это происходит при повороте ключа зажигания в рабочее положение.

Ток в обмотке возбуждения регулируется регулятором напряжения, который может быть выполнен в виде отдельного узла или интегрирован в щеточный узел генератора. В подавляющем большинстве современных генераторов стабилизатор напряжения (СН) питается от отдельной выпрямительной секции.

Среди других генераторов автомобильный генератор выделяется рядом особенностей. Во-первых, автомобильный генератор, хотя и вырабатывает постоянный ток, по сути является генератором переменного тока, который затем выпрямляется диодным мостом и преобразуется в постоянный ток.

Это решение очень популярно, тот же генератор переменного тока из асинхронного двигателя можно превратить в генератор постоянного тока, достаточно добавить диодный выпрямитель.

Выпрямители переменного тока называются вентильными генераторами постоянного тока. К таким генераторам относится автомобильный генератор.

Выходное напряжение автомобильного генератора постоянное

Одной из отличительных особенностей автомобильного генератора является то, что напряжение на его выходных клеммах поддерживается в узком диапазоне с помощью специального стабилизатора, называемого регулятором напряжения. Но это не является чем-то исключительным для электромобилей.

Стабилизаторы напряжения можно встретить в комплектации многих источников бесперебойного питания, в том числе и среди тех, что берут энергию для своих аккумуляторов от механических генераторов тех же домашних ГЭС или от солнечных батарей.

Основное отличие автомобильного генератора в том, что он получает механическую энергию через ремень от коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, частота вращения которого вовсе не постоянна, она зависит от режима работы автомобиля в данный момент, и не связано с потребностями потребителей постоянного тока.

Вот и получается, что задача генератора и его электроники — уметь заряжать автомобильный аккумулятор и снабжать потребителей стабилизированным напряжением, независимо от того, какая сейчас скорость якоря — напряжение должно оставаться в узком коридоре в районе 14 вольт.

Если по какой-то причине напряжение выйдет за пределы диапазона стабилизации, зарядный ток аккумулятора может стать чрезвычайно высоким, а электролит просто выкипит.

Это явление не является чем-то беспрецедентным, с ним сталкивались многие автолюбители, когда внезапно вышел из строя регулятор напряжения на генераторе — электролит в аккумуляторе в этом случае быстро выкипает.

Если напряжение от генератора слишком низкое, аккумулятор преждевременно разрядится. С этой проблемой также сталкивались многие автолюбители.

Итак, стабильное выходное напряжение – обязательное условие корректной работы автомобильного генератора. Но этого не так просто добиться. Диапазон изменения частоты вращения ротора генератора в автомобиле достаточно широк. На холостом ходу это порядка 800 — 1200 оборотов в минуту, а в момент хорошего разгона — до 5000 и даже до 6000 оборотов в минуту. , смотря какая машина.

Токо-скоростная характеристика автомобильного генератора

Таким образом, поскольку напряжение автомобильного генератора поддерживается практически постоянным благодаря регулятору напряжения, он имеет свою вольт-амперную характеристику (ТСХ), т.к. при разных скоростях вращения ротора ток нагрузки разный. Напряжение постоянное, но чем выше скорость — тем выше ток, а чем ниже скорость — тем меньше ток с силовых клемм генератора.

Примечательно тем, что автомобильный генератор имеет ограничение по току, а значит имеет свойство самоограничения.

Это означает, что при достижении током определенного предельного значения, как бы дальше не повышалась скорость, ток уже не будет увеличиваться, он просто не сможет этого сделать.

Токоскостаная характеристика (ТСХ) автомобильного генератора снимается по методике, принятой в качестве международного стандарта. Его (характеристику) снимают при испытательной эксплуатации генератора на стенде в паре с полностью заряженной батареей такой номинальной емкости, которая в ампер-часах составляет половину (50%) номинального тока генератора в амперах. На характеристике находятся характерные важные точки: n0, nrg, nн, nmax.

Начальная скорость ротора n0 — это теоретическая скорость ротора без нагрузки. Так как характеристику начинают снимать начиная с силы тока 2 ампера, то эту точку находят путем экстраполяции характеристики на пересечение с горизонтальной осью оборотов.

Минимальная рабочая частота генератора nrg принимается соответствующей холостому ходу коленчатого вала. Это примерно от 1500 до 1800 об/мин для ротора генератора. Ток при заданной частоте, как правило, составляет от 40 до 50% от номинального значения для данного генератора. Этого тока должно хватить для питания минимального количества жизненно важных потребителей в автомобиле.

Номинальные обороты ротора генератора nн — это именно та частота, при которой вырабатывается номинальный ток In, она не должна быть меньше номинального значения по паспорту.

Максимальная частота вращения ротора генератора nmax – это частота вращения ротора, при которой генератор дает максимальный ток, значение которого не сильно отличается от номинального значения испытуемого генератора.

Для генераторов отечественного производства ранее было принято указывать номинальный ток при 5000 об/мин. Также указывалась номинальная частота nр для номинального тока генератора Ip, равного двум третям номинального тока. Этот расчетный режим соответствовал такому режиму работы генератора, когда его элементы не сильно нагревались. Все характеристики снимались при напряжении 14 или 13 вольт.

Самовозбуждение автомобильного генератора и КПД

Автомобильный генератор обязан самовозбуждаться при частоте вращения его ротора ниже частоты, когда коленчатый вал работает на холостом ходу. Испытание проводят на стенде, где должно происходить самовозбуждение при подключении генератора к аккумулятору с контрольной лампой.

Возможности автомобильного генератора с энергетической точки зрения характеризуются величиной его КПД. Чем больше КПД, тем меньше мощности берется от двигателя внутреннего сгорания для получения той же полезной мощности в виде электроэнергии.

КПД генератора зависит в основном от конструктивных особенностей конкретного изделия: какова толщина пластин в статоре и толщина набора, насколько хорошо пластины изолированы друг от друга (насколько малы токи Фуко) , какое сопротивление обмоток статора и ротора, какая ширина контактных колец ротора, какое качество щеток и подшипников? И т. д.

Но одно можно сказать точно — чем выше номинальная мощность генератора, тем выше КПД. Между тем типичный КПД автомобильных генераторов, да и вообще вентильных генераторов, не превышает 60%.

Основным показателем возможностей генератора является его вольт-амперная характеристика, она наглядно показывает, чего можно ожидать от конкретного генератора, на что можно рассчитывать. Для характерных точек составьте таблицу для генератора.

Для примера приведем таблицу характеристик генераторов отечественного производства:

Характеристики автомобильных генераторов

Диапазон выходного напряжения на разных скоростях и в зависимости от температуры и нагрузки отражает возможности регулятора напряжения автомобильного генератора .

Смотрите также у нас:

Основные типы генераторов и принципы их работы

Устройство и принцип действия динамо-машины

Генераторы и динамо-машины

Развитие и история компонента, впервые сделавшего электричество коммерчески осуществимый

Динамо Генераторы преобразуют механическое вращение в электрическую энергию.

Динамо — устройство, которое делает постоянный ток электрическая энергия с использованием электромагнетизма. Он также известен как генератор, однако термин генератор обычно относится к «генератору переменного тока», который создает мощность переменного тока.

Генератор — обычно этот термин используется для описания генератора , который создает мощность переменного тока с помощью электромагнетизма.

Генераторы, Динамо и Батареи — это три инструмента, необходимые для создания/хранения значительное количество электроэнергии для нужд человека. Батареи возможно, были обнаружены еще в 248 г. до н.э. Они просто используют химические реакция на производство и хранение электроэнергии. Ученые экспериментировали с батареи, чтобы изобрести раннюю лампу накаливания, электродвигатели и поезда и научные испытания. Однако батареи не были надежными или экономически эффективным для любого регулярного использования электричества, именно динамо-машина коренным образом превратил электричество из диковинки в выгодный, надежный технологии.

1. Как это работает
2. Краткая история динамо-машин и генераторов
3. Видео генераторов

1.) Как он работает:

базовый:

Сначала вам нужен механический источник энергии, такой как турбина (работает от падения воды), ветряная турбина, газовая турбина или паровая турбина. Вал от одного из этих устройств соединен к генератору для выработки электроэнергии.

Динамо и генераторы работают используя дикие сложные явления электромагнетизма . Понимание поведение электромагнетизма, его полей и его эффектов является большим предмет исследования. Есть причина, по которой прошло 60 лет ПОСЛЕ Вольты. первая батарея, на которой заработала хорошая мощная динамо-машина. Мы будет упрощать вещи, чтобы помочь вам познакомить вас с интересной темой производства электроэнергии.

В самом общем смысле генератор / динамо-машина — это один магнит, вращающийся внутри воздействия магнитного поля другого магнита. Вы не можете видеть магнитное поле, но это часто иллюстрируется линиями потока. На иллюстрации выше линии магнитного потока будут следовать линиям, созданным железом опилки.

Произведен генератор/динамо набор стационарных магнитов (статоров), создающих мощное магнитное поле, и вращающийся магнит (ротор), который искажает и прорезает магнитное линии потока статора. Когда ротор пересекает линии магнитного поток делает электричество.

Но почему?

В соответствии с законом индукции Фарадея если вы возьмете проволоку и будете двигать ее туда-сюда в магнитном поле, поле отталкивает электроны в металле. Медь имеет 27 электронов, два последних на орбите легко отталкиваются к следующему атому. Это движение электронов представляет собой электрический поток.

Посмотреть видео ниже показано, как ток индуцируется в проводе:

Если взять много провода например, в катушке и перемещая ее в поле, вы создаете более мощный «поток» электронов. Мощность вашего генератора зависит на:

«l»-Длина проводник в магнитном поле
«v»-скорость проводника (скорость вращения ротора)
«B»-напряженность электромагнитного поля

Вы можете выполнять вычисления, используя эта формула: е = В х Д х В

Посмотреть видео чтобы увидеть все это продемонстрировано:

О магнитах:

Вверху: простой электромагнит называется соленоидом. Термин «соленоид» на самом деле описывает трубчатая форма, созданная спиральной проволокой.

Магниты обычно не из природного магнетита или постоянного магнит (если это не небольшой генератор), но они медные или алюминиевая проволока, намотанная на железный сердечник. Каждая катушка должна быть под напряжением с некоторой силой, чтобы превратить его в магнит. Эта катушка вокруг железа называется соленоид. Соленоиды используются вместо природного магнетита, потому что соленоид НАМНОГО мощнее. Небольшой соленоид может создать очень сильное магнитное поле.

Выше: Витки провода в генераторах должны быть изолированы. Отказ генератора вызвано слишком высоким повышением температуры, что приводит к поломке изоляции и короткого замыкания между параллельными проводами. Узнать больше о проводах >

Термины : Электромагнетизм — изучение сил, которые происходит между электрически заряженными частицами Ротор — часть генератора динамо, который вращается Якорь — то же, что и ротор Поток — силовые линии в магнитном поле, это измеряется в плотности, единица СИ Вебера Статор — магниты в генераторе/динамо, которые не двигаются, они создают стационарное магнитное поле Соленоид — магнит, созданный проволочной катушкой вокруг железа/ферриса сердечник (соленоид технически означает форму этого магнита, но инженеры ссылаются на соленоид и электромагнит взаимозаменяемо. Коллектор — Подробнее о них читайте здесь Момент затяжки — сила при вращательном движении

 

См. также нашу страницу Induction .

Динамо

Динамо есть старый термин, используемый для описания генератора, который производит постоянного тока. мощность . Сила постоянного тока посылает электроны только в одном направлении. Эта проблема с простым генератором заключается в том, что когда ротор вращается, он в конце концов полностью поворачивается, обращая ток. Ранние изобретатели не знать, что делать с этим переменным током, переменный ток более сложные для управления и проектирования двигателей и освещения. Ранние изобретатели должен был придумать способ улавливать только положительную энергию генератора, поэтому они изобрели коммутатор. Коммутатор – это переключатель, который позволяет ток течет только в одном направлении.

См. видео ниже, чтобы увидеть, как работает коммутатор:

Динамо состоит из 3 основных компонентов : статора, якоря и коммутатор.

Щетки являются частью коммутатор, щетки должны проводить электричество, чтобы сохранить контакт с вращающимся якорем. Первые кисти были настоящими проволочные «щетки» из мелкой проволоки. Эти легко изнашивались и они разработали графические блоки для выполнения той же работы.

статор представляет собой фиксированную конструкцию, которая делает магнитным поле, вы можете сделать это в небольшой динамо-машине с помощью постоянного магнита. Большие динамо-машины требуют электромагнита. Якорь изготовлен из спиральной медной обмотки, вращаться внутри магнитного поля, создаваемого статором. Когда обмотки движутся, они пересекают линии магнитного поля. Этот создает импульсы электроэнергии. Коллектор необходимо для получения постоянного тока. В потоках мощности постоянного тока только в одном направлении по проводу, проблема в том, что вращающийся якорь в динамо-машине меняет направление тока каждые пол-оборота, Таким образом, коммутатор представляет собой поворотный переключатель, который отключает питание. во время обратной текущей части цикла.

Самовозбуждение:

Так как магниты в динамо соленоиды, для работы они должны быть запитаны. Так что помимо кистей какая мощность отвода выходит на основную цепь, есть еще набор щеток, чтобы взять питание от якоря для питания статора магниты. Хорошо если динамо работает, но как заведешь динамо-машина, если у вас нет сил начать?

Иногда арматура остается некоторый магнетизм в железном сердечнике, и когда он начинает вращаться, он делает небольшая мощность, достаточная для возбуждения соленоидов в статоре. Затем напряжение начинает расти, пока динамо-машина не выйдет на полную мощность.

Если нет магнетизма остается в железе якоря, чем часто для возбуждения используется батарея соленоиды в динамо, чтобы запустить его. Это называется «поле мигает».

Ниже в обсуждении подключив динамо-машину, вы заметите, как мощность направляется через соленоиды. по-другому.

Есть два способа проводка динамо: серия рана и шунт ранить. Смотрите диаграммы, чтобы узнать разницу.

А машина для серийной намотки — нажмите, чтобы увидеть крупным планом

А аппарат для шунтирования — нажмите, чтобы увидеть крупным планом

Ниже видео небольшого простая динамо-машина, аналогичная схемам выше (построена в 1890-х годах):

Генератор

Генератор отличается от динамо-машина в том, что она производит мощности переменного тока . Электроны втекают в оба направления в сети переменного тока. Только в 1890-х годах инженеры придумали, как проектировать мощные двигатели, трансформаторы и другие устройства, которые могут использовать мощность переменного тока таким образом, чтобы конкурировать с постоянным током сила.

Пока генератор использует коллекторы, генератор использует токосъемное кольцо со щетками для отвода отключение питания ротора. К токосъемному кольцу прикреплены графит или углерод. «щетки», которые подпружинены, чтобы толкать щетку на звенеть. Это обеспечивает постоянную подачу энергии. Щетки изнашиваются время и необходимость замены.

Ниже, видео контактных колец и щеток, множество примеров от старых до новых:

Со времен Грамм в 1860-х годах было выяснено, что лучший способ построить динамо-генератор заключалась в том, чтобы расположить магнитные катушки по широкому кругу с широким вращением арматура. Это выглядит иначе, чем простые примеры небольших динамо-машин. вы видите, используется в обучении, как работают устройства.

На фото ниже вы увидите хорошо видно одну катушку на якоре (остальные сняты для обслуживания) и другие катушки, встроенные в статор.

С 1890-х годов до наших дней 3-фазная мощность переменного тока была стандартной формой питания. Три фазы сделано через конструкцию генератора.

Для изготовления трехфазного генератора вы должны разместить определенное количество магнитов на статоре и якоре, все с правильным интервалом. Электромагнетизм так же сложен, как и работа с волны и вода, поэтому вам нужно знать, как управлять полем через ваш дизайн. Проблемы включают неравномерное притяжение вашего магнита к железному сердечнику, неверные расчеты искажения магнитного поле (чем быстрее оно крутится, тем сильнее поле искажается), ложное сопротивление в обмотках якоря и множество других потенциальных проблем.

Почему 3 фазы? Если хочешь чтобы узнать больше о фазах и почему мы используем 3 фазы, посмотрите наше видео с пионером в области силовой передачи Лайонелом Бартольдом.

2.) Краткая история динамо-машин и генераторов:

Генератор развился из работы Майкла Фарадея и Джозефа Генри в 1820-х годах. Как только эти два изобретателя обнаружили и задокументировали явления электромагнитной индукции, это привело к экспериментам другими в Европе и Северной Америке.

1832 — Ипполит Pixii (Франция) построил первое динамо с использованием коммутатора, его модель создавала импульсы электричества, разделенные отсутствием тока. Он также случайно создал первый генератор переменного тока. Он не знал, что сделать с меняющимся током, он сосредоточился на попытке устранить переменного тока для получения постоянного тока, это привело его к созданию коммутатор.

1830-1860-е годы — Аккумулятор по-прежнему остается самым мощным источником питания электричество для различных экспериментов, проводившихся в тот период. Электричество по-прежнему не было коммерчески жизнеспособным. Электрический на батарейках поезд из Вашингтона в Балтимор потерпел неудачу, что вызвало большое затруднение к новой области электричества. После миллионов долларов потраченных впустую паров по-прежнему оказался лучшим источником энергии. Электричество все равно нужно зарекомендовали себя как надежные и коммерчески выгодные.

1860 — Антонио Пачинотти — Создал динамо-машину, обеспечивающую непрерывную Мощность постоянного тока

1867 — Вернер фон Сименс и Чарльз Уитстон создают более мощная и более полезная динамо-машина, в которой использовался электромагнит с автономным питанием. в статоре вместо слабого постоянного магнита.

1871 — Зеноби Грамме зажгла коммерческая революция электричества. Он заполнил магнитное поле железный сердечник, который сделал лучший путь для магнитного потока. Это увеличило мощность динамо-машины до такой степени, что ее можно было использовать для многих коммерческих Приложения.

1870-е — Произошел взрыв новых конструкций динамо-машин, конструкций располагался в диком ассортименте, лишь немногие выделялись превосходством в эффективность.

1876 — Чарльз Ф. Браш (Огайо) разработала самую эффективную и надежную конструкцию динамо-машины. к этому моменту. Его изобретения продавались через Telegraph Supply. Компания.

1877 — Франклин Институт (Филадельфия) проводит испытания динамо-машин со всего мира. Публичность этого события стимулирует развитие других, таких как Элиу. Томсон, лорд Кельвин и Томас Эдисон.

Выше: Длинноногая Мэри Эдисона, коммерчески успешная динамо-машина для его системы постоянного тока 1884

1878 — Компания Ganz начинает использовать генератора переменного тока в небольших коммерческих установки в Будапеште. 1880 — Чарльз Ф. Браш имел более 5000 дуговых ламп в эксплуатации, что представляет 80 процентов всех ламп в мире. Экономическая сила электричества возраст начался. 1880-1886 — Системы переменного тока разрабатываются в Европе совместно с Siemens, Сабастьян Ферранти, Люсьен Голар и другие. Динамо DC правит лидерство на прибыльном американском рынке, многие скептически инвестировать в АС. Генераторы переменного тока были мощными, однако генератор само по себе не было самой большой проблемой. Системы управления и распределения мощности переменного тока необходимо улучшить, прежде чем она сможет конкурировать с ДК на рынке. 1886 — В изобретатели североамериканского рынка, такие как William Стэнли , Джордж Вестингауз, Никола Тесла и Элиу Thomson разрабатывает собственный кондиционер системы и схемы генераторов. Большинство из них использовали Сименс и генераторы Ферранти как основу их изучения. Уильям Стэнли быстро смог изобрести лучший генератор, будучи неудовлетворенным с генератором Сименса, который он использовал в своем первом эксперимент.

Выше: Генераторы переменного тока Siemens использовались в Лондоне в 1885 году, в США Эдисон не хотел прыгнуть в область переменного тока, в то время как в Европе технология развивалась быстро.

1886-1891 — Многофазные Генераторы переменного тока разработаны CS Bradly (США), August Haselwander. (Германия), Михаил Доливо-Добровский (Германия/Россия), Галилео Феррарис (Италия) и др. Системы переменного тока, которые включают в себя лучший контроль и мощный электродвигатели позволяют переменному току конкурировать.

1891 — Трехфазный Сила переменного тока оказалась лучшей системой для производства электроэнергии и распространение на Международном Электротехническая выставка во Франкфурте. Трехфазный генератор конструкции Михаила Доливо-Добровского на выставке видно слева. 1892 — Чарльз П. Стейнмец представляет свой доклад AIEE по гистерезису. понимание Штайнмеца математики переменного тока публикуется и помогает революционизировать Проектирование энергосистемы переменного тока, включая большие генераторы переменного тока. 1890-е — Генератор дизайн быстро улучшается благодаря коммерческим продажам и имеющиеся деньги на исследования. Вестингауз, Сименс, Эрликон, и General Electric разрабатывают самые мощные генераторы в мире. Некоторые генераторы все еще работают 115 лет спустя. (Механивилл, Нью-Йорк)

Выше: 1894 Элиу Томсон разработал множество Генераторы переменного тока для General Electric

Более поздний генератор Westinghouse 2000 кВт 270 Вольт от после 1900

3. Видео

Механивилль Генераторы с объяснением истории (1897 г.), разработанные вдохновителем переменного тока. Чарльз П. Стейнмец

Генератор Westinghouse в настоящее время построен и испытан (1905 г. ), спроектирован Оливером Шалленбергером, Тесла и другие в Westinghouse.

1895 Ранние мощные генераторы используется в Фолсоме, Калифорния (разработан Элиу Томпсоном, доктором Луи Беллом и другие в GE)

1891 Генератор производства Oerlikon для Международной электротехнической выставки (разработан Добровольского в Германии)

Связанные темы:

Тепловозы электрические	Трансформеры	История питания переменного тока
Трансмиссия	Электродвигатели	Провода и кабели

Источники:
-The История General Electric — Зал истории , Скенектади, Нью-Йорк, 1989 г.