Принцип работы генератора авто: Генератор автомобиля: устройство и принцип работы

Принцип работы автомобильного генератора, схема

Генератор — один из главных элементов электрооборудования автомобиля, обеспечивающий одновременное питание потребителей и подзаряд аккумуляторной батареи.

Принцип действия устройства построен на превращении механической энергии, которая поступает от мотора, в напряжение.

В комплексе с регулятором напряжения узел называется генераторной установкой.

В современных автомобилях предусмотрен агрегат переменного тока, в полной мере удовлетворяющий всем заявленным требованиям.

Устройство генератора

Элементы источника переменного тока спрятаны в одном корпусе, который также является основой для статорной обмотки.

В процессе изготовления кожуха применяются легкие сплавы (чаще всего алюминия и дюрали), а для охлаждения предусмотрены отверстия, обеспечивающие своевременный отвод тепла от обмотки.

В передней и задней части кожуха предусмотрены подшипники, к которым и крепится ротор — главный элемент источника питания.

В кожухе помещаются почти все элементы устройства. При этом сам корпус состоит из двух крышек, расположенных с левой и с правой стороны — около приводного вала и контрольных колец соответственно.

Две крышки объединяются между собой с помощью специальных болтов, изготовленных из алюминиевого сплава. Этот металл отличается незначительной массой и способностью рассеивать тепло.

Не менее важную роль играет щеточный узел, передающий напряжение на контактные кольца и обеспечивающий работу узла.

Изделие состоит из пары графитных щеток, двух пружин и щеткодержателя.

Также уделим внимание элементам, расположенным внутри кожуха:

• Ротор — стальной элемент, имеющий одну обмотку и, по сути, представляющий собой электромагнит. Ротор находится на валу, а сверху обмотки установлены втулки клювообразной формы. Ток подается с помощью медных колец, которые расположены на валу и объединены с обмоткой через специальные щетки.
• Обмотка — устройство, изготовленное из медной проволоки и закрепленное в пазы сердечника. Сам сердечник выполнен в форме окружности и изготавливается с применением специального материала, обладающего улучшенными магнитными качествами. В электротехнике металл носит название «трансформаторное железо». У статора есть три обмотки, связанные между собой и объединенные в звезду или треугольник. В точке объединения установлен диодный мост, обеспечивающий выпрямление напряжения. Обмотка изготовлена из специальной проволоки, имеющей двойную термоустойчивую изоляцию, покрытую специальным лаком.
• Реле-регулятор — ключевой элемент установки, обеспечивающий стабильное напряжение на выходе устройства. Монтаж регулятора может производиться в кожухе генератора или снаружи. В первом случае он находится возле графитных щеток, а во втором — там, где щетки крепятся к щеткодержателю (но в разных моделях авто монтаж может осуществляться по-разному). Ниже представлены реле-регуляторы с щеточным узлом.
• Выпрямительный мост — элемент, предназначенный для преобразования переменного тока на выходе статора в постоянное напряжение. Выпрямитель состоит из трех пар диодов, которые установлены на токопроводящем основании и попарно объединяются друг с дружкой. В среде автовладельцев и мастеров СТО диодный мост часто называется «подковой» из-за схожести с этим предметом.

Какие требования предъявляются к автомобильному генератору?

К генераторной установке автомобиля выдвигается ряд требований:

• Напряжение на выходе устройства и, соответственно, в бортовой сети должно поддерживаться в определенном диапазоне, вне зависимости от нагрузки или частоты вращения коленвала.
• Выходные параметры должны иметь такие показатели, чтобы в любом из режимов работы машины АКБ получала достаточное напряжение заряда.

При этом каждый автовладелец должен особое внимание уделять уровню и стабильности напряжения на выходе. Это требование вызвано тем, что аккумулятор чувствителен к подобным изменениям.

Например, в случае снижения напряжения ниже нормы АКБ не заряжается до необходимого уровня. В итоге возможны проблемы в процессе пуска мотора.

В обратной ситуации, когда установка выдает повышенное напряжение, аккумулятор перезаряжается и быстрее ломается.

Полезно почитать: Взорвался аккумулятор, причины и что делать.

Принцип работы автомобильного генератора, особенности схемы

Принцип действия генераторного узла построен на эффекте электромагнитной индукции.

В случае прохождения магнитного потока через катушку и его изменения, на выводах появляется и меняется напряжение (в зависимости от скорости изменения потока). Аналогичным образом работает и обратный процесс.

Так, для получения магнитного потока требуется подать на катушку напряжение.

Выходит, что для создания переменного напряжения требуются две составляющие:

• Катушка (именно с нее снимается напряжение).
• Источник магнитного поля.

Не менее важным элементом, как отмечалось выше, является ротор, выступающий в роли источника магнитного поля.

У полюсной системы узла присутствует остаточный магнитный поток (даже при отсутствии тока в обмотке).

Этот параметр небольшой, поэтому способен вызвать самовозбуждение только на повышенных оборотах. По этой причине по обмотке ротора пропускают сначала небольшой ток, обеспечивающий намагничивание устройства.

Упомянутая выше цепочка подразумевает прохождение тока от АКБ через лампочку контроля.

Главный параметр здесь — сила тока, которая быть в пределах нормы. Если ток будет завышенным, аккумулятор быстро разрядится, а если заниженным — возрастет риск возбуждения генератора на ХХ мотора (холостых оборотах).

С учетом этих параметров подбирается и мощность лампочки, которая должна составлять 2-3 Вт.

Как только напряжение достигает требуемого параметра, лампочка гаснет, а обмотки возбуждения питаются от самого автомобильного генератора. При этом источник питания переходит в режим самовозбуждения.

Снятие напряжения производится со статорной обмотки, которая выполнена в трехфазном исполнении.

Узел состоит 3-х индивидуальных (фазных) обмоток, намотанных по определенному принципу на магнитопроводе.

Токи и напряжения в обмотках смещены между собой на 120 градусов. При этом сами обмотки могут собираться в двух вариантах — «звездой» или «треугольником».

Если выбрана схема «треугольник», фазные токи в 3-х отмотках будут в 1,73 раза меньше, чем общий ток, отдаваемый генераторной установкой.

Вот почему в автомобильных генераторах большой мощности чаще всего применяется схема «треугольника».

Это как раз объясняется меньшими токами, благодаря которым удается намотать обмотку проводом меньшего сечения.

Такой же провод можно использовать и в соединениях типа «звезда».

Чтобы созданный магнитный поток шел по назначению, и направлялся к статорной обмотке, катушки находятся в специальных пазах магнитопровода.

Из-за появления магнитного поля в обмотках и в статорном магнитопроводе, появляются вихревые токи.

Действие последних приводит к нагреву статора и снижению мощности генератора. Для уменьшения этого эффекта при изготовлении магнитопровода применяются стальные пластины.

Выработанное напряжение поступает в бортовую сеть через группу диодов (выпрямительный мост), о котором упоминалось выше.

После открытия диоды не создают сопротивления, и дают току беспрепятственно проходить в бортовую сеть.

Но при обратном напряжении I не пропускается. Фактически, остается только положительная полуволна.

Некоторые производители автомобилей для защиты электроники меняют диоды на стабилитроны.

Главной особенностью деталей является способность не пропускать ток до определенного параметра напряжения (25-30 Вольт).

После прохождения этого предела стабилитрон «пробивается» и пропускает обратный ток. При этом напряжение на «плюсовом» проводе генератора остается неизменным, что не несет риски для устройства.

К слову, способность стабилитрона поддерживать на выводах постоянное U даже после «пробоя» применяется в регуляторах.

В результате после прохождения диодного моста (стабилитронов) напряжение выпрямляется, становится постоянным.

У многих типов генераторных установок обмотка возбуждения имеет свой выпрямитель, собранный из 3-х диодов.

Благодаря такому подключению, протекание тока разряда от АКБ исключено.

Диоды, относящиеся к обмотке возбуждения, работают по аналогичному принципу и питают обмотку постоянным напряжением.

Здесь выпрямительное устройство состоит из шести диодов, три их которых являются отрицательными.

В процессе работы генератора ток возбуждения ниже параметра, который отдает автомобильный генератор.

Следовательно, для выпрямления тока на обмотке возбуждения достаточно диодов с номинальным током до двух Ампер.

Для сравнения силовые выпрямители имеют номинальный ток до 20-25 Ампер. Если требуется увеличить мощность генератора, ставится еще одно плечо с диодами.

Режимы работы

Чтобы разобраться в особенностях функционирования автомобильного генератора, важно понять особенности каждого из режимов:

• В процессе пуска двигателя главным потребителем электрической энергии выступает стартер. Особенностью режима является создание повышенной нагрузки, что приводит к уменьшению напряжения на выходе АКБ. Как следствие, потребители берут ток только с аккумулятора. Вот почему при таком режиме батарея разряжается с наибольшей активностью.
• После завода двигателя автомобильный генератор переходит в режим источника питания. С этого момента устройство дает ток, который необходим для питания нагрузки в автомобиле и подзаряда АКБ. Как только аккумулятор набирает требуемую емкость, уровень зарядного тока снижается. При этом генератор продолжает играть роль главного источника питания.
• После подключения мощной нагрузки, например, кондиционера, обогрева салона и прочих, скорость вращения ротора замедляется. В этом случае автомобильный генератор уже не способен покрыть потребности автомобиля в токе. Часть нагрузки перекладывается на АКБ, который работает в параллель с источником питания и начинает постепенно разряжаться.

Регулятор напряжения — функции, типы, контрольная лампа

Ключевым элементом генераторной установки является регулятор напряжения — устройство, поддерживающее безопасный уровень U на выходе статора.

Такие изделия бывают двух типов:

• Гибридные — регуляторы, электрическая схема которых включает в себя как электронные приборы, так и радиодетали.
• Интегральные — устройства, в основе которых лежит тонкопленочная микроэлектронная технология. В современных автомобилях наибольшее распространение получил именно этот вариант.

Не менее важный элемент — контрольная лампа, смонтированная на приборной панели, по которой можно делать вывод о наличии проблем с регулятором.

Зажигание лампочки в момент пуска мотора должно быть кратковременным. Если же она горит постоянно (когда генераторная установка в работе), это свидетельствует о поломке регулятора или самого узла, а также необходимости ремонта.

Тонкости крепления

Фиксация генераторной установки производится при помощи специального кронштейна и болтового соединения.

Сам узел крепится в передней части двигателя, благодаря специальным лапам и проушинам.

Если на автомобильном генераторе предусмотрены специальные лапы, последние находятся на крышках мотора.

В случае применения только одной фиксирующей лапы, последняя ставится только на передней крышке.

В лапе, установленной в задней части, как правило, предусмотрено отверстие с установленной в нем дистанционной втулкой.

Задача последней заключается в устранении зазора, созданного между упором и креплением.

Крепление генератора Audi A8.

А так агрегат крепиться на ВАЗ 21124.

Неисправности генератора и способы их устранения

Электрооборудование автомобиля имеет свойство ломаться. При этом наибольшие проблемы возникают с АКБ и генератором.

В случае выхода из строя любого из этих элементов эксплуатация ТС в нормальном режиме работы становится невозможной или же авто оказывается вовсе обездвиженным.

Все поломки генератора условно делятся на две категории:

• Механические. В этом случае проблемы возникают целостностью корпуса, пружин, ременным приводом и прочими элементами, которые не связаны с электрической составляющей.
• Электрические. Сюда относятся неисправности диодного моста, износ щеток, замыкание в обмотках, поломки реле регулятора и прочие.

Теперь рассмотрим список неисправностей и симптомы более подробно.

1. На выходе недостаточный уровень зарядного тока:

• Пробуксовка приводного ремня. Решение — натянуть ремень и проверить подшипники на факт исправности, симптомы – свист ремня генератора.
• Зависание щеток. Для начала стоит вычистить щеткодержатель и щетки от загрязнений и убедиться в достаточности усилия.
• Обрыв цепочки возбуждения, подгорание контактных колес. Первая проблема решается путем поиска и устранения обрыва, а вторая — посредством зачистки и проточки контактных колец (если это требуется).
• Выход из строя регулятора напряжения.
• Задевание ротором статорного полюса.
• Обрыв цепочки, объединяющий генератор и АКБ.

2. Вторая ситуация.

Когда автомобильный генератор выдает необходимый уровень тока, но АКБ все равно не заряжается.

Причины могут быть разными:

• Низкое качество протяжки контакта «массы» между регулятором и основным узлом. В этом случае проверьте качество контактного соединения.
• Выход из строя реле напряжения — проверьте и поменяйте его.
• Износились или зависли щетки — замените или очистите от грязи.
• Сработало защитное реле регулятора из-за наличия замыкания на «массу». Решение — отыскать место повреждения и убрать проблему.
• Прочие причины — замасливание контактов, поломка регулятора напряжения, витковое замыкание в обмотках статора, плохое натяжение ремня.

3. Генератор работает, но издает повышенный шум.

Вероятные неисправности:

• Замыкание между витками статора.
• Износ места для посадки подшипника.
• Послабление шкивной гайки.
• Разрушение подшипника.

Ремонт генератора автомобиля всегда должен начинаться с точной диагностики проблемы, после чего причина устраняется путем профилактических мер или замены вышедшего из строя узла.

Рекомендации по замене

Практика эксплуатации показывает, что поменять автомобильный генератор несложно, но для решения задачи требуется соблюдать ряд правил:

• Новое устройство должно иметь аналогичные токоскоростные параметры, как и у заводского узла.
• Энергетические показатели должны быть идентичными.
• Передаточные числа у старого и нового источника питания должны совпадать.
• Устанавливаемый узел должен подходить по размерам и с легкостью крепится к мотору.
• Схемы нового и старого автомобильного генератора должны быть одинаковыми.

Учтите, что устройства, смонтированные на автомобилях зарубежного производства, фиксируются не так, как отечественного, к примеру, как на генератор TOYOTA COROLLA и Лада Гранта . Следовательно, если менять иностранный агрегат изделием отечественного производства, придется установить новое крепление.

Полезные советы в помощь

В завершение рассказа об автомобильных генераторах стоит выделить ряд советов, что необходимо, а чего нельзя делать автовладельцам в процессе эксплуатации.

Главный момент — установка, в процессе которой важно с предельным вниманием подойти к подключению полярности.

Если ошибиться в этом вопросе, выпрямительное устройство поломается и возрастает риск возгорания.

Аналогичную опасность несет и пуск двигателя при некорректно подключенных проводах.

Чтобы избежать проблем в процессе эксплуатации, стоит придерживаться ряда правил:

• Следите за чистотой контактов и контролируйте исправность электрической проводки автомобиля. Отдельное внимание уделите надежности соединения. В случае применения плохих контактных проводов уровень бортового напряжения выйдет за допустимый предел.
• Следите за натяжкой генератора. В случае слабого натяжения источник питания не сможет выполнять поставленные задачи. Если же перетянуть ремень, это чревато быстрым износом подшипников.
• Отбрасывайте провода от генератора и АКБ при выполнении электросварочных работ.
• Если контрольная лампочка загорается и продолжает гореть после пуска мотора, выясните и устраните причину.

Отдельное внимание стоит уделить реле-регулятору, а также проверке напряжения на выходе источника питания. В режиме заряда этот параметр должен быть на уровне 13,9-14,5 Вольт.

Кроме того, время от времени проверяйте износ и достаточность усилия щеток генератора, состояние подшипников и контактных колец.

Высота щеток должна измеряться при демонтированном держателе. Если последний износился до 8-10 мм, требуется замена.

Что касается усилия пружин, удерживающих щетки, оно должно быть на уровне 4,2 Н (для ВАЗ). При этом осматривайте контактные кольца — на них не должно быть следов масла.

Также автовладелец должен запомнить и ряд запретов, а именно:

• Не оставляйте машину с подключенной АКБ, если имеются подозрения поломки диодного моста. В противном случае аккумулятор быстро разрядится, и возрастает риск воспламенения проводки.
• Не проверяйте правильность работы генератора путем перемыкания его выводов или отключения АКБ при работающем двигателе. В этом случае возможна поломка электронных элементов, бортового компьютера или регулятора напряжения.
• Не допускайте попадания технических жидкостей на генератор.
• Не оставляйте включенным узел в случае, если клеммы АКБ были сняты. В противном случае это может привести к поломке регулятора напряжения и электрооборудования авто.
• Своевременно проводите замену ремня генератора.

Зная особенности работы генератора, нюансы его конструкции, основные неисправности и тонкости ремонта, можно избежать многих проблем с проводкой и АКБ.

Помните, что генератор — сложный узел, требующий особого подхода к эксплуатации.

Важно постоянно следить за ним, своевременно проводить профилактические мероприятия и замену деталей (при наличии такой необходимости).

При таком подходе источник питания и сам автомобиль прослужат очень долго.

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

Как работают автомобильные генераторы?

Пол Фаворс

Динамо

Автомобильный генератор — это динамо. Он способен производить электричество за счет вращения плотно намотанных тонких проводов в магнитном поле. Это магнитное поле поддерживается фиксированным расположением магнитов или электромагнитов, окружающих вращающиеся обмотки проволоки. Ток и напряжение зависят от скорости вращения проводов и силы магнитного поля.

Якорь

Скручивание и намотка проводов в автомобильном генераторе называется якорем. Этот компонент вращается с помощью ремней и шкивов, соединенных с двигателем автомобиля. Таким образом, скорость вращения регулируется скоростью двигателя. Автомобильный генератор может выдать максимальную мощность только при минимальной частоте вращения двигателя или выше ее.

Коммутатор

Коллектор присоединен к якорю, и основная цель этого устройства заключается в преобразовании переменного тока (AC), генерируемого вращающимся якорем, в постоянный ток (DC). Этот шаг необходим, потому что другие электрические устройства автомобиля, такие как фары и звуковой сигнал, работают только от постоянного тока. В собранной конструкции коллектора и якоря находятся две подпружиненные щетки, которые скользят по поверхности коллектора. Когда сборка вращается, эти щетки касаются различных точек контакта на коммутаторе, и именно благодаря этому механическому действию происходит преобразование тока.

Соединения

Автомобильный генератор имеет три соединения: возбуждение, якорь и землю. Как и во всех электрических системах, заземление предназначено для защиты всей системы от чрезмерного напряжения. В электрической системе автомобиля, и особенно в автомобильном генераторе, это само собой разумеющееся, так как большинство компонентов сделаны из металла. Соединение якоря, обозначенное буквой «А», является основным звеном и несет электрический выход генератора. Полевое соединение, помеченное буквой «F», представляет собой звено меньшего размера, и оно подает питание на электромагниты, окружающие якорь, и регулирует силу магнитного поля. Все три соединения подключаются к регулятору автомобиля.

Регулятор

Регулятор обычно располагается во внутреннем крыле автомобиля, и его функция заключается в регулировании электрической мощности генератора, чтобы постоянно поддерживать надлежащее напряжение. Он делает это, контролируя силу магнитного поля в генераторе. Старые устройства функционируют механически, быстро замыкая и размыкая ряд реле до тех пор, пока не будет достигнуто правильное напряжение.

Генератор переменного тока

Генератор переменного тока является усовершенствованием автомобильного генератора. Современные модели автомобилей больше не используют генераторы. В генераторе переменного тока структура обратная. Вместо того, чтобы вращать намотанные провода в фиксированном магнитном поле, магниты вращаются внутри обмотки. В этой конструкции больше не нужен коммутатор, а используются диоды. Это твердотельные устройства, которые позволяют электричеству двигаться только в одном направлении, успешно добиваясь преобразования переменного тока в постоянный. Генераторы более эффективны, потому что они могут выдавать больше мощности даже при низких оборотах двигателя, а это означает, что они могут заряжать автомобильный аккумулятор, даже когда автомобиль работает на холостом ходу, а автомобильный генератор не способен выполнять эту функцию.

Писатель Биография

Пол Фейворс (Paul Favors) работает штатным SEO-консультантом и внештатным писателем, который управляет частной веб-консалтинговой фирмой. Пол имеет степень бакалавра гуманитарных наук. получил степень доктора коммуникационных исследований в Университете Алабамы в Бирмингеме и был профессиональным писателем в течение 3 лет, два из которых были постоянными участниками Demand Studios.

Еще статьи

Как работают генераторы | Электрические генераторы

Электрические генераторы — это автономные машины, которые обеспечивают электроэнергию, когда питание из местной сети недоступно. Промышленные генераторы часто используются для резервного питания объектов, предприятий или домов во время перебоев в подаче электроэнергии, но их также можно использовать в качестве основного источника питания в районах, где местная электрическая сеть недоступна или труднодоступна, например, при добыче полезных ископаемых и сельском хозяйстве или даже новые разработки и строительство.

Купить генератор можно практически для любых нужд. Некоторые электрические генераторы представляют собой небольшие портативные устройства, которые используются для кемпинга или хобби, чтобы обеспечить небольшое количество энергии для нескольких устройств. Другие представляют собой стационарные установки, которые могут питать весь дом. Промышленные генераторы еще более мощные, они способны обеспечить полную мощность производственных помещений, больниц и офисных комплексов.

Существуют дизельные генераторы, генераторы на природном газе, генераторы на пропане и генераторы на двух видах топлива. Ниже мы рассмотрим, как работают электрические генераторы и что вам нужно знать для установки и обслуживания генератора.

Как генераторы производят электричество?

Генераторы на самом деле не производят электричества. Вместо этого они преобразуют механическую или химическую энергию в электрическую энергию. Они делают это, улавливая силу движения и превращая ее в электрическую энергию, заставляя электроны из внешнего источника проходить через электрическую цепь. Генератор — это, по сути, электрический двигатель, работающий в обратном направлении.

Некоторые электрические генераторы, такие как, например, на плотине Гувера, огромны и производят огромное количество энергии, превращая мощность, создаваемую водяными турбинами, в электричество. Однако бытовые и коммерческие генераторы намного меньше по размеру и полагаются на более традиционные источники топлива, такие как дизельное топливо, газ и пропан, для создания механической энергии, которая затем может быть включена в цепь и индуцировать электрический ток.

Как только электрический ток установлен, он направляется по медным проводам для питания внешних машин, устройств или целых электрических систем.

Современные генераторы можно отнести к принципу электромагнитной индукции Майкла Фарадея. Фарадей обнаружил, что когда проводник движется в магнитном поле, могут создаваться электрические заряды, которые направляются для создания потока тока. По сути, электрический генератор — это не что иное, как электромагнит — движущаяся проволока рядом с магнитом, чтобы направить поток электричества. Это похоже на то, как насос проталкивает воду через трубу.

Какие части электрического генератора?

Генератор состоит из девяти частей, и все они играют роль в подаче энергии туда, где она больше всего нужна. Детали генератора:

1. Двигатель. Двигатель подает энергию на генератор. Мощность двигателя определяет, сколько электроэнергии может обеспечить генератор.

1. Генератор . Здесь происходит преобразование механической энергии в электрическую. Генератор переменного тока, также называемый «генератором», содержит как движущиеся, так и неподвижные части, которые работают вместе для создания электромагнитного поля и движения электронов, вырабатывающих электричество.

1. Топливная система . Топливная система позволяет генератору производить необходимую энергию. Система включает в себя топливный бак, топливный насос, трубу, соединяющую бак с двигателем, и возвратную трубу. Топливный фильтр удаляет мусор до того, как он попадет в двигатель, а форсунка нагнетает топливо в камеру сгорания.

1. Регулятор напряжения . Этот компонент помогает контролировать напряжение производимого электричества. Это также помогает преобразовать электричество из переменного тока в постоянный, если это необходимо.

1. Системы охлаждения и выпуска . Генераторы производят много тепла. Система охлаждения гарантирует, что машина не перегревается. Выхлопная система направляет и удаляет пары, образующиеся во время работы.

1. Система смазки . Внутри генератора много мелких движущихся частей. Очень важно правильно смазывать их моторным маслом, чтобы обеспечить плавную работу и защитить их от чрезмерного износа. Уровни смазки следует проверять регулярно, каждые 8 ​​часов работы.

1. Зарядное устройство . Батареи используются для запуска генератора. Зарядное устройство аккумулятора — это полностью автоматический компонент, который обеспечивает готовность аккумулятора к работе, когда это необходимо, путем подачи на него постоянного низкого уровня напряжения.

1. Панель управления . Панель управления управляет всеми аспектами работы генератора, от запуска и рабочей скорости до выходных сигналов. Современные устройства даже способны определять падение или пропадание напряжения и могут автоматически запускать или выключать генератор.

1. Основная сборка/рама . Это корпус генератора. Это та часть, которую мы видим; структура, которая держит все это на месте.

Какое топливо нужно для электрических генераторов?

Современные электрические генераторы доступны с различными вариантами заправки. Дизельные генераторы являются самыми популярными промышленными генераторами на рынке. Бытовые генераторы чаще включают: генераторы природного газа или генераторы пропана, в то время как портативные генераторы меньшего размера обычно работают на бензине, дизельном топливе или пропане. Некоторые генераторы могут работать на двух видах топлива — как на бензине, так и на дизельном топливе.

 

 

Топливные баки генератора

Топливная система обеспечивает наличие в генераторе необходимого сырья для выработки электроэнергии путем запуска процесса внутреннего сгорания. Без топлива не может происходить горение, и генератор не может преобразовать созданную механическую энергию в электрическую. Топливо для генератора должно храниться на месте, чтобы при необходимости генератор можно было немедленно запустить в эксплуатацию.

В зависимости от типа генератора и его применения топливные баки могут быть установлены на раме генератора или могут быть внешними баками, расположенными далеко от самого генератора. Как правило, чем больше генератор и чем дольше он должен работать, тем больше топливный бак. Генераторное топливо хранится в баках различной емкости, в зависимости от предполагаемого использования генератора и требуемой мощности. Резервуары могут располагаться над землей, под землей или на подбазе. Базовые баки предназначены для хранения менее 1000 галлонов топлива и расположены над землей, но ниже основания генераторной установки.

Надземные и подземные резервуары для хранения топлива для генераторов являются лучшим выбором для нужд большой емкости. Подземные резервуары для хранения более дороги в установке, но они, как правило, служат дольше, поскольку защищены от непогоды. У обоих типов резервуаров для хранения топлива есть свои плюсы и минусы, но вы не будете одиноки в принятии решения. Топливные баки генераторов и топливные системы генераторов должны соответствовать нескольким требованиям правил и разрешений, прежде чем их можно будет установить, независимо от того, предназначена ли установка для бытового или коммерческого использования.

Основными нормами, регулирующими топливные баки генераторов в Соединенных Штатах, являются нормы и стандарты Национальной ассоциации противопожарной защиты (NFPA), особенно разделы NFPA 30 и NFPA 37. Таким образом, все запросы на топливный бак генератора должны быть представлены в штат Начальнику пожарной охраны на утверждение.

Чтобы определить минимальную емкость топливного бака, необходимо подумать о том, как вы собираетесь использовать генератор. Для коротких или нечастых отключений электроэнергии может быть приемлемым резервный генератор с меньшим резервуаром для хранения, однако вам придется заправлять резервуар чаще, чем вам придется заправлять большие резервуары. Резервуары большего размера могут потребоваться, если вы планируете питать большой коммерческий объект с помощью основного генератора или если вы подвержены длительным и частым перебоям в подаче электроэнергии.

Ваш поставщик генератора может помочь вам определить оптимальный размер топливного бака, чтобы обеспечить достаточное количество топлива, когда оно вам понадобится. Еще одна вещь, о которой следует помнить как при покупке генератора, так и при выборе резервуара для хранения топлива для генератора, — это стоимость и доступность топлива в вашем регионе. Перед покупкой генератора рекомендуется поговорить с местными поставщиками топлива, чтобы лучше понять стоимость и логистику, связанные с получением топлива для генератора.

Выхлопные системы генераторов и средства контроля выбросов

Поскольку машины работают на ископаемом топливе и работают непрерывно, даже если это время работы непостоянно, генераторы должны быть оснащены компонентами для их охлаждения и фильтрации выбросов. Системы охлаждения и вентиляции генераторов уменьшают и отводят тепло различными способами:

• Вода. Вода может использоваться для охлаждения компонентов генератора. Этот тип системы охлаждения обычно ограничивается конкретными ситуациями или очень большими агрегатами мощностью 2250 кВт и выше.

• Водород. Водород является очень эффективным хладагентом, который используется для поглощения тепла, выделяемого работающим генератором. Тепло передается в теплообменник и вторичный контур охлаждения, часто расположенные в больших градирнях на месте.

• Радиаторы и вентиляторы. Генераторы меньшего размера охлаждаются с помощью комбинации стандартного радиатора и вентилятора.

Выхлопные газы генераторов аналогичны выхлопным газам других газовых или дизельных двигателей. Они включают в себя токсичные химические вещества, такие как углекислый газ, которые должны быть отфильтрованы и удалены из выбросов. Выхлопная система генератора справляется с этой задачей.

Выхлопные трубы подсоединяются к двигателю и направляют выхлопные газы вверх, наружу и в сторону от генератора и установки. Труба выходит за пределы здания, в котором находится генератор, и должна заканчиваться вдали от дверей, окон и других мест забора воздуха.

Помимо выхлопных систем, некоторые генераторы подлежат федеральному контролю за выбросами. Контролируемые выбросы генератора: оксид азота (NOx), углеводороды, окись углерода (CO) и твердые частицы.

Как правило, на аварийные генераторы и генераторы, работающие менее 100 часов в год, не распространяются федеральные требования по выбросам генераторов, однако на постоянно установленные основные и резервные генераторы распространяются федеральные требования по выбросам в соответствии с тремя правилами EPA:

• Национальный стандарт выбросов опасных загрязнителей воздуха (NESHAP) – для поршневых двигателей внутреннего сгорания (RICE). 40 Свод федеральных правил, часть 63, подраздел ZZZZ. Также известен как правило RICE.

• Стандарты характеристик нового источника (NSPS) – Стандарты характеристик стационарных двигателей с искровым зажиганием . 40 CFR, часть 60, подраздел JJJJ. Также известен как правило искрового зажигания NSPS.

• Стандарты характеристик стационарных двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия . 40 CFR, часть 60, подраздел IIII. Также известен как правило сжатия Ignition NSPS.

Хорошей новостью является то, что многие новые генераторные установки уже соответствуют стандартам выбросов генераторов благодаря производственным улучшениям. Старые генераторные установки могут быть унаследованы, что освобождает их от федеральных правил и подчиняется только государственным и местным стандартам выбросов. Требования к контролю выбросов различаются в зависимости от производителя, размера генератора и даты производства, поэтому лучший способ определить свои требования к выбросам — это поговорить с дилером или производителем генератора.

Для более подробного ознакомления с нормами выбросов см. информационный документ Cummins «Влияние норм выбросов Уровня 4 на электроэнергетику».

Панель управления генератором и автоматический ввод резерва (АВР)

Одним из наиболее важных компонентов современных генераторов является панель управления генератором. Панель управления — это мозг генератора, а также пользовательский интерфейс генератора; точка, в которой вы будете получать доступ и управлять работой генератора.

Многие панели управления оснащены автоматическим переключателем ввода резерва (АВР), который постоянно контролирует поступающую мощность. Когда уровень мощности падает или полностью отключается, АВР подает на панель управления сигнал о запуске генератора. Аналогичным образом, когда поступающее питание восстанавливается, АВР подает на панель управления сигнал об отключении генератора и повторном подключении к электросети.

В дополнение к круглосуточному мониторингу, панель управления генератором предоставляет обширную информацию для руководителей объектов:

• Датчики двигателя предоставляют важную информацию об уровнях масла и жидкостей, напряжении аккумуляторной батареи, частоте вращения двигателя и часах работы. Во многих генераторных установках панель даже автоматически выключает двигатель при обнаружении проблемы с уровнем жидкости или другими аспектами работы генератора.

• Датчики генератора предоставляют ценную информацию о выходном токе, напряжении и рабочей частоте.

Какое обслуживание требуется генератору?

Генераторы являются двигателями и требуют планового технического обслуживания для обеспечения правильной работы. Поскольку многие генераторы используются для обеспечения резервного питания в случае чрезвычайных ситуаций, для операторов крайне важно проводить регулярные проверки и проверки своих генераторных установок, чтобы гарантировать, что машина будет работать так, как нужно, когда это необходимо.

Наилучший план технического обслуживания генератора — тот, который рекомендован производителем, но, как минимум, все планы технического обслуживания генератора должны включать регулярное и плановое:

• Проверка и удаление изношенных деталей.
• Проверка уровней жидкостей, включая охлаждающую жидкость и топливо.
• Осмотр и очистка аккумулятора.
• Проведение проверки блока нагрузки на генератор и автоматический ввод резерва.
• Проверка панели управления на точность показаний и индикаторов.
• Замена воздушного и топливного фильтров.
• Проверка системы охлаждения.
• Смазка деталей по необходимости.

Обязательно ведите журнал технического обслуживания для ведения учета. Включите все показания, уровни жидкости и т. д., а также дату и показания счетчика моточасов генератора. Эти записи можно сравнивать с будущими записями и использовать для обнаружения отклонений или изменений в работе, которые могут указать вам на скрытые проблемы, которые могут стать серьезными проблемами, если их не проверить.

При правильном уходе генераторы могут работать десятилетиями. Эти простые небольшие вложения со временем окупятся за счет экономии на дорогостоящем ремонте или даже полной замене генераторной установки. Если техническое обслуживание генератора не является чем-то, чем вы можете управлять своими силами, многие дилеры генераторов предлагают контракты на техническое обслуживание или могут порекомендовать квалифицированных специалистов по техническому обслуживанию, которые помогут вам поддерживать ваш генератор в отличной форме год за годом, год за годом. Время и деньги потрачены не зря, если они могут поддерживать ваш бизнес в рабочем состоянии, когда отключается электричество.

Как определить размер генератора?

Самая важная часть установки резервного генератора или основного генератора — правильно подобрать размер. Негабаритные генераторы не смогут предоставить вам всю необходимую мощность, и вам придется выбирать, какие электрические компоненты будут получать питание от генератора, а какие нет. Хуже того, работа малогабаритной машины может привести к перегрузке устройства, что приведет к отключению генератора в середине работы, может привести к преждевременному отказу генератора и, возможно, к повреждению подключенных к нему устройств.

Некоторые считают допустимой установку резервного генератора меньшего размера, чем необходимо, поскольку он не будет работать все время, но это ошибочная логика, поскольку, когда требуется резервный генератор, он должен питать все предприятие. Другими словами, вам по-прежнему требуется, чтобы генератор обеспечивал определенное количество энергии, независимо от того, работает ли генератор постоянно или только в аварийном режиме.

Как правило, лучше купить генератор большего размера, чем маленький, но и у генераторов больших размеров есть свои недостатки. Установка генератора, который обеспечивает гораздо большую мощность, чем вам нужно, является пустой тратой ресурсов. Вы перерасходуете на саму генераторную установку, потратите на топливо и другие расходные материалы больше, чем вам нужно, а также рискуете повредить подключенные к генератору устройства.

Мощность генераторов варьируется от 5 кВт до 50 кВт для жилых помещений и от 50 кВт до более 3 МВт для коммерческих и промышленных рынков, что дает покупателям широкий выбор, но также вызывает множество вопросов относительно того, какой генератор подходит для них. Правильный выбор размера генератора включает в себя несколько факторов и соображений. Лучший способ убедиться, что вы правильно определили размер генератора, — это проконсультироваться с сертифицированным электриком. Электрик может определить ваши точные потребности в электроэнергии, мощность вашей электрической системы и любые необходимые обновления, а также то, как лучше всего установить генератор.

Тем не менее, вы можете сами составить представление о своих потребностях в электроэнергии:

• Составив список всего, что должно питаться от генератора .

• Отметив пусковую и рабочую мощность каждого из этих элементов . Вы можете найти эту информацию на идентификационной табличке устройства или в руководстве пользователя.

• Расчет общей потребляемой мощности в кВА или кВт . Некоторые устройства обеспечивают требования к мощности в амперах. Вам нужно будет преобразовать ампер в кВт или кВА, чтобы определить требования к мощности. Используйте этот калькулятор мощности для расчета конверсий.

Как только у вас будет полная мощность, необходимая для объекта, вы сможете купить генератор, который наилучшим образом соответствует вашим потребностям. Подержанные и излишки генераторов — отличный способ сэкономить деньги и при этом получить качественную машину. Поскольку генераторы настолько прочны и долговечны, даже бывшие в употреблении генераторы в хорошем состоянии имеют большой срок службы. Поставщики генераторов с хорошей репутацией проверят устройство на наличие проблем и изучат журнал технического обслуживания и, возможно, даже произведут необходимый ремонт, прежде чем выставить генератор на продажу. Пока у вас есть запись о техническом обслуживании и вы знаете историю генератора, нет причин уклоняться от бывших в употреблении генераторов. Избыточные генераторы предлагают аналогичные преимущества, но без них или с очень небольшим количеством часов работы машины.

Где я могу купить генератор?

В США есть множество поставщиков генераторов, от магазинов товаров для дома до самих производителей генераторов.