Principiul de funcționare al generatorului electromecanic. Generatoare electrice de curent alternativ. Statoarele unui generator sincron și asincron nu diferă unul de celălalt în ceea ce privește proiectarea

Când într-un conductor se mișcă într-un câmp magnetic și își traversează magneticul linii de înaltă tensiune, este indus de CEM. În consecință, un astfel de conductor poate fi considerat de noi ca o sursă de energie electrică.

Metoda de obținere a EMF indusă, în care conductorul se mișcă într-un câmp magnetic, deplasându-se în sus sau în jos, este foarte incomodă pentru utilizare practică. Prin urmare, generatoarele folosesc mișcarea nu liniară, ci de rotație a conductorului.

Principalele părți ale oricărui generator sunt: un sistem de magneți sau, cel mai adesea, electromagneți care creează un câmp magnetic și un sistem de conductori care traversează acest câmp magnetic.

Să luăm un conductor sub forma unei bucle curbe, pe care îl vom numi în continuare cadru (Fig. 1), și să-l plasăm în câmpul magnetic creat de polii magnetului. Dacă unui astfel de cadru i se dă mișcare de rotație în raport cu axa 00, atunci laturile sale îndreptate spre poli vor intersecta liniile magnetice de forță și va fi indusă o fem.

Orez. 1. Inducerea EMF într-un conductor (cadru) asemănător cu granule care se rotește într-un câmp magnetic

Conectarea la cadru folosind conductori moi bec, vom închide astfel circuitul și se va aprinde becul. Becul va continua să ardă atâta timp cât cadrul se rotește în câmpul magnetic. Un astfel de dispozitiv este generator simplu, transformând energia mecanică cheltuită la rotirea cadrului în energie electrica.

Un astfel de generator simplu are un dezavantaj destul de semnificativ. După o perioadă scurtă de timp, conductoarele moi care conectează becul la cadrul rotativ se vor răsuci și rupe. Pentru a evita astfel de întreruperi în circuit, capetele cadrului (Fig. 2) sunt conectate la două inele de cupru 1 și 2, care se rotesc împreună cu cadrul.

Aceste inele se numesc inele colectoare. Conduce curent electric de la inelele colectoare la circuitul extern (la bec) se realizează prin plăci elastice 3 și 4 adiacente inelelor. Aceste plăci se numesc perii.

Orez. 2. Direcția EMF indusă (și curentul) în conductoarele A și B ale cadrului care se rotesc în câmp magnetic: 1 și 2 - inele colectoare, 3 și 4 - perii.

Cu această legătură a cadrului rotativ cu circuit extern firele de legătură nu se vor rupe și generatorul va funcționa normal.

Să considerăm acum direcția EMF indusă în conductorii cadrului sau, ceea ce este același, direcția curentului indus în cadru atunci când circuitul extern este închis.

În sensul de rotație al cadrului, care este prezentat în Fig. 2, în conductorul stâng AA EMF va fi indus în direcția departe de noi dincolo de planul desenului, iar în conductorul din dreapta BB - datorită planului desenului spre noi.

Deoarece ambele jumătăți ale conductorului cadru sunt conectate între ele în serie, EMF indus în ele se va aduna, iar peria 4 va avea un pol pozitiv al generatorului, iar peria 3 va avea un pol negativ.

Să urmărim schimbarea emf indusă pe o revoluție completă a cadrului. Dacă cadrul, rotindu-se în sensul acelor de ceasornic, se rotește cu 90° din poziția prezentată în Fig. 2, atunci jumătățile conductorului său în acest moment se vor deplasa de-a lungul liniilor magnetice de forță, iar inducția EMF în ele se va opri.

Rotirea ulterioară a cadrului cu încă 90° va duce la faptul că conductorii cadrului vor traversa din nou liniile câmpului magnetic (Fig. 3), dar conductorul AA se va deplasa în raport cu liniile electrice nu de jos în sus, ci de la de sus în jos, în timp ce conductorul BB, dimpotrivă, va traversa liniile de forță, deplasându-se de jos în sus.

Orez. 3. Schimbarea direcției e. d.s. (și curent) când cadrul este rotit cu 180° față de poziția prezentată în Fig. 2.

Cu o nouă poziție a cadrului, direcția EMF indusă în conductorii AL și BB se va schimba în sens opus. Aceasta rezultă din faptul că chiar direcția în care fiecare dintre acești conductori intersectează liniile magnetice de forță în acest caz s-a schimbat. Ca urmare, polaritatea periilor generatorului se va schimba: acum peria 3 va deveni pozitivă, iar peria 4 va deveni negativă.

Astfel, în timpul unei revoluții complete a cadrului, fem indusă și-a schimbat direcția de două ori, iar valoarea sa în același timp a atins și ea de două ori cele mai mari valori(când conductorii cadrului treceau pe sub poli) și era egal cu zero de două ori (în momentele în care conductorii se mișcau de-a lungul liniilor magnetice de forță).

Este destul de clar că un EMF care se schimbă în direcție și magnitudine va provoca un curent electric într-un circuit extern închis, care se schimbă în direcție și magnitudine.

Deci, de exemplu, dacă conectați un bec electric la bornele acestui generator simplu, atunci în prima jumătate a unei rotații a cadrului curentul electric prin bec va curge într-o direcție, iar în a doua jumătate a o cotitură în celălalt.

Orez. 4. Curba modificării curentului indus pe rotație a cadrului

O idee despre natura schimbării curentului atunci când cadrul este rotit la 360 °, adică într-o singură rotație completă, este dată de curba din Fig. 4. Se numește un curent electric care se modifică continuu în mărime și direcție.

Curentul electric este principalul tip de energie care efectuează muncă utilăîn toate sferele vieții umane. Pune în mișcare diverse mecanisme, oferă lumină, încălzește case și animă o mulțime de dispozitive care ne asigură existența confortabilă pe planetă. Într-adevăr, acest tip de energie este universal. Puteți obține orice din el și chiar distrugeri mari dacă este folosit inadecvat.

Dar a existat o vreme când efectele electrice erau încă prezente în natură, dar nu i-au ajutat în niciun fel pe oameni. Ce s-a schimbat de atunci? Oamenii au început să studieze fenomenele fizice și au venit cu mașini interesante - convertoare, care, în general, au făcut un salt revoluționar în civilizația noastră, permițând unei persoane să primească o energie de la alta.

Așa au învățat oamenii să genereze electricitate din metal obișnuit, magneți și mișcare mecanică - asta este tot. Au fost construite generatoare capabile să producă fluxuri colosale de energie, în valoare de megawați. Dar este interesant că principiul de funcționare al acestor mașini nu este atât de complicat și poate fi destul de înțeles chiar și pentru un adolescent. Ce este? Să încercăm să înțelegem această problemă.

Efect de inducție electromagnetică

Baza apariției curentului electric într-un conductor este forta electromotoare- EMF. Este capabil să provoace mișcarea particulelor încărcate, dintre care există multe în orice metal. Această forță apare numai dacă conductorul experimentează o modificare a intensității câmpului magnetic. Efectul în sine se numește inducție electromagnetică. Cu cât viteza de schimbare a fluxului undelor magnetice este mai mare, cu atât este mai mare fem. Adică, puteți muta un conductor lângă un magnet permanent sau puteți influența un fir staționar cu câmpul unui electromagnet, schimbându-i puterea, efectul va fi același - un curent electric va apărea în conductor.

Oamenii de știință Oersted și Faraday au lucrat la această problemă în prima jumătate a secolului al XIX-lea. Au descoperit și acest fenomen fizic. Ulterior, au fost create generatoare de curent și motoare electrice pe baza inducției electromagnetice. Interesant este că aceste mașini pot fi ușor transformate unele în altele.

Cum funcționează generatoarele DC și AC?

Este clar că un generator de curent electric este o mașină electromecanică care produce curent. Dar, de fapt, este un convertor de energie: vânt, apă, căldură, orice într-un EMF, care provoacă deja un curent în conductor. Designul oricărui generator nu este în mod fundamental diferit de un circuit conductor închis care se rotește între polii unui magnet, ca în primele experimente ale oamenilor de știință. Doar mărimea fluxului magnetic creat de magneți permanenți puternici sau, mai des, electrici este mult mai mare. Circuitul închis are forma unei înfășurări cu mai multe spire, dintre care într-un generator modern nu există unul, ci cel puțin trei. Toate acestea se fac pentru a obține cel mai mare EMF posibil.

Generator electric standard curent alternativ(sau permanent) constă din:

Locuințe. Îndeplinește funcția de cadru în interiorul căruia este montat un stator cu poli de electromagneți. Conține rulmenți de rulare ai arborelui rotorului. Este fabricat din metal, protejează și întreaga umplere internă a mașinii.
Stator cu poli magnetici.Înfășurarea de excitație a fluxului magnetic este atașată la acesta. Este realizat din otel feromagnetic.
Rotor sau armătură. Aceasta este partea mobilă a generatorului, al cărei arbore este antrenat în rotație de o forță străină. O înfășurare cu autoexcitare este plasată pe miezul armăturii, unde este generat curentul electric.
Nod de comutare. Acest element structural servește la eliminarea electricității din arborele rotorului mobil. Include inele conductoare care sunt conectate mobil la contacte de colectare a curentului din grafit.

Crearea curentului continuu

Într-un generator care produce curent continuu, circuitul conductor se rotește în spațiul de saturație magnetică. Mai mult, pentru un anumit moment de rotație, fiecare jumătate a circuitului se dovedește a fi aproape de unul sau altul pol. Sarcina din conductor se mișcă într-o direcție în timpul acestei jumătăți de tură.

Pentru a obține îndepărtarea particulelor, se realizează un mecanism de îndepărtare a energiei. Particularitatea sa este că fiecare jumătate a înfășurării (cadru) este conectată la un semi-inel conductiv. Jumătățile inele nu sunt închise între ele, ci sunt fixate pe un material dielectric. În perioada în care o parte a înfășurării începe să treacă de un anumit pol, jumătatea inelului este închisă în circuitul electric cu perii grupuri de contact. Se dovedește că la fiecare terminal vine un singur tip de potențial.

Ar fi mai corect să numim energia nu constantă, ci pulsantă, cu polaritate constantă. Ondularea este cauzată de faptul că fluxul magnetic pe conductor în timpul rotației are atât maxim cât și impact minim. Pentru a echilibra această ondulație, mai multe înfășurări sunt utilizate pe rotor și condensatoare puternice la intrarea circuitului. Pentru a reduce pierderile de flux magnetic, distanța dintre armătură și stator este menținută la minimum.

Circuitul alternatorului

Când partea mobilă a dispozitivului generator de curent se rotește, un EMF este, de asemenea, indus în conductorii cadru, ca în generator. curent continuu. Dar există o mică particularitate - generatorul de curent alternativ are un design diferit pentru unitatea de colectare. În el, fiecare terminal este conectat la propriul său inel conductor.

Principiul de funcționare al unui generator de curent alternativ este următorul: când jumătate din înfășurare trece în apropierea unui pol (celălalt, respectiv, lângă polul opus), curentul se mișcă în circuit într-o direcție de la valoarea sa minimă la cea mai mare. și din nou la zero. De îndată ce înfășurările își schimbă poziția față de poli, curentul începe să se deplaseze direcție inversă cu acelasi tipar.

În acest caz, la intrarea circuitului, se obține o formă de semnal sub forma unui sinusoid cu o frecvență de semiundă corespunzătoare perioadei de rotație a arborelui rotorului. Pentru a obține un semnal stabil la ieșire, unde frecvența alternatorului este constantă, perioada de rotație a piesei mecanice trebuie să fie constantă.

tip de gaz

Proiectele generatoarelor de curent, în care în loc de un cadru metalic este folosită plasmă conductivă, lichid sau gaz ca purtător de sarcină, se numesc generatoare MHD. Substanțele sub presiune sunt conduse într-un câmp de intensitate magnetică. Sub influența aceleiași feme induse, particulele încărcate capătă mișcare direcțională, creând un curent electric. Mărimea curentului este direct proporțională cu viteza de trecere prin fluxul magnetic, precum și cu puterea acestuia.

Generatoarele MHD au o soluție de proiectare mai simplă - nu au mecanism de rotație a rotorului. Astfel de surse de alimentare sunt capabile să furnizeze de mare putere energie în perioade scurte de timp. Ele sunt folosite ca dispozitive de rezervă si in situatii de urgenta Situații de urgență. Determinarea coeficientului acțiune utilă Eficiența acestor mașini este mai mare decât cea a unui alternator electric.

Generator de curent alternativ sincron

Există următoarele tipuri de generatoare de curent alternativ:

Mașinile sunt sincrone.
Mașinile sunt asincrone.

Un alternator sincron are o relație fizică strictă între mișcarea de rotație a rotorului și electricitate. În astfel de sisteme, rotorul este un electromagnet asamblat din miezuri, poli și înfășurări excitante. Acestea din urmă sunt alimentate de la o sursă de curent continuu prin perii și contacte inelare. Statorul este o bobină de sârmă conectată între ele conform principiului stea cu un punct comun - zero. EMF este deja indus în ele și se generează curent.

Arborele rotorului este antrenat de o forță externă, de obicei turbine, a căror frecvență este sincronizată și constantă. Circuit electric, conectat la un astfel de generator, este un circuit trifazat, a cărui frecvență a curentului într-o linie separată este deplasată cu o fază de 120 de grade față de alte linii. Pentru a obține sinusoidul corect, direcția fluxului magnetic în spațiul dintre părțile statorului și rotorului este controlată de proiectarea acestuia din urmă.

Alternatorul este excitat prin două metode:

A lua legatura.
Fără contact.

Într-un circuit de excitație de contact, electricitatea este furnizată înfășurărilor electromagneților printr-o pereche de perii de la un alt generator. Acest generator poate fi combinat cu arborele principal. De obicei are mai puțină putere, dar suficientă pentru a crea un câmp magnetic puternic.

Principiul fără contact prevede că generatorul de curent alternativ sincron de pe arbore are înfășurări trifazate suplimentare, în care este indusă o fem în timpul rotației și este generată electricitate. Este alimentat printr-un circuit de redresare la bobinele de excitație ale rotorului. Din punct de vedere structural, un astfel de sistem nu are contacte mobile, ceea ce simplifică sistemul, făcându-l mai fiabil.

Generator asincron

Există un generator de curent alternativ asincron. Dispozitivul său diferă de cel sincron. Nu are o dependență exactă a EMF de frecvența la care se rotește arborele rotorului. Există un astfel de concept ca „alunecarea S”, care caracterizează această diferență de influență. Cantitatea de alunecare este determinată prin calcul, deci este greșit să credem că nu există un model pentru procesul electromecanic într-un motor asincron.

Dacă un generator care funcționează în gol este încărcat, curentul care curge în înfășurări va crea un flux magnetic care împiedică rotorul să se rotească la o anumită frecvență. Acest lucru creează alunecare, care afectează în mod natural generarea de CEM.

Un generator de curent alternativ asincron modern are un dispozitiv cu parte mobilă în trei modele diferite:

Rotor gol.
Rotor cu colivie.
Rotor de alunecare.

Astfel de mașini pot avea auto-și excitație independentă. Primul circuit este implementat prin includerea condensatoarelor în înfășurare și convertoare cu semiconductori. Se creează excitație de tip independent sursă suplimentară curent alternativ.

Scheme de conectare a generatorului

Toate surse puternice Liniile de alimentare produc curent electric trifazat. Acestea conțin trei înfășurări în care sunt generați curenți alternativi cu o fază defazată unul față de celălalt cu 1/3 din perioadă. Dacă luăm în considerare fiecare înfășurare individuală a unei astfel de surse de energie, obținem un curent alternativ monofazat care curge în linie. Un generator poate produce o tensiune de zeci de mii de volți. consumatorul primeşte de la transformatorul de distribuţie.

Orice generator de curent alternativ are un dispozitiv de înfășurare standard, dar există două tipuri de conexiune la sarcină:

stea;
triunghi.

Principiul de funcționare al unui generator de curent alternativ conectat în stea implică combinarea tuturor firelor (neutre) într-unul singur, care merg de la sarcină înapoi la generator. Acest lucru se datorează faptului că semnalul (curent electric) este transmis în principal prin firul de înfășurare de ieșire (liniar), care se numește fază. În practică, acest lucru este foarte convenabil, deoarece nu trebuie să trageți trei fire suplimentare pentru a conecta consumatorul. Tensiunea dintre firele de linie și firele de linie și neutru va fi diferită.

Prin conectarea înfășurărilor generatorului cu un triunghi, acestea sunt închise între ele în serie într-un singur circuit. Din punctele lor de conectare, liniile sunt trasate către consumator. Atunci nu este deloc nevoie de un fir neutru, iar tensiunea pe fiecare linie va fi aceeași, indiferent de sarcină.

Avantaj curent trifazatîn comparație cu monofazat, este ondulația sa mai mică în timpul redresării. Acest lucru are un efect pozitiv asupra dispozitivelor alimentate, în special motoarelor de curent continuu. De asemenea, curentul trifazat creează un flux de câmp magnetic rotativ, care este capabil să conducă motoare asincrone puternice.

Unde sunt aplicabile generatoarele DC și AC?

Generatoarele de curent continuu sunt semnificativ mai mici ca dimensiune și greutate decât mașinile cu curent alternativ. Având un design mai complex decât acesta din urmă, ele și-au găsit totuși aplicație în multe industrii.

Ele sunt utilizate în principal ca acționări de mare viteză în mașini în care este necesar controlul vitezei, de exemplu, în mecanismele de prelucrare a metalelor, ascensoare de mine și laminoare. În transport, astfel de generatoare sunt instalate pe locomotive diesel și pe diverse nave. Multe modele de generatoare eoliene sunt asamblate pe baza surselor de tensiune constante.

Generatoare DC motiv special utilizat în sudare, pentru a excita înfășurările generatorului tip sincron, ca amplificatoare DC, pentru alimentarea instalaţiilor galvanice şi de electroliză.

Scopul unui alternator este de a genera energie electrică scara industriala. Acest tip de energie a fost dat umanității de Nikola Tesla. De ce curentul care schimbă polaritatea, și nu curentul constant, este utilizat pe scară largă? Acest lucru se datorează faptului că la transmiterea tensiunii constante există pierderi mari în fire. Și cu cât firul este mai lung, cu atât pierderile sunt mai mari. Tensiunea AC poate fi transportată pe distanțe mari la costuri mult mai mici. În plus, puteți converti cu ușurință Tensiune AC(scăderea și creșterea acestuia), care a fost produs de un generator de 220 V.

Concluzie

Omul nu a înțeles pe deplin ce pătrunde în tot ceea ce îl înconjoară. Iar energia electrică este doar o mică parte din secretele deschise ale universului. Mașinile pe care le numim generatoare de energie sunt foarte simple în esență, dar ceea ce pot face pentru noi este pur și simplu uimitor. Totuși, adevăratul miracol aici nu este în tehnologie, ci în gândirea umană, care a putut pătrunde în rezervorul inepuizabil de idei vărsate în spațiu!

Un generator electric este o mașină sau o instalație concepută pentru a transforma energia neelectrică în energie electrică: mecanică în electrică, chimică în electrică, termică în electrică etc. Astăzi, când spunem cuvântul „generator”, ne referim în general la un convertor de energie mecanică.energie – în energie electrică.

Acesta ar putea fi un generator portabil diesel sau pe benzină, un generator de centrală nucleară, un generator de mașină, un generator de casă de la motor electric asincron, sau un generator de viteză mică pentru o moară de vânt cu putere redusă. La sfârșitul articolului ne vom uita la cele mai comune două generatoare ca exemplu, dar mai întâi vom vorbi despre principiile funcționării lor.

Într-un fel sau altul, din punct de vedere fizic, principiul de funcționare al fiecăruia dintre generatoarele mecanice este același: când, atunci când liniile câmpului magnetic traversează un conductor, în acest conductor apare o fem indusă. Sursele de forță care conduc la mișcarea reciprocă a conductorului și a câmpului magnetic pot fi diverse procese, dar, ca urmare, este întotdeauna necesar să se obțină o fem și un curent de la generator pentru a alimenta sarcina.

Principiul de funcționare al unui generator electric - Legea lui Faraday

Principiul de funcționare a unui generator electric a fost descoperit în 1831 de către fizicianul englez Michael Faraday. Acest principiu a fost numit mai târziu legea lui Faraday. Constă în faptul că atunci când un conductor traversează un câmp magnetic perpendicular, la capetele acestui conductor apare o diferență de potențial.

Primul generator a fost construit de Faraday însuși conform principiului descoperit de el; a fost un „disc Faraday” - un generator unipolar în care un disc de cupru se rotește între polii unui magnet de potcoavă. Dispozitivul producea un curent semnificativ la tensiune joasă.

Ulterior s-a constatat că conductoarele izolate individuale din generatoare sunt mult mai eficiente din punct de vedere practic decât un disc conducător solid. Și în generatoarele moderne sunt acum folosite înfășurările statorului de sârmă (în cel mai simplu caz demonstrativ, o bobină de sârmă).

Alternator

Marea majoritate a generatoarelor moderne sunt generatoare de curent alternativ sincron. Au o înfășurare de armătură pe stator, din care este îndepărtată energia electrică generată. Pe rotor există o înfășurare de excitație, la care este furnizat un curent continuu printr-o pereche de inele colectoare pentru a produce un câmp magnetic rotativ de la rotorul în rotație.

Datorită fenomenului de inducție electromagnetică, atunci când rotorul se rotește dintr-o unitate externă (de exemplu, de la un motor cu ardere internă), fluxul său magnetic traversează alternativ fiecare dintre fazele înfășurării statorului și astfel induce un EMF în ele.

Cel mai adesea, există trei faze, acestea sunt deplasate fizic pe armătură una față de alta cu 120 de grade, astfel încât se obține un curent sinusoidal trifazat. Fazele pot fi conectate într-o configurație stea sau delta pentru a obține.

Frecvența EMF sinusoidală f este proporțională cu frecvența de rotație a rotorului: f = np/60, unde - p este numărul de perechi de plusuri magnetice ale rotorului, n este numărul de rotații ale rotorului pe minut. De obicei viteza maxima rotația rotorului - 3000 rpm. Dacă conectați un redresor trifazat la înfășurările statorice ale unui astfel de generator sincron, veți obține un generator de curent continuu (apropo, toate generatoarele auto funcționează astfel).

Generator sincron cu trei mașini

Desigur, generatorul sincron clasic are un dezavantaj serios - rotorul are inele colectoare și perii adiacente acestora. Periile fac scântei și uzură din cauza frecării și eroziunii electrice. Acest lucru nu este permis într-un mediu exploziv. Prin urmare, în aviație și în generatoarele diesel, generatoarele sincrone fără contact, în special cele cu trei mașini, sunt mai frecvente.

Dispozitivele cu trei mașini au trei mașini instalate într-o singură carcasă: un pre-excitator, un excitator și un generator - pe un arbore comun. Preexcitatorul este un generator sincron, este excitat de magneți permanenți pe arbore, tensiunea pe care o generează este furnizată înfășurării statorului a excitatorului.

Statorul excitator acționează pe o înfășurare a rotorului conectată la un redresor trifazat atașat acestuia, de la care este alimentată înfășurarea principală de excitație a generatorului. Generatorul generează curent în statorul său.

Generatoare portabile pe gaz, diesel si benzina

Astăzi sunt foarte frecvente în gospodăriile care folosesc motoarele cu ardere internă ca motoare de antrenare - un motor cu ardere internă care transmite rotația mecanică rotorului generatorului.

Generatoarele de combustibil lichid au rezervoare de combustibil generatoare de gaz- este necesar să se alimenteze combustibil printr-o conductă, astfel încât gazul să fie apoi furnizat către carburator, unde se transformă în componentă amestec de combustibil.

În toate cazurile, amestecul de combustibil este ars într-un sistem de piston, antrenând arborele cotit. Se simte ca la muncă motorul mașinii. Arborele cotit rotește rotorul unui generator sincron fără contact (alternator).

Andrei Povny

Dezvoltarea industriei auto a fost însoțită de creșterea cerințelor de fiabilitate și de creșterea duratei de viață a vehiculelor, a confortului în funcționare a acestora și de reducerea costurilor de operare pentru întreținereși reparații, precum și respectarea cerințelor din ce în ce mai mari de siguranță a traficului.
În acest sens, este necesar să se mărească semnificativ puterea și durata de viață a generatoarelor de automobile ca surse principale de curent electric, să se îmbunătățească caracteristicile de performanță ale acestora și să se reducă costurile de operare. A fost nevoie de reducerea dimensiunilor totale și a greutății generatoarelor, precum și a multor alte unități și dispozitive, ceea ce a făcut posibilă proiectarea flexibilă a aspectului și design exterior mașini, precum și economisiți pe metale scumpe.

Satisfacerea cerințelor de mai sus prin îmbunătățirea tehnologiei de proiectare și producție a generatoarelor de curent continuu, ținând cont de fiabilitatea scăzută și durata de viață scurtă a ansamblului perie-comutator, precum și de dimensiunile generale și greutatea generatoarelor de curent continuu, a devenit imposibilă. Prin urmare, a fost aleasă o nouă direcție în dezvoltarea generatoarelor de automobile - crearea generatoarelor de curent alternativ.

Denumirea „generator de curent alternativ” este oarecum arbitrară și se referă în principal la caracteristicile de proiectare ale generatorului, deoarece sunt echipate cu redresoare semiconductoare încorporate și alimentează consumatorii cu curent continuu (redresat).
În generatoarele de curent continuu, un astfel de redresor este o unitate de colectare a perii, care redresează curentul alternativ primit în înfășurările armăturii.
Dezvoltarea tehnologiei semiconductoare a făcut posibilă utilizarea în generatoarele de curent alternativ a unui redresor mai avansat și mai fiabil bazat pe diode semiconductoare, care nu conținea piese mecanice și componente supuse uzurii și defecțiunilor.

Avantajele și dezavantajele alternatoarelor

Principalele avantaje ale generatoarelor de curent alternativ în comparație cu generatoarele de curent continuu includ următoarele proprietăți:

cu aceeași putere, masa lor este de 1,8...2,5 ori mai mică și de aproximativ trei ori mai puțin metal neferos valoros - se consumă cupru;
cu aceleași dimensiuni, generatoarele de curent alternativ produc mai multă putere;
curentul începe să fie generat la o viteză mai mică a rotorului;
circuitul și designul dispozitivului de control sunt mai simple datorită absenței unui element limitator de curent și a unui releu de curent invers;
designul colectorului de curent este mai simplu și mai fiabil, în special în generatoarele de curent alternativ fără contact;
costuri de operare mai reduse datorită fiabilității operaționale ridicate și duratei de viață crescute.

Din punct de vedere practic, avantajele unui generator de curent alternativ se manifestă prin faptul că curentul pe care îl generează este îndepărtat din înfăşurările staţionare montate pe carcasa statorului. Înfășurarea de câmp, realizată pe un rotor rotativ, este semnificativ mai ușoară decât înfășurările statorului staționar, astfel încât rotorul poate fi rotit cu o viteză mai mare fără teama de dezechilibru al maselor în rotație. Și în acest caz este mai ușor să furnizați curentul de excitație, deoarece este mic. Drept urmare, periile și inelele colectoare durează mai mult.

În plus, un generator de curent continuu, spre deosebire de un generator de curent alternativ, începe să producă curent la o frecvență relativ mare de rotație a armăturii. Din acest motiv, pentru funcționarea sa deplină, de exemplu, la turația motorului în gol, este necesar un raport de transmisie semnificativ, care în viitor (la frecvența de funcționare a arborelui cotit) poate duce la dezechilibru (datorită masei semnificative a armătură), uzura rulmenților și a elementelor de antrenare a generatorului .

Un anumit avantaj al generatoarelor de curent alternativ se manifestă și prin faptul că, dacă este necesară obținerea unei tensiuni înalte (de exemplu, pentru alimentarea consumatorilor de înaltă tensiune), este suficient să folosiți un transformator mic. Nu va fi posibilă creșterea tensiunii DC în acest fel. În ciuda faptului că în automobile rețele de bord nevoia de a obține tensiune înaltă apare extrem de rar; această posibilitate nu poate fi ignorată.

Principalele dezavantaje ale unui generator de curent alternativ sunt necesitatea redresării curentului pe care îl produce, precum și o anumită disipare a puterii în piesele metalice din jurul rotorului și statorului din cauza apariției curenților turbionari și reactivi într-un câmp electromagnetic alternativ. Cu toate acestea, avantajele generatoarelor de curent alternativ compensează mai mult decât dezavantajele notate.

Primele alternatoare de automobile au fost proiectate să funcționeze cu redresoare separate de seleniu și regulatoare de tensiune a vibrațiilor. Redresoarele cu seleniu erau mari și trebuiau amplasate separat de generator, în locuri unde se asigura o răcire bună. Pentru a conecta un astfel de redresor la generator, a fost necesar un cablu suplimentar.
În plus, redresoarele cu seleniu nu erau suficient de rezistente la căldură și permiteau maxim Temperatura de Operare nu mai mare de +80 ˚С.
Din aceste motive, redresoarele cu seleniu au fost abandonate ulterior și au început să fie folosite diode de siliciu, care aveau dimensiuni mai mici și aveau o rezistență bună la căldură, ceea ce a făcut posibilă plasarea lor direct în generator.

Regulatoarele de tensiune vibratoare au fost înlocuite mai întâi cu cele cu tranzistori de contact, iar apoi cu cele fără contact bazate pe elemente discrete și regulatoare integrale fără contact.
Dimensiunile generale ale regulatoarelor integrale le permit să fie încorporate într-un generator, care, împreună cu unitatea de reglare și redresor încorporate, se numește grup electrogen.

Proiectarea de bază a unui alternator

Pe orez. 1 Este prezentată o diagramă simplificată a unui generator de curent alternativ, care constă din două părți principale: un stator cu o înfășurare staționară în care este indus curent alternativ și un rotor care creează un câmp magnetic.

Polii rotorului trec alternativ pe lângă bobinele statorice staționare așezate pe fante cu interior carcasa generatorului. În acest caz, direcția fluxului magnetic se modifică și, în consecință, direcția EMF indusă în bobină.

De obicei, numărul de poli magnetici de pe rotor și numărul de bobine din carcasă permite un curent trifazat. În generatoarele trifazate, înfășurările au un punct comun unde capetele lor sunt conectate, prin urmare această diagramă de conexiune se numește „stea”, iar punctul comun al înfășurării este punctul zero.

Al doilea capăt al înfășurărilor este conectat la un redresor cu undă completă. Câmpul magnetic al rotorului poate fi creat de un magnet permanent sau un electromagnet. În acest din urmă caz, o tensiune constantă este furnizată înfășurării de excitație a electromagnetului.

Utilizarea electromagneților în rotor complică proiectarea generatorului, deoarece este necesară alimentarea cu tensiune a părții rotative - rotorul, dar în acest caz este posibilă reglarea tensiunii prin schimbarea vitezei de rotație a rotorului. In afara de asta, proprietăți magnetice magneții permanenți depind în mod semnificativ de temperatura lor.

Mai multe detalii despre dispozitiv și funcționare generator auto Curentul AC sunt afișați pe pagina următoare.

Generatoare fără contact cu excitație electromagnetică

Pentru generatoarele de automobile, fiabilitatea și durata de viață sunt determinate de trei factori:

calitatea izolației electrice;
calitatea unităților de rulmenți;
fiabilitatea dispozitivelor de colectare a curentului (contact cu peria).

Primii doi factori depind de nivelul de dezvoltare al industriilor conexe. Al treilea factor poate fi eliminat prin utilizarea unor generatoare fără contact care au mai multe fiabilitate ridicatăși resurse decât generatoarele de contact folosind dispozitive de colectare a curentului de contact cu perie. Acest lucru a stimulat crearea de generatoare de curent alternativ fără contact pentru automobile cu excitație electromagnetică - generatoare cu inductor și generatoare cu poli scurtați.

Generatoarele fără contact cu excitație electromagnetică includ generatoare cu inductor și generatoare cu cioc scurtat. Generatorul funcționează după cum urmează. Înfășurarea câmpului, prin care curge curentul continuu, creează un flux în sistemul magnetic, care, atunci când rotorul se rotește, își schimbă mărimea fără a schimba semnul. Acest flux se închide, trecând prin golurile de aer dintre arbore și elementele rotorului, ai căror dinți sunt realizați sub formă de asterisc, spațiul de aer dintre rotor și stator, circuitul magnetic al statorului și capacul generatorului. .

Modificarea fluxului magnetic din armătură atunci când rotorul se rotește are loc datorită unei modificări a rezistenței magnetice a spațiului de aer dintre dinții statorului și rotorului.
Flux magnetic F pentru generatoarele cu inductor este pulsatoriu. Fluxul magnetic în întrefier variază periodic de la F max, când axele dinților rotorului și statorului coincid, până la Ф min când axele dinților rotorului și statorului sunt deplasate cu un unghi 180˚ grade electrice. Astfel, fluxul magnetic are o componentă medie constantă și variabilă cu o amplitudine

Ф per = 0,5 (Ф max - Ф min)

Cota și jgheabul rotorului generatorului (inductor) formează o pereche de poli, prin urmare frecvența curentului de armătură în inductorul generatorului poate fi determinată prin formula:

f = zn/60,

unde z este numărul dinților rotorului.

La generatoarele cu poli scurtați, necontactul se realizează datorită prinderii staționare a înfășurării de câmp folosind o clemă nemagnetică. Polii în formă de cioc au mai puțin de jumătate din lungimea părții active a rotorului. Pe măsură ce rotorul se rotește, fluxul de excitație magnetică traversează spirele înfășurării statorului, inducând un EMF în ele.

Generatoarele cu poli scurtați sunt simple în design și avansate din punct de vedere tehnologic. Rotoarele unor astfel de generatoare au o disipare scăzută.
Dezavantajele includ o masă puțin mai mare decât generatoarele de contact pentru aceeași putere. De asemenea, trebuie remarcat faptul că este dificil să fixați înfășurarea câmpului și să asigurați rigiditatea și rezistența mecanică a fixării acesteia.

Utilizarea modelelor existente de generatoare inductoare în mașini a fost mult timp îngreunată de următoarele dificultăți:

indicatori specifici scăzuti;
nivel crescut de ondulație de tensiune redresată;
nivel crescut de zgomot.

Îmbunătățirea ulterioară a designului și eliminarea dezavantajelor de mai sus a făcut posibilă utilizarea generatoarelor de curent alternativ cu inductor în mașini.

Pentru prima dată, pe mașinile UAZ au fost utilizate generatoare fără perii cu poli scurtați 45.3701 și 49.3701.

Un scurt videoclip vă va permite să înțelegeți clar principiile de bază ale funcționării și structurii unui alternator auto.

Bună ziua, cunoscători ai lumii electrice și electronice. Dacă vă uitați des pe site-ul nostru, probabil vă amintiți că destul de recent am publicat un material destul de voluminos despre cum funcționează și funcționează un generator de curent continuu. Am descris structura sa în detaliu, de la cele mai simple prototipuri de laborator până la unități de lucru moderne. Asigurați-vă că îl citiți dacă nu ați făcut-o deja.

Astăzi vom dezvolta acest subiect și vom descoperi care este principiul de funcționare al unui generator de curent alternativ. Să vorbim despre domeniile de aplicare, soiuri și multe altele.

Să începem cu cele mai elementare - curentul alternativ diferă de curentul continuu prin faptul că își schimbă direcția de mișcare cu o anumită periodicitate. De asemenea, modifică valoarea, despre care vom vorbi mai detaliat mai târziu.

După o anumită perioadă de timp, pe care o vom numi „T”, se repetă valorile parametrilor actuali, care pot fi reprezentați pe grafic ca o sinusoidă - o linie ondulată care trece cu aceeași amplitudine prin linia centrală.

Principii de baza

Deci, scopul și proiectarea generatoarelor de curent alternativ, numite anterior alternator, este de a transforma energia cinetică, adică mecanică, în energie electrică. Marea majoritate a generatoarelor moderne folosesc un câmp magnetic rotativ.

Astfel de dispozitive funcționează datorită inducției electromagnetice, atunci când, atunci când se rotesc într-un câmp magnetic, bobinele din material conductiv (de obicei sârmă de cupru), în ea ia naștere o forță electromotoare (EMF).
Curentul începe să se formeze în momentul în care conductorii încep să traverseze liniile magnetice ale câmpului de forță.

Mai mult, valoarea de vârf a EMF în conductor este atinsă atunci când acesta trece de polii principali ai câmpului magnetic. În acele momente în care alunecă de-a lungul liniilor de forță, inducția nu are loc și emf scade la zero. Aruncă o privire la oricare dintre diagramele prezentate - prima stare va fi observată atunci când cadrul ia o poziție verticală, iar a doua - când este orizontal.

Pentru a înțelege mai bine procesele în desfășurare, trebuie să vă amintiți regula mâinii drepte, studiată de toată lumea din școală, dar puțini își amintesc. Esența sa constă în faptul că, dacă poziționați mâna dreaptă astfel încât liniile câmpului magnetic să intre în ea din palmă, degetul mare deplasat în lateral va indica direcția de mișcare a conductorului, iar degetele rămase vor indica direcția de mișcare. CEM care apar în el.
Uitați-vă la diagrama de mai sus, poziția „a”. În acest moment, FEM din cadru este zero. Săgețile arată direcția mișcării sale - o parte a cadrului A se deplasează spre polul nord al magnetului, iar B - spre sud, ajungând la care EMF va fi maxim. Aplicând regula din dreapta descrisă mai sus, vedem că curentul începe să curgă în partea „B” către noi, iar în partea „A” - departe de noi.
Cadrul se rotește mai mult și curentul din circuit începe să scadă până când cadrul preia din nou pozitie orizontala(V).
Rotirea ulterioară duce la faptul că curentul începe să curgă în direcția opusă, deoarece părți ale cadrului au schimbat locurile în comparație cu poziția inițială.

După o jumătate de revoluție, totul va reveni la starea inițială și ciclul se va repeta din nou. Ca rezultat, am constatat că în timpul revoluției complete a cadrului, curentul a crescut de două ori până la un maxim și a scăzut la zero, iar o dată și-a schimbat direcția față de mișcarea inițială.

Curent alternativ

În general, se acceptă faptul că durata perioadei de circulație este de 1 secundă, iar numărul de perioade „T” este frecvența curentului electric. În standard retelelor electriceÎn Rusia și Europa, într-o secundă curentul își schimbă direcția de 50 de ori - 50 de perioade pe secundă.

În electronică, o astfel de perioadă este desemnată de o unitate specială, numită după fizicianul german G. Hertz. Adică în exemplul dat rețele rusești frecvența curentă este de 50 hertzi.

În general, curentul alternativ și-a găsit o aplicație foarte largă în electronică datorită faptului că: mărimea tensiunii sale este foarte ușor de schimbat folosind transformatoare care nu au părți mobile; poate fi întotdeauna convertit în curent continuu; proiectarea unor astfel de generatoare este mult mai fiabilă și mai simplă decât pentru generarea de curent continuu.

Structura unui generator de curent alternativ

Modul în care funcționează un generator de curent alternativ este, în principiu, clar, dar când îl comparăm cu omologul său pentru generarea de curent constant, nu este imediat posibil să observați diferența.

Principalele părți de lucru și conexiunile acestora

Dacă ai citit materialul anterior, probabil că îți amintești că se află cadrul cea mai simplă schemă a fost conectat la un comutator împărțit în plăci de contact izolate, care, la rândul său, era conectat la perii care glisează de-a lungul acestuia, prin care era conectat circuitul extern.

Datorită faptului că plăcile colectoarelor se schimbă constant perii, nu există nicio schimbare în direcția curentului - pur și simplu pulsează, mișcându-se într-o singură direcție, adică colectorul este un redresor.

Pentru curentul alternativ nu este necesar un astfel de dispozitiv, așa că este înlocuit cu inele colectoare de care sunt atașate capetele cadrului. Întreaga structură se rotește împreună în jurul unei axe centrale. Periile sunt adiacente inelelor, care alunecă și ele de-a lungul lor, asigurând contactul constant.
Ca și în cazul curentului continuu, EMF care apare în părți diferite cadrele vor fi însumate pentru a forma valoarea rezultată a acestui parametru. În acest caz, un curent electric va curge în circuitul extern conectat prin perii (dacă la acesta este conectat un rezistor de sarcină RH).
În exemplul de mai sus, „T” este egal cu o rotire completă a cadrului. De aici putem trage o concluzie logică că frecvența curentului generat de generator depinde direct de viteza de rotație a armăturii (cadru), sau cu alte cuvinte, a rotorului, pe secundă. Cu toate acestea, acest lucru se aplică doar unui generator atât de simplu.

Dacă creșteți numărul de perechi de poli, atunci numărul din generator va crește proporțional. modificări complete curent pe rotație a armăturii, iar frecvența acesteia va fi măsurată diferit, după formula: f = np, unde f este frecvența, n este numărul de rotații pe secundă, p este numărul de perechi de poli magnetici ai dispozitiv.

După cum am scris mai sus, fluxul de curent alternativ este reprezentat grafic de o sinusoidă, prin urmare un astfel de curent este numit și sinusoidal. Putem identifica imediat principalele condiții care determină constanța caracteristicilor unui astfel de curent - aceasta este uniformitatea câmpului magnetic (valoarea lui constantă) și viteza constantă de rotație a armăturii în care este indus.
Pentru a face dispozitivul suficient de puternic, folosește magneți electrici. Înfășurarea rotorului, în care este indus EMF, în unitățile de operare, de asemenea, nu este un cadru, așa cum am arătat în diagramele de mai sus. Foarte aplicabil un numar mare de conductoare care sunt conectate între ele după un model specific

Interesant de știut! Formarea EMF are loc nu numai atunci când conductorul este deplasat în raport cu câmpul magnetic, ci și invers, atunci când câmpul în sine se mișcă în raport cu conductorul, care este utilizat în mod activ de proiectanții de motoare electrice și generatoare.

Această proprietate vă permite să plasați înfășurarea în care este indus EMF, nu numai pe partea centrală rotativă a dispozitivului, ci și pe partea staționară. În acest caz, magnetul, adică polii, este pus în mișcare.

Cu această structură, înfășurarea externă a generatorului, adică circuitul de putere, nu necesită piese mobile (inele și perii) - conexiunea este rigidă, adesea șuruburi.
Da, dar puteți obiecta în mod rezonabil că aceleași elemente vor trebui instalate pe înfășurarea de excitație. Acest lucru este adevărat, totuși, curentul care curge aici va fi mult mai mic decât puterea finală a generatorului, ceea ce simplifică foarte mult organizarea alimentării cu curent. Elementele vor fi mici în dimensiune și greutate și foarte fiabile, ceea ce face ca acest design special să fie cel mai popular, în special pentru unitățile puternice, de exemplu, unitățile de tracțiune instalate pe locomotive diesel.
Dacă despre care vorbim despre generatoarele de putere redusă, unde colectarea curentului nu prezintă dificultăți, de aceea este adesea folosit circuitul „clasic”, cu o înfășurare de armătură rotativă și un magnet staționar (inductor).

Sfat! Apropo, partea staționară a unui alternator se numește stator, deoarece este statică, iar partea rotativă se numește rotor.

Tipuri de alternatoare

Generatoarele pot fi clasificate și distinse după mai multe criterii. Să le numim.

Generatoare trifazate

Ele pot diferi în ceea ce privește numărul de faze și pot fi monofazate, bifazate și trifazate. În practică, ultima opțiune este cea mai răspândită.

După cum se poate vedea din imaginea de mai sus, partea de putere a unității are trei înfășurări independente situate pe stator într-un cerc, decalate una de cealaltă cu 120 de grade.
Rotorul înăuntru în acest caz, este un electromagnet care, atunci când se rotește, induce electromagnetice alternante în înfășurări, care sunt deplasate unul față de celălalt în timp cu o treime din perioada „T”, adică un ciclu. De fapt, fiecare înfășurare este un generator monofazat separat care furnizează curent alternativ circuitului său extern R. Adică avem trei valori de curent I(1,2,3) și același număr de circuite. Fiecare astfel de înfășurare, împreună cu circuitul extern, se numește fază.

Pentru a reduce numărul de fire care duc la generator, trei fire de retur care duc la acesta de la consumatorii de energie sunt înlocuite cu unul comun, prin care vor trece curenții din fiecare fază. Acest fir comun se numește neutru
Conexiunea tuturor înfășurărilor unui astfel de generator, atunci când capetele lor sunt conectate între ele, se numește stea. Cele trei fire separate care leagă începutul înfășurărilor cu consumatorii de energie electrică se numesc liniare - transmisia are loc prin ele.
Dacă sarcina tuturor fazelor este aceeași, atunci necesitatea unui fir neutru va dispărea complet, deoarece curent total va contine egal cu zero. Cum se întâmplă asta, te întrebi? Totul este extrem de simplu - pentru a înțelege principiul, este suficient să adăugați valorile algebrice ale fiecărui curent sinusoidal, decalat în fază cu 120 de grade. Diagrama de mai sus vă va ajuta să înțelegeți acest principiu dacă vă imaginați că curbele de pe acesta sunt modificarea curentului în cele trei faze ale generatorului.
Dacă sarcina în faze este inegală, atunci firul neutru va începe să treacă curent. De aceea, schema de conectare cu 4 fire este comună, deoarece vă permite să economisiți Dispozitive electrice, incluse în rețea în acest moment.

Tensiunea dintre firele de linie se numește tensiune de linie, în timp ce tensiunea de pe fiecare fază se numește tensiune de fază. Curenții care curg în faze sunt de asemenea liniari.
Schema de conectare în stea nu este singura. Există o altă opțiune conexiune serială trei înfășurări, când capătul uneia este conectat la începutul celui de-al doilea și așa mai departe, până când se formează un inel închis (vezi diagrama „b” de mai sus). Firele care provin de la generator sunt conectate la joncțiunea înfășurărilor.
În acest caz, tensiunile de fază și de linie vor fi aceleași, iar curentul de linie va fi mai mare decât firul de fază, cu aceeași sarcină.
O astfel de conexiune nu necesită, de asemenea, un fir neutru, care este principalul avantaj al unui generator trifazat. Având mai puține fire, este mai simplu și mai mic ca preț datorită mai puținelor metale neferoase utilizate.

O altă caracteristică circuit trifazat conexiunea este aspectul unui câmp magnetic rotativ, care permite crearea unor motoare electrice asincrone simple și fiabile.

Dar asta nu este tot. La îndreptare curent monofazat Ieșirea redresorului produce o tensiune cu ondulații de la zero la valoarea maximă. Motivul, credem noi, este clar dacă înțelegeți principiul de bază al funcționării unui astfel de dispozitiv. Când există o schimbare de fază în timp, ondulațiile sunt mult reduse, nu depășind 8%.

Diferența după tip

Generatoarele diferă și ca tip, dintre care există 2:

Alternator sincron – caracteristica principală O astfel de unitate constă într-o legătură rigidă între frecvența EMF variabilă, care este indusă în înfășurare și viteza de rotație sincronă, adică rotația rotorului.

Aruncă o privire la diagrama de mai sus. Pe el vedem un stator cu o înfășurare trifazată conectată într-un model triunghiular, care nu este mult diferit de cel de pe un motor asincron.
Pe rotorul generatorului există un electromagnet cu o înfășurare de excitație, alimentat de curent continuu, care poate fi alimentat în orice mod cunoscut - acest lucru va fi descris mai detaliat mai jos.
În locul unui electromagnet, se poate folosi unul permanent, apoi nevoia de părți glisante ale circuitului, sub formă de perii și inele colectoare, dispare cu totul; un astfel de generator nu va fi suficient de puternic și nu se va putea stabiliza corespunzător. tensiunile de ieșire.
O acționare este conectată la arborele rotorului - orice motor care creează energie mecanică și este pus în mișcare la o anumită viteză sincronă.
Deoarece câmpul magnetic al polilor principali se rotește cu rotorul, începe inducerea emfs alternative în înfășurarea statorului, care poate fi desemnată ca E1, E2 și E3. Aceste variabile vor fi identice ca valoare, dar, după cum s-a spus de mai multe ori, vor fi deplasate cu 120 de grade în fază. Împreună, aceste valori formează un sistem EMF trifazat, care este simetric.
O sarcină este conectată la punctele C1, C2 și C3, iar în fazele înfășurării statorului apar curenții I1, I2 și I. În acest moment, fiecare fază a statorului în sine devine un electromagnet puternic și creează un câmp magnetic rotativ.
Frecvența de rotație a câmpului magnetic al statorului va corespunde cu frecvența de rotație a rotorului.

Generatoare asincrone– se deosebesc de exemplul descris mai sus prin faptul că frecvențele EMF și rotația rotorului nu sunt strict legate între ele. Diferența dintre acești parametri se numește alunecare.

Câmpul electromagnetic al unui astfel de generator în modul normal de funcționare exercită un cuplu de frânare asupra rotației rotorului sub sarcină, astfel încât frecvența de modificare a câmpului magnetic va fi mai mică.
Aceste unități nu necesită componente complexe sau utilizarea de materiale scumpe pentru a crea, prin urmare sunt utilizate pe scară largă ca motoare electrice pentru transport, datorita intretinerii usoare si simplitatii aparatului in sine. Aceste generatoare sunt rezistente la suprasarcini și scurtcircuite, cu toate acestea, nu sunt aplicabile dispozitivelor care sunt foarte dependente de frecvență.

Metode de excitare a bobinării

Ultima diferență între modelele pe care aș dori să o abordez este legată de metoda de alimentare a înfășurării incitante.

Există 4 tipuri:

Alimentarea înfășurării este furnizată printr-o sursă terță parte.
Generatoare auto-excitate– puterea este luată de la generatorul propriu-zis, iar tensiunea este redresată. Totuși, fiind într-o stare inactivă, un astfel de generator nu va putea genera suficientă tensiune pentru a porni, pentru care circuitul folosește o baterie care va fi folosită în timpul pornirii.
Opțiune cu o înfășurare de excitație alimentată de un alt generator de putere mai mică instalat pe același arbore. Al doilea generator ar trebui să pornească deja de la o sursă terță parte, de exemplu, aceeași baterie.
Cel din urmă tip nu necesită deloc alimentarea cu energie a înfășurării de excitație, deoarece nu are una, deoarece dispozitivul folosește un magnet permanent.

Aplicarea în practică a generatoarelor de curent alternativ

Astfel de generatoare sunt utilizate în aproape toate domeniile activității umane în care este necesară energie electrică. Mai mult, principiul extracției sale diferă doar în metoda de antrenare a arborelui dispozitivului. Așa funcționează centralele hidro, termice și chiar nucleare.

Aceste stații sunt alimentate prin fire rețele publice, la care se conectează consumatorul final, adică noi toți. Cu toate acestea, există multe obiecte cărora le este imposibil să se livreze energie electrică în acest mod, de exemplu, transport, șantiere departe de liniile electrice, sate foarte îndepărtate, schimburi, instalații de foraj etc.

Acest lucru înseamnă un singur lucru - aveți nevoie de propriul generator și motor pentru a-l conduce. Să ne uităm la câteva dispozitive mici și comune din viața noastră.

Generatoare auto

În fotografie - un generator electric pentru o mașină

Cineva ar putea spune imediat: „Cum? Acesta este un generator de curent continuu!” Da, într-adevăr, este așa, dar ceea ce îl face astfel este doar prezența unui redresor, care face ca acest curent să fie constant. Principiul de bază de funcționare nu este diferit - același rotor, același electromagnet etc.

Acest aparat functioneaza in asa fel incat, indiferent de viteza de rotatie a arborelui, produce o tensiune de 12V, care este asigurata de un regulator prin care vine mancareaînfăşurări de câmp. Înfășurarea de excitație pornește, alimentată de baterie auto, rotorul unității este antrenat de motorul mașinii printr-un scripete, după care începe să se inducă o fem.

Mai multe diode sunt folosite pentru a redresa curentul trifazat.

Generator de combustibil lichid

Designul unui generator de curent alternativ pe benzină, la fel ca unul diesel, nu diferă mult de cel instalat în mașina dumneavoastră, cu excepția nuanței că va produce curent alternativ, așa cum era de așteptat.

Una dintre caracteristicile care pot fi evidențiate este că rotorul unității trebuie să se rotească întotdeauna cu aceeași viteză, deoarece atunci când au loc schimbări, generarea de energie electrică se înrăutățește. Aici se află un dezavantaj semnificativ dispozitive similare– un efect similar apare atunci când piesele se uzează.

Interesant de știut! Dacă conectați la generator o sarcină mai mică decât sarcina de funcționare, atunci acesta nu își va folosi întreaga putere, irosind o parte din combustibilul lichid.

Disponibil pe piata mare alegere unități similare concepute pentru putere diferită. Sunt foarte populare datorită mobilității lor. În același timp, instrucțiunile de utilizare sunt extrem de simple - completați combustibilul cu propriile mâini, porniți motorul rotind cheia și conectați...

Probabil ne vom încheia aici. Am analizat scopul și structura generală a acestor dispozitive cât mai simplu posibil. Sperăm că generatorul de curent alternativ și principiul funcționării acestuia au devenit puțin mai aproape de dvs., iar cu ajutorul nostru veți dori să vă cufundați în lumea fascinantă a ingineriei electrice.