Устройство генератор что это простыми словами
Перейти к содержимому

Устройство генератор что это простыми словами

  • автор:

Генераторы тока: переменного и постоянного

Отсутствие электричества сегодня не становится проблемой как в быту, так и в промышленности. Широкий ассортимент генераторов тока позволяет решить проблему быстро, с минимальными трудозатратами. Резервные источники питания незаменимы в современной реальности — всему нужна электроэнергия. Гарантии, что подачу электроэнергии не прекратят в самый неподходящий момент – не может дать ни она организация. Поэтому резервная электростанция на базе генератора постоянного или переменного тока — важное, а зачастую незаменимое оборудование, которое обеспечивает непрерывность производства, комфорт в бытовой сфере, безопасность и непрерывность технологических процессов.

Что такое генератор тока

Когда нет электрической энергии, требуется получить её из другого источника. Наши предки, например, использовали силу ветра, течения рек. Впрочем, сегодня подобную энергию применяют, если не жалко времени и сил на возведение плотин и ветряков. Генераторы тока стандартно «работают» на топливе, за счет вращения обмотки в магнитном поле преобразовывая механическую энергию вращения в электричество. Ток возникает в замкнутом контуре, протекает по обмоткам, когда к электростанции подключается потребитель — именно так работает генератор тока.
В зависимости от того, как вращается магнитное поле (при неподвижном или подвижном проводнике) различают два типа этих электрических машин — генераторы постоянного или переменного тока.

В чем разница между постоянным и переменным током

Вспоминаем уроки физики. Электроток — заряженные микрочастицы, которые «бегут» в определенном направлении. У постоянного тока частицы движутся по прямой, в одном направлении от минуса к плюсу. У переменного движение электронов идет по синусоиде с определенной частотой (полярность между проводами меняется несколько раз за заданный промежуток времени).

В чем разница между постоянным и переменным током

Разница между движением заряженных частиц заложена в принцип работы генераторов электрического тока. Для простого обывателя можно сказать так: в розетке — переменный, в батарейке — постоянный. В качестве частного случая, с очень большим упрощением, можно сказать так: всё что с напряжением до 48 Вольт — всё постоянный, всё что от 100 до 500 Вольт — переменный.

Автор статьи и специалисты Mototech прекрасно осведомлены о том, что и постоянный ток может иметь практически любое напряжение (например, 380 Вольт на шине постоянного тока в ИБП), так же как и переменный ток для узких задач.

В чем конструктивная разница между генераторами

Несмотря на то, что конечный результат работы электростанций один — потребитель получает электроэнергию, методы преобразования механической энергии в электродвижущую силу и электричество различаются. Элементы (комплектующие) также отличны.

Особенности конструкции генераторов переменного тока
Электростанция такого типа состоит из:

  • Внешней силовой рамы, изготовленной из высокопрочных сплавов. Корпус рассчитан на интенсивную нагрузку, возникающую при передаче магнитного потока от полюса к полюсу. Проще говоря: чугунный кожух не «пробивается» разрядами тока.
  • Магнитных полюсов, закрепленные на корпусе болтами или шпильками. На «плюс» и «минус» монтируется обмотка.
  • Статора. Остов с катушкой возбуждения изготавливают из ферромагнитных материалов, на сердечнике устанавливают магнитные полюса, которые и образуют магнитное поле.
  • Вращающегося ротора (якоря). Задача магнитопровода — снизить вихревые токи и повысить КПД генератора постоянного тока.
  • Коммутационного узла, оснащенного щетками (обычно изготовленными из графита) и коллекторными пластинами из меди.

В чем конструктивная разница между генераторами

Полюсов может быть несколько (число минусов и плюсов всегда идентично). Поэтому сегодня потребитель может купить электростанцию необходимой мощности и обеспечить электричеством как дом, так и промышленный объект.

Особенности конструкции генератора переменного тока

Особенности конструкции генератора переменного тока

Конструктивной разницы в статоре и роторе между устройствами постоянного и переменного тока нет. Практически идентичны и силовые рамы. Существенное отличие в комплектации коммуникационного узла. Каждый выход механизма помимо щеток оснащен токопроводящими кольцами. «Закольцованный» ток движется по синусоиде и несколько раз в секунду достигает пика мощности. По типу устройства, характеристикам и принципу работы современные генераторы переменного тока делятся на синхронные и асинхронные.

Специфика синхронного устройства

Специфика синхронного устройства: скорость вращения ротора равна скорости вращения магнитного поля в рабочем зазоре.

Асинхронным машинам характерны:

  • Отсутствие электрической связи с ротором;
  • Вращение якоря под воздействием остаточного механизма статора;
  • Измененная электрическая нагрузка на статоре.

Такие агрегаты могут быть однофазными и трехфазными.

Принцип работы генератора постоянного тока

Принцип работы электростанции прямого тока

Простейший по конструкции генератор работает следующим образом:

  • Рамка вращается вокруг оси, расположенная на корпусе обмотка регулярно проходит через «минус» и «плюс» полюсов.
  • Каждый раз при достижении разнополюсных точек, происходит смена направления тока на противоположное.
  • Выходной цепи благодаря полукольцу, расположенному на коллекторном узле, создается постоянный ток.
  • С помощью щеток с положительного или отрицательного полюса снимается потенциал и по схеме передается потребителю.

Такая схема работает в простейшей конструкции, с одним плюсом и минусом, если положительных/отрицательных точек больше, ЭДС и ориентировочное количество электроэнергии рассчитываются по формуле.

Принцип работы электростанции прямого тока

К преимуществам генераторов постоянного тока относят:

  • Небольшой вес и компактность агрегата;
  • Возможность использовать в экстремальных условиях;
  • Отсутствие потерь, связанных с вихревыми токами.

Минус: на большую мощность при использовании устройств такого типа рассчитывать не стоит.

Принцип работы генератора переменного тока

Принцип работы электростанции переменного тока

Устройства такого типа преобразуют механику в электроэнергию, вращая проволочную катушку в магнитном поле. Ток вырабатывается, когда силовые линии пересекают обмотку. До тех пор, пока магнитное поле соприкасается с проводником, в нем индуцируется электроток.
Идентичный принцип действует и в случае, если рамка вращается относительно магнита, пересекая силовые линии.

Основные достоинства генераторов переменного тока

В электростанциях с синусоидальной подачей тока отсутствует реактивная мощность. То есть весь запас электроэнергии (с вычетом потерь на проводах) расходуется на нужды потребителя, а не на поддержание работоспособности устройства.

Плюсами использования генераторов переменного тока являются:

  • Большая выходная мощность при одинаковых габаритах устройств постоянного и переменного тока;
  • Выработка электроэнергии на низких скоростях вращения ротора;
  • Проще конструкция и схема, соответственно, меньше узлов, нуждающихся в техобслуживании и ремонте;
  • Конструкция токосъемного узла отличается большей надежностью;
  • Больше эксплуатационный ресурс и меньше эксплуатационные затраты.

Дополнительное преимущество: агрегаты с трехфазным питанием можно использовать для питания высоковольтных потребителей.

Где применяются генераторы постоянного и переменного тока

Оба вида генераторов популярны в бытовой и промышленной сфере. Станции постоянного тока нашли применение в сфере транспорта. Так, в трамваях, троллейбусах обычно установлены двигатели, работающие на постоянном токе. Низковольтные устройства незаменимы для питания систем освещения в местах, где нет доступа к централизованной подачи электроэнергии. Например, на борту самолетов. Если большая мощность — не основополагающая характеристика электростанции, то генераторы постоянного тока отлично справятся с питанием оборудования в учебных, медицинских учреждениях, лабораториях. Полноценные дизельные электростанции постоянного тока используются на аэродромах для зарядки и питания бортовых систем летной техники.

Электростанции переменного тока необходимы практически для всего остального. 99% того, что питается от централизованной сети — это устройства переменного тока. Соответственно, аварийное питание этих объектов так же должно осуществляться от соответствующего оборудования.

Мototech специализируется на продаже электростанций различного типа. Поможем выбрать оптимальный вариант электростанции мощностью от 5 до 6000 кВА и конечно же, это будут электростанции переменного тока. Мы обеспечим сопроводительные строительные и электромонтажные работы, грамотную пуско-наладку и обслуживание устройств. С клиентами работают сотрудники с энергетическим образованием, поэтому квалифицированную информацию, ответы на вопросы и правильные расчеты характеристик в соответствии с вашими потребностями гарантируем.

Как работает генератор электричества?

Генератор электричества является ключевым компонентом любой автономной электростанции. Без его работы невозможно представить полноценное функционирование всей системы. Простыми словами, основная задача генератора электричества сводится к преобразованию энергии, в данном случае из механической в электрическую.

Основные компоненты генератора

Двумя основными частями, на которые можно условно разделить генератор электричества, являются его магнитная система и проводники. Магнитная система, как правило, представлена электромагнитами, а вот в качестве проводников используются катушки. Магниты образуют магнитное поле, а с помощью проводников, которые в нем вращаются, взаимодействие систем приводит к преобразованию магнитного поля в электрическое. Это две основные системы для непосредственной работы генератора, но для его связи с потребителями электропитания необходима дополнительная система, представленная коллектором и щетками, которые определенным образом взаимодействуют между собой.

Принцип работы генератора

Основной принцип работы таких генераторов построен на явлении под названием «самоиндукция». При движении рамки, окружающей неподвижный магнит, в силовых линия создаваемого магнитами магнитного поля, возникает ЭДС или электродвижущая сила. Ее также называют электрическим напряжением для упрощения понимания.

По принципу работы все генераторы можно классифицировать на 2 группы: по типу привода или по тому, как выглядит выходное напряжение.

По типу привода генераторы бывают:

  • Турбогенератор – для его работы в качестве основного элемента используется либо паровая турбина, либо газотурбинный двигатель. Такой тип генератор предназначен для промышленного использования в больших масштабах.
  • Гидрогенератор – движение обеспечивается гидравлической турбиной. Является актуальным и востребованным элементов на больших электростанциях, которые используют для работы силу движения речной или морской воды.
  • Ветрогенератор – по аналогии с предыдущей моделью приводится в действие с помощью альтернативного источника энергии, а именно ветра. Использование распространено как на больших промышленных предприятиях, так и на частных ветряных электростанциях.
  • Дизельные или бензиновые генераторы – работают на основе дизельного или бензинового двигателя.

Классификация по виду выходного напряжения представлена в следующем виде:

  • Генераторы постоянного тока.
  • Генераторы переменного тока.

Генераторы постоянного тока

Самые простой генератор постоянного тока состоит из таких частей, как: силовая рама, магниты, статор, ротор, а также узел со щеткам. К основным преимуществам данного типа генераторов можно отнести:

  • Возможность нормальной работы при различных условиях окружающей среды.
  • Относительно небольшие габариты и уменьшенный, в сравнении с другими генераторами, вес устройства.
  • Нет образования вихревых токов.

Генераторы переменного тока

Также имеет название альтернатор. Конструктивно практически не отлаются от генераторов постоянного тока. Но во многих современных устройствах и, в том числе автономных электростанциях, используются генераторы, преобразующие механическую энергию в электрическую энергию переменного тока посредством движения (вращения) катушки в магнитном поле. Могут также подразделяться на 2 подтипа:

  1. Синхронные.
  2. Асинхронные.

Основное отличие этих двух видов генераторов состоит в том, что в синхронных моделях предусмотрена жесткая связь между частотой вращения ротора и ЭДС, индуцируемой в статоре, а в асинхронны же данная связь отсутствует.

Рассматривая более подробно генераторы постоянного и переменного тока, можно сказать, что конструктивно они во многом похожи, а основные отличия заключаются в работе и техническом исполнении отдельных элементов конструкции.

Сегодня генераторы активно используются как в бытовых сферах, так и для промышленности и производства. К примеру, дизельные электростанции, которые могут стать незаменимым средством резервного или даже основного электроснабжения, также используют в своей работе подобные генераторы электричества.

Все о генераторах: что это такое, почему они востребованы, и как сделать правильный выбор

На вопрос, для чего нужен генератор ответ прост — для подачи электрического тока. Без устройства не обойтись, если необходимо постоянное электроснабжение, будь то удаленный от ЛЭП частный дом или строительная площадка в полевых условиях. Установки прочно вошли во все сферы детальности: от бытовой до промышленной. Но, чтобы понимать, какой генератор лучше выбрать, важно разобраться, в чем его особенности, и есть ли разница между теми моделями, что можно найти в магазинах.

виды генераторов

Электрогенератор — принцип работы и сферы применения

Независимо от вида, прибор работает по законам электромагнитной индукции. Принцип заключается во взаимодействии магнитного поля и проводника. Устройство можно представить, как катушку в магнитном поле. Она может там вращаться или оставаться неподвижной. В момент, когда магнитное поле ее пересекает и вырабатывается переменный ток.

Если говорить простыми словами, что такое генератор, то агрегат представляет собой установку, которая вырабатывает электричество. На самом деле, прибор ничего не производит, а преобразует механическую энергию.

Электростанцию используют как основной, резервный или аварийный источник энергии. В первом случае обычно применяют мощные установки для автономной круглосуточной подачи электроэнергии. Использование генератора в качестве аварийного или резервного питания поддержит стабильную работу всех систем объекта и его оборудования, если в сети произойдет сбой или электричество выключится. Для этого установки оснащены автозапуском.

Виды электрогенератора

Модели различаются по нескольким параметрам: мощности, количеству фаз. Что касается фаз, то устройства разделяют на одно- и трехфазные. Первые рассчитаны на работу с приборами на 220 В. Вторые — универсальные. На их корпусе расположены разъемы на 220 и 380 В. Однако главный параметр — тип топлива.

Бензиновый

Агрегат небольшой мощности — до 15 кВт — работает около 12 часов. В час генератор потребляет до 2,5 л. Плюс бензиновой модели в том, что она не боится перепадов температур, ее можно использовать в любую погоду. За счет компактных размеров оборудование часто приобретают для частных домов, его удобно брать в походы. К другим преимуществам установки относят:

  • возможность использовать в помещении,
  • минимальный уровень шума,
  • простые эксплуатация и ремонт.

Бензиновый прибор часто используют в качестве аварийного источника энергии, однако его хватит для питания электроинструментов, бетономешалки, дренажного насоса и другого оборудования. Агрегат выпускают мобильный и стационарный. Модель с колесами характеризуется повышенной мощностью.

виды генераторов

Дизельный

Дизель-генератор отличается широким диапазоном мощностей и хорошим — более 5000 часов — моторесурсом. Устройство используют на промышленных объектах и строительных площадках, там, где необходим источник электроэнергии более 15 часов. Из-за большого веса (около 450 кг) и высокого уровня шума, дизельные агрегаты устанавливают на укрепленный фундамент или в отдельное помещение.

Установки хорошо работают при экстремальных температурах и высокой влажности до 95%. КПД может достигать 50%.

Существенный недостаток прибора — цена. Однако за счет экономичного расхода топлива и большего ресурса, устройство быстро окупается.

Подбор электрогенератора для бытового и профессионального использования

Что необходимо учесть перед тем как выбрать генератор:

  1. Назначение. Устройства бытового и промышленного назначения различаются по многим параметрами, в том числе мощности. Станции до 30 кВт профессиональные и могут непрерывно работать до 10 часов. Для бытового использования подойдут компактные бензиновые установки.
  2. Мощность. Вытекает из предыдущего пункта. Чтобы выбрать мощность генератора, отталкиваетесь от поставленных задач. В качестве переносной электростанции обычно выбирают модель до 1,5 кВт, для дома и дачи — хватит до 4 кВт. В промышленные здания и крупные объекты стоит взять установку от 15 кВт.
  3. Время работы. Около 3 часов непрерывно питают портативные установки, промышленные — более 20 часов.

Мощность и другие технические характеристики генератора зависят от конкретной модели и производителя.

Главное, что необходимо определить перед покупкой — цель установки. Если хотите приобрести резервный источник питания, учитывайте минимальный ряд приборов. Для полностью автономной работы нужно подсчитать все оборудование и прибавить минимум 20%. Это связано с тем, что агрегат будет питать в оптимальном режиме только при нагрузке, не превышающей 40- 80% номинальной мощности.

В промышленности и строительстве обычно используют дизельные генераторы. Топливо поступает в камеру сгорания и выделяет высокие температуры под давлением. Поэтому такие модели считаются более безопасными. За счет того, что в дизеле нет вредных примесей и не образуется окалина, внутренние элементы прибора меньше подвержены износу.

виды генераторов

Выбирая устройство на строительную площадку, имеют значение и обороты — в качестве постоянного источника энергии лучше брать модель с низкими показателями. Что касается типа охлаждения, то воздушный подходит для средних мощностей. При интенсивной нагрузке выбирайте жидкостный.

В качестве оптимального варианта автономной электростанции выступает дизель-генератор мощностью от 15 кВт. Рекомендуем модель с автозапуском. Стоит учесть и размеры топливного бака, чтобы не заливать горючее каждый час. За счет того, что дизельные установки крупнее бензиновых, они менее мобильны, однако дополнительные комплектующие, такие как контейнер, шасси и прицеп — решают эту проблему.

Выбор электростанция — серьезный вопрос, к которому нужно тщательно подойти. Воспользуйтесь рекомендациями нашей статьи, и, если у вас останутся вопросы, обратитесь в специализированный магазин, где сотрудники помогут подобрать генератор в соответствии с будущими работами, вашими потребностями и бюджетом.

Все, что нужно знать о генераторе строительной техники

Сергей Кузьмичев

Генератор — устройство, преобразующее механическую энергию в виде крутящего момента, передаваемого от двигателя на ротор генератора, в электрическую энергию, впоследствии подаваемую в электросистему машины.

Основными функциями генератора на современной технике является формирование стабильных параметров зарядного напряжения аккумуляторной батареи, которая является основным источником тока в электросистеме, и подачи тока на иные потребители для обеспечения их функционирования.

Генератор

Общая конструкция

Практически все генераторы, устанавливаемые на современной спец. технике, являются генераторами переменного тока. В корпусе генератора на опорных подшипниках устанавливается ротор, который располагается внутри статора. Для формирования электромагнитного поля с требуемыми параметрами, ротор (рис.2) генератора переменного тока имеет в своей конструкции катушку возбуждения 4, на которую во время работы генератора подается ток через контактные кольца 2.

В процессе вращения ротор формирует переменное магнитное поле, которое в свою очередь приводит к образованию переменного электрического тока в катушках статора.

В связи с тем, что электросистема и все потребители рассчитаны на работу от постоянного тока, в конструкции генератора предусмотрено устройство, преобразующее переменный ток в постоянный. Данную функцию выполняет так называемый диодный мост. Диодный мост обеспечивает протекание тока только в одном направлении, формируя после себя протекание постоянного тока, подаваемого в электросистему.

Устройство генератора

Схема работы генератора

Генератор Hitachi

Параметры напряжения, вырабатываемого генератором, зависят в основном от двух условий: силы магнитного поля ротора и его оборотов. Как мы уже выясняли, одна из основных задач генератора — формирование стабильного напряжения на выходе. Так как обороты ДВС могут периодически изменяться, а вместе с ними и обороты ротора генератора, причем в достаточно широких пределах, существует необходимость в устройстве, которое могло бы поддерживать напряжение на выходе в независимости от оборотов ротора. Для этого предназначен регулятор напряжения. Его функция заключается в том, чтобы, подавая ток на катушку возбуждения ротора через щетки и контактные кольца или прекращая подачу тока, изменять силу создаваемого ротором магнитного поля, которое, в свою очередь, будет влиять на выходное напряжение со статора. Таким образом, независимо от скорости вращения, регулятор напряжения обеспечивает его стабильное значение.

При каких условиях генератор дорожно-строительной техники может выйти из строя?

Генератор дорожно-строительной техники может прийти в негодность по нескольким причинам:

1. При несвоевременном или неправильном проведении технического обслуживания, а также установке на машину нештатного электрооборудования (магнитолы, системы слежения/автоматизации вождения, дополнительного освещения). Помимо этого, несоблюдение требований производителя по степени натяжения приводного ремня генератора может стать причиной преждевременного выхода из строя опорных подшипников ротора.

2. При накоплении пыли и грязи на корпусе генератора и их попадание внутрь между статором и ротором способно спровоцировать короткое замыкание или механический износ изоляции обмоток, однако это случается крайне редко.

3. Из-за использования пуско-зарядного устройства в режиме «пуск». Это связано с тем, что очень часто, особенно в зимний период эксплуатации, возникает необходимость применения внешних источников питания во время запуска ДВС в связи с разрядкой аккумуляторных батарей. Иногда этот процесс также связан со спешкой.

В результате, вместо установки заряженных аккумуляторов или проведения цикла заряда разряженных батарей, используют пуско-зарядные устройства в режиме «пуск», что крайне нежелательно, ибо во время стартерной прокрутки сила тока в цепи стартера может достигать нескольких сотен ампер. Так как аккумуляторные батареи разряжены, то основным источником тока служит в этот момент пуско-зарядное устройство.

После запуска ДВС начинается процесс зарядки АКБ. Так как их емкость заметно ниже нормального значения, то в начальный период работы двигателя после запуска им требуются максимально возможные значения зарядного тока по напряжению и силе для восполнения утраченного заряда. Пуско-зарядное устройство, оставаясь в режиме «пуск» на работающем ДВС, следуя «потребностям» аккумуляторных батарей, продолжает подавать в сеть машины повышенные значения напряжения и силы тока, что может быть причиной выхода из строя регулятора напряжения, диодного моста генератора, а так же электронных блоков управления, широко применяемых в электросистеме современных дорожно-строительных машин и оборудования.

Ремень генератора

Пыль и грязь в генераторе

Пуско-зарядное устройство

Как оператор может точно определить, что причина неисправности в генераторе?

Оператор может контролировать показатели напряжения, вырабатываемого генератором, благодаря монитору в кабине. В случае отклонений от нормы как при низком зарядном напряжении, так и при высоком выдается соответствующий код ошибки. Причиной данной неисправности могут выступать и другие неполадки, не связанные с работой генератора. Поэтому компетенции на дальнейшую проверку у операторов, как правило, нет. Эксплуатирующая организация должна обратиться к лицензированному дилеру для проведения диагностики согласно коду ошибки и последующего ремонта.

Способна ли техника добраться до СТО при нерабочем генераторе?

В большинстве случаев при неисправностях, связанных с низким зарядным напряжением, машина может добраться до места стоянки своим ходом. Прекратить движение и заглушить двигатель необходимо при завышенном уровне напряжения или выходе из строя опорных подшипников ротора генератора. Продолжить движение можно будет только после устранения неисправности. Если необходимо добраться до стоянки в аварийном режиме, то перед запуском ДВС нужно демонтировать ремень привода генератора. Передвижение машины с вышедшим из строя генератором возможно лишь при исправном состоянии аккумуляторных батарей.

Если генератор нужно менять, то можно ли подобрать аналог заводского?

На современных строительных машинах рекомендуется использовать только оригинальные или рекомендованные производителем техники генераторы.

Материал был подготовлен для журнала Грейдер.

Остались вопросы? Задайте их нам или официальному дилеру.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *