+7 495 665 08 52

+7 495 508 19 83

Принцип работы автогенератора


устройство и принцип работы, напряжение и мощность

В стандартном исполнении в автомобиле существуют два источника питания – генератор и аккумулятор. Разница между ними заключается в том, что АКБ накапливает электроэнергию, а автомобильный генератор ее вырабатывает. То есть это устройство преобразует механическую энергию от двигателя в электрическую с целью дальнейшего питания всех потребителей и заряда аккумулятора.

Функции генератора

При запуске двигателя пусковой ток на стартер подается от аккумулятора. Но сам аккумулятор не вырабатывает энергию, а только ее накапливает и потом отдает. Если использовать для питания всех потребителей только АКБ, то она быстро разрядится. Автомобильный генератор производит электроэнергию, заряжает АКБ и питает бортовую сеть автомобиля во время работы двигателя (при достижении им определенных оборотов вращения коленчатого вала).

Автомобильный генератор

Генератор начинает вырабатывать электрический ток начиная с частоты вращения холостого хода, однако, на оптимальный режим работы он выходит при достижении двигателем 1600-1800 об/мин и более.

Виды генераторов

Выделяют два вида автомобильных генераторов:

  • постоянного тока;
  • переменного тока.

Первый вид генераторов в настоящее время уже не используется. Такие устройства устанавливались на старых моделях автомобилей (ГАЗ-51, Победа и др.). Они имеют много недостатков, такие как:

  • малая мощность и эффективность;
  • необходимость в постоянном контроле и обслуживании;
  • небольшой срок службы.

Сейчас применяются генераторы переменного тока. Главное их отличие в том, что вне зависимости от режима работы двигателя автомобильную сеть питает постоянный ток. Это достигается благодаря полупроводниковому выпрямителю.

Устройство генератора переменного тока

Работу любого генератора можно сравнить с электродвигателем, который работает в обратном режиме, то есть не потребляет, а вырабатывает ток. По типу конструкции современные генераторы делятся на два вида: компактный и традиционный. Они имеют общее устройство, но различаются в компоновке корпуса, вентилятора, выпрямительного узла и приводного шкива. Также у современных устройств имеется три фазы.

Устройство генератора

Генератор состоит из следующих основных элементов:

  • привод со шкивом, подшипниками и валом;
  • ротор с обмоткой возбуждения и контактными кольцами;
  • статор с сердечником и обмоткой;
  • корпус, состоящий из двух крышек;
  • регулятор напряжения;
  • выпрямительный блок или диодный мост;
  • щеточный узел.

Разберем каждый элемент устройства отдельно и подробно.

Корпус

В корпусе находятся все основные элементы генератора. Он состоит из двух крышек (передняя и задняя). Крышки соединяются между собой болтами. Для изготовления крышек используют легкие сплавы алюминия, которые не намагничиваются и хорошо отводят тепло. В крышках есть вентиляционные отверстия и крепежные фланцы.

В задней крышке установлен диодный мост и щеткодержатель со щетками. Также в задней крышке расположен выводной контакт, по которому ток поступает от генератора.

Привод

Вращение от коленчатого вала передается на шкив генератора и вращает ротор. Частота вращения шкива больше частоты вращения коленвала в 2-3 раза. Крутящий момент от двигателя передается посредством ременной передачи. Могут использоваться поликлиновый и клиновый ремень в зависимости от конструкции. Поликлиновый ремень считается более универсальным и современным.

Ротор

На валу ротора находится обмотка возбуждения, которая создает магнитное поле и, по сути, представляет собой обычный электромагнит. Обмотка находится между двух полюсных половин (сердечников), необходимых для регулирования и направления магнитного поля. Каждая из половин имеет по шесть треугольных выступов, называемых клювами. Также на валу ротора расположены два медных контактных кол

Принцип работы генератора

Машина, которая вырабатывает трехфазную энергию из механической энергии, называется генератором переменного тока или синхронным генератором. Работа генератора основана на том принципе, что при изменении потока, связывающего проводник, в проводнике возникает эдс.

Генераторы являются основным источником всей электрической энергии, которую мы потребляем. Эти машины являются крупнейшими преобразователями энергии в мире. Они преобразуют механическую энергию в энергию переменного тока.

Принцип работы генератора

Генератор работает на том же фундаментальном принципе электромагнитной индукции, что и генератор постоянного тока. Работа генератора основана на том принципе, что при изменении потока, связывающего проводник, в проводнике возникает эдс.

Как генератор постоянного тока, генератор также имеет обмотку якоря и обмотку возбуждения. Но есть одно важное различие между ними.

В генераторе постоянного тока обмотка якоря размещена на роторе, чтобы обеспечить способ преобразования переменного напряжения, генерируемого в обмотке, в постоянное напряжение на клеммах с помощью вращающегося коммутатора.

Полевые опоры расположены на стационарной части машины. Поскольку в генераторе не требуется коммутатор, обычно более удобно и выгодно размещать обмотку возбуждения на вращающейся части (то есть роторе) и обмотку якоря на неподвижной части (то есть статоре).

Генератор имеет 3-фазную обмотку на статоре и обмотку постоянного тока на роторе. Этот источник постоянного тока (называемый возбудителем) обычно представляет собой небольшой шунт постоянного тока или составной генератор, установленный на валу генератора переменного тока.

Конструкция ротора бывает двух типов:

  1. Выдающийся (или выступающий) полюс типа
  2. Не выступающий (или цилиндрический) полюс типа

В генераторе с заметными полюсами, выступающие или выступающие полюса монтируются на большой круглой стальной раме, которая прикреплена к валу генератор переменного тока.

В генераторе с цилиндрическим полюсным ротором ротор изготовлен из гладкого цельного радиального цилиндра из кованой стали, имеющего несколько пазов по внешней периферии.

Работа генератора

На обмотку ротора подается питание от возбудителя постоянного тока, и на роторе появляются чередующиеся полюса N и S.

Когда ротор вращается в направлении против часовой стрелки первичным двигателем, проводники статора или якоря обрезаются магнитным потоком полюсов ротора. Следовательно, e.m.f. индуцируется в проводниках якоря за счет электромагнитной индукции.

Индуцированный е.м.ф. чередуется, так как N и S полюса ротора попеременно проходят по проводникам якоря.Направление наведенного е.м.ф. можно найти по правилу правой руки Флеминга , а частота определяется как;

f = PN / 120
где N = частота вращения ротора в об / мин.
P = количество полюсов ротора

Величина напряжения, индуцированного в каждой фазе, зависит от потока ротора, количества и положения проводников в фазе и скорости ротора.

При вращении ротора в обмотке якоря возникает трехфазное напряжение.Величина индуцированного е.м.ф. зависит от скорости вращения и постоянного тока возбуждения. Величина е.м.ф. в каждой фазе обмотка якоря одинакова. Однако они различаются по фазе на 120 °.

Видео Анимация

Посмотрите работу Альтернатора по Learnengineering.org в этом видео.

.

AC Motors | Принцип действия | Ресурсы для инженеров

Универсал Моторс

Универсальный двигатель - это однофазный последовательный двигатель, который может работать как на переменном токе (переменный ток), так и на постоянном токе (постоянный ток), и характеристики одинаковы для переменного и постоянного тока. Обмотки возбуждения серии двигателей соединены последовательно с обмоткой якоря


Основные принципы Universal Motors

Области проектирования универсального двигателя: магнитопровод, обмотка возбуждения и якоря, коммутатор и щетки, изоляция и система охлаждения.


Процесс коммутации Universal Motors

Эксплуатационные характеристики Universal Motors

Затененные Полюс Моторы

Двигатель с экранированным полюсом - однофазный асинхронный двигатель переменного тока. Вспомогательная обмотка, которая состоит из медного кольца, называется шейдинговой катушкой. Ток в этой катушке задерживает фазу магнитного потока в этой части полюса, чтобы создать вращающееся магнитное поле. Направление вращения от незатененной стороны к затененному кольцу.


Основные принципы Шейдера Полюс Мотор
  • Такое расположение затененных катушек (колец) смещает ось заштрихованных полюсов от оси основных полюсов
  • Когда на статор подается питание, поток в основной части полюса индуцирует напряжение в затухающей катушке, которая действует как вторичная обмотка трансформатора.
  • Поскольку ток во вторичной обмотке трансформатора не совпадает по фазе с током в первичной обмотке.
  • Ток в затухающей катушке не совпадает с током в основной обмотке возбуждения.
  • Таким образом, поток полюса затенения не совпадает с потоком основного полюса.


Вращающееся поле мотора с затененным полюсом

Синхронные двигатели

Синхронные двигатели переменного тока являются электродвигателями с постоянной скоростью и работают синхронно с частотой сети. Скорость синхронного двигателя определяется количеством пар полюсов и всегда является отношением частоты линии.

  • Статор снабжен двумя простыми катушками, которые могут быть напрямую подключены к сети.
  • Ротор состоит из цилиндрического постоянного двухполюсного магнита, который диаметрально намагничен.


Основные принципы синхронных двигателей ,

Термоэлектрический генератор | Британика

Термоэлектрический генератор , любой из класса твердотельных устройств, которые либо преобразуют тепло непосредственно в электричество, либо преобразуют электрическую энергию в тепловую энергию для отопления или охлаждения. Такие устройства основаны на термоэлектрических эффектах, включающих взаимодействие между потоком тепла и электричества через твердые тела.

Британика Викторина

Гаджеты и технологии: факты или вымысел?

Виртуальная реальность используется только в игрушках.

Все термоэлектрические генераторы имеют одинаковую базовую конфигурацию, как показано на рисунке. Источник тепла обеспечивает высокую температуру, и тепло течет через термоэлектрический преобразователь к радиатору, температура которого поддерживается ниже температуры источника. Разница температур на преобразователе создает постоянный ток (постоянный ток) для нагрузки ( R L ), имеющей напряжение на клеммах ( В, ) и ток на клеммах ( I, ).Там нет промежуточного процесса преобразования энергии. По этой причине выработка термоэлектрической энергии классифицируется как прямое преобразование энергии. Количество вырабатываемой электрической энергии задается в виде I 2 R L или В I .

Компоненты термоэлектрического генератора. Encyclopædia Britannica, Inc.

Уникальным аспектом термоэлектрического преобразования энергии является то, что направление потока энергии обратимо.Так, например, если нагрузочный резистор удален и источник питания постоянного тока заменен, термоэлектрическое устройство, показанное на рисунке, можно использовать для отвода тепла от элемента «источника тепла» и понижения его температуры. В этой конфигурации используется обратный процесс преобразования энергии термоэлектрических устройств с использованием электрической энергии для накачки тепла и производства холодильного оборудования.

Эта обратимость отличает термоэлектрические преобразователи энергии от многих других систем преобразования, таких как термоэлектронные преобразователи энергии.Входная электрическая мощность может быть непосредственно преобразована в тепловую мощность накачки для отопления или охлаждения, или входная тепловая мощность может быть напрямую преобразована в электрическую мощность для освещения, эксплуатации электрооборудования и других работ. Любое термоэлектрическое устройство может применяться в любом режиме работы, хотя конструкция конкретного устройства обычно оптимизируется для его конкретной цели.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 года с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Систематические исследования начались по термоэлектричеству между 1885 и 1910 годами.К 1910 году немецкий ученый Эдмунд Альтенкирх удовлетворительно рассчитал потенциальную эффективность термоэлектрических генераторов и определил параметры материалов, необходимых для создания практических устройств. К сожалению, металлические проводники были единственными материалами, доступными в то время, что делало невозможным создание термоэлектрических генераторов с КПД более примерно 0,5 процента. К 1940 году был разработан полупроводниковый генератор с эффективностью преобразования 4 процента.После 1950 года, несмотря на расширение исследований и разработок, прирост эффективности термоэлектрической генерации был относительно небольшим, а к концу 1980-х годов его эффективность не превышала 10 процентов. Потребуются более качественные термоэлектрические материалы, чтобы выйти за пределы этого уровня производительности. Тем не менее, некоторые разновидности термоэлектрических генераторов малой мощности доказали свою значительную практическую значимость. Те из них, которые работают на радиоактивных изотопах, являются наиболее универсальным, надежным и обычно используемым источником энергии для изолированных или удаленных объектов, например, для записи и передачи данных из космоса.

Основные типы термоэлектрических генераторов

Термоэлектрические генераторы различаются по геометрии, в зависимости от типа источника тепла и радиатора, требуемой мощности и предполагаемого использования. Во время Второй мировой войны некоторые термоэлектрические генераторы использовались для питания портативных передатчиков связи. Существенные улучшения были сделаны в полупроводниковых материалах и в электрических контактах между 1955 и 1965 годами, что расширило область практического применения. На практике многим устройствам требуется стабилизатор мощности для преобразования выходной мощности генератора в полезное напряжение.

Генераторы

были сконструированы для использования природного газа, пропана, бутана, керосина, реактивного топлива и древесины, и это лишь некоторые из источников тепла. Коммерческие устройства обычно находятся в диапазоне выходной мощности от 10 до 100 Вт. Они предназначены для использования в отдаленных районах в таких приложениях, как навигационные средства, системы сбора данных и связи, а также катодная защита, которая предотвращает электролиз от коррозии металлических трубопроводов и морских конструкций.

Солнечные термоэлектрические генераторы с некоторым успехом используются для питания небольших ирригационных насосов в отдаленных районах и слаборазвитых регионах мира.Была описана экспериментальная система, в которой теплые поверхностные воды океана используются в качестве источника тепла, а более холодные глубоководные воды океана - в качестве радиатора. Солнечные термоэлектрические генераторы были разработаны для подачи электроэнергии на орбитальных космических кораблях, хотя они не были в состоянии конкурировать с кремниевыми солнечными элементами, которые имеют лучшую эффективность и меньший удельный вес. Однако для теплового контроля орбитальных космических аппаратов были рассмотрены системы с тепловым насосом и генерацией энергии.Используя солнечное тепло с солнечно-ориентированной стороны космического корабля, термоэлектрические устройства могут генерировать электроэнергию для использования другими термоэлектрическими устройствами в темных областях космического корабля и для отвода тепла от транспортного средства.

Генераторы на атомном топливе

Продукты распада радиоактивных изотопов могут быть использованы для создания высокотемпературного источника тепла для термоэлектрических генераторов. Поскольку материалы термоэлектрических устройств относительно невосприимчивы к ядерному излучению и поскольку источник может работать в течение длительного периода времени, такие генераторы обеспечивают полезный источник энергии для многих необслуживаемых и удаленных применений.Например, радиоизотопные термоэлектрические генераторы обеспечивают электроэнергию для изолированных станций мониторинга погоды, для сбора данных в глубоководных районах океана, для различных систем предупреждения и связи, а также для космических аппаратов. Кроме того, радиоизотопный термоэлектрический генератор малой мощности был разработан еще в 1970 году и использовался для питания кардиостимуляторов. Диапазон мощности радиоизотопных термоэлектрических генераторов обычно составляет от 10 -60026 до 100 Вт.


Смотрите также