Статьи
Принцип работы генератора переменного тока
Опубликовано: 27.08.2018
Генераторы переменного тока, известные также некоторое время назад как «альтернаторы» — машины электрического типа, предназначенные для преобразования механической работы в электроэнергию переменного тока.Принцип работы генератора переменного тока напрямую зависит от его вида.
Устройство машины электрического типа
В зависимости от конструкционных характеристик, все устройства ПТ данного типа могут быть представлены: электротехническими машинами, имеющими недвижимые магнитные полюсы и вращающуюся якорную часть; электротехническими машинами, имеющими вращающиеся магнитные полюсы и недвижимую статорную часть.Второй вариант отличается большим распространением, что обусловлено статичностью статорной обмотки.
Двигающийся генераторный элемент является ротором, а неподвижная часть носит название статор, который представлен отдельными изолированными листами на основе железа с пазами для проводов обмотки.
Для изготовления ротора используются сплошные железные листы, а установка статора и полюсных роторных наконечников осуществляется с минимальным зазором, необходимым для стабильной и достаточной магнитной индукции. Благодаря особой форме роторных наконечников удается получать токовые величины, близкие к синусоидальным показателям.
Устройство генератора переменного тока
В зависимости от способа генераторного возбуждения, устройства с переменными токовыми величинами представлены оборудованием:
независимого возбуждения с обмоточным возбуждением, подпитываемым током постоянного типа , получаемым от сторонних источников электроэнергии, включая аккумуляторную батарею; с обмоточным возбуждением, подпитываемым токами с незначительным уровнем мощности от вала, единого с генератором; с обмоточным возбуждением, подпитываемым выпрямленными токовыми величинами от генератора с самостоятельным возбуждением; с типом возбуждения, ориентированным на постоянные магниты.В зависимости от конструктивных особенностей, выделяется оборудование, имеющее явно и неявно выраженные полюса.
В соответствии с количеством фаз, генераторы переменного тока представлены оборудованием однофазного, двухфазного и трехфазного типа с подсоединением «звездой», «треугольником» или «Славянка».
Какое явление используется в работе генератора переменного тока?
Токи ПТ являются движущей силой многих устройств и современных технических систем, включая разнообразный транспорт. Независимо от конструктивных особенностей технического устройства, явление, объясняющее работу генератора ПТ, представлено электромагнитной индукцией. Такой процесс проявляется в условиях замкнутого контура электротока и при наличии измененных магнитных потоков.
Устройство генератора условно делится на пару основных, наиболее важных частей:
якорь, образующий электродвижущую силу в условиях наличия магнитного поля; индуктор, создающий магнитное поле.
Простейший генератор переменного тока
Постоянная часть или основа устройства включает в себя магнит и проволочную обмотку с возникающей в условиях магнитного поля электродвижущей силой. Для получения мощного переменного тока потребуется использовать менее примитивную конструкцию генератора с достаточно сильным магнитным потоком.
Проверка генератора на работоспособность заключается в отсоединении статора и замерах уровня сопротивления мультиметром. Особого внимания потребует подключение устройства с учетом явления, используемого в работе генератора ПТ:
добавление пары стальных сердечников на проволочную намотку оборудования, чем определяется назначение устройства; размещение в пазах на сердечнике стандартного обмоточного элемента, создающего магнитное поле.
Генератор переменного тока (Автомобильный)
Особенностью двухполюсного или многополюсного статора или индуктора, является его статичность и использование для питания постоянных токовых величин . Отличие ротора, или якоря представлено активным вращением, что обусловлено наличием подшипников, а также продуцированием электродвижущей силы или переменных токовых величин. Такой элемент является стандартным внутренним сердечником, имеющим медную проволочную намотку.
Современные генераторы обладают прочным и надежным металлическим корпусом с входами, количество которых обуславливается целевым назначением и особенностями эксплуатации устройства.
Принцип работы генератора переменного тока
Особенностью принципа действия генераторов ПТ, является превращение механической энергии в электроэнергию в процессе вращения проволочного катушечного элемента в условиях созданного магнитного поля.
Асинхронные генераторы
Отличием асинхронного генераторного устройства ПТ является разница в частоте вращения ЭДС ω и роторной части ωr, выражаемая коэффициентом и носящая название скольжение:
S = (ω — ωr)/ ω
Двигатель асинхронный трехфазный
В условиях рабочего режима происходит торможение якорной части в магнитном поле, при этом асинхронные двигатели способны функционировать в качестве генератора при ωr >ω, изменении направленности тока и обратной передаче энергии в электросеть. В таких условиях отмечается торможение электромагнитного момента.
Асинхронные электротехнические машины востребованы при предъявлении не слишком высоких требований к основным параметрам устройства.
Синхронные генераторы
Характеристики синхронного устройства предполагают наличие равенства между частотными параметрами F в ЭДС-статоре и частотой роторных оборотов:
ω = 60 × F / Р,
где Р, является общим количеством полюсных пар на статорной обмотке.
Системы возбуждения синхронных генераторов
Стандартными синхронными генераторами производится напряжение, имеющее синусоидальные характеристики, а подсоединение к выводам потребителей сопровождается протеканием сквозь электрическую цепь одно-, или трехфазного тока.
Стандартные синхронные генераторы являются предпочтительными в условиях наличия перегрузок пускового типа.
Автомобильные электротехнические машины
Генераторы автомобиля не имеют отличий от стандартных устройств, вырабатывающих в процессе работы электрический ПТ с последующим выпрямлением. Конструкция представлена электромагнитным ротором, вращающимся в паре подшипников с наличием привода через шкив.
Устройство автомобильного генератора
Одинарная обмотка характеризуется образованием постоянных токовых величин посредством пары медных колец и графитовых щеточных элементов. Электронным реле регулируется наличие стабильного напряжения на уровне 12 В, вне зависимости от особенностей вращения.
При повышении оборотов движка происходит снижение показателей токового возбуждения, благодаря чему поддерживается постоянство напряжения на выходе.
Особенности функционирования
Правила функционирования электротехнических машин ПТ основаны на появлении внутри проводника электротока посредством электродвижущей силы, способной перемещать все заряженные частицы.Такая сила проявляется под воздействием изменений интенсивности магнитных полей.
Величина электродвижущей силы всегда прямо пропорциональна скорости изменений в потоках магнитных волн.
Прохождение обмоточных половин у противоположных полюсов вызывает внутри цепи токовое движение в одном направлении от минимальных показателей до наивысших значений и обратно, а изменение положения обмоток относительно полюсов провоцирует возвратное токовое течение с стабильной аналогичной закономерностью.
Простейшие генераторы ПТ представлены проволочной рамкой, которая вращается между разными полюсами внутри неподвижно зафиксированного магнита. Специфика принципа действия современных альтернаторов широко применяется при необходимости поддерживать стабильность электрического снабжения, а также такая техника востребована на объектах, где отсутствует возможность использования централизованных электросетей.