Генератора переменного тока схема электрическая: Генератор переменного тока: принцип работы, устройство, схема

Генератор переменного тока: устройство, принцип работы, назначение

Электрический ток является основным видом энергии, совершающим полезную работу во всех сферах человеческой жизни. Он приводит в движение разные механизмы, дает свет, обогревает дома и оживляет целое множество устройств, которые обеспечивают наше комфортное существование на планете. Поистине, этот вид энергии универсален. Из нее можно получить все что угодно, и даже большие разрушения при неумелом использовании.

Но было время, когда электрические эффекты все так же присутствовали в природе, но никак не помогали человеку. Что же изменилось с тех пор? Люди стали изучать физические явления и придумали интересные машины – преобразователи, которые, в общем, и сделали революционный скачок нашей цивилизации, позволив человеку получать одну энергию из другой.

Так люди научились вырабатывать электричество из обычного металла, магнитов и механического движения – только и всего. Были построены генераторы, способные выдавать колоссальные по мощности потоки энергии, исчисляемые мегаваттами. Но интересно, что принцип действия этих машин не так уж сложен и вполне может быть понятен даже подростку. Что же такое генератор электрического тока? Попробуем разобраться в этом вопросе.

Эффект электромагнитной индукции

Основой появления в проводнике электрического тока является электродвижущая сила — ЭДС. Она способна заставить перемещаться заряженные частицы, которых много в любом металле. Эта сила появляется только в случае, если проводник испытывает на себе изменение интенсивности магнитного поля. Сам эффект получил название электромагнитной индукции. ЭДС тем больше, чем больше скорость изменения потока магнитных волн. То есть, можно возле постоянного магнита перемещать проводник, или на неподвижный провод влиять полем электромагнита, меняя его силу, эффект будет один и тот же – в проводнике появится электрический ток.

Над этим вопросом в первой половине XIX века работали ученые Эрстед и Фарадей. Они же и открыли это физическое явление. В последствии на основе электромагнитной индукции были созданы генераторы тока и электродвигатели. Интересно, что эти машины легко могут быть преобразованы друг в друга.

Как работают генераторы постоянного и переменного тока

Понятно, что генератор электрического тока – это электромеханическая машина, вырабатывающая ток. Но на самом деле она есть преобразователь энергии: ветра, воды, тепла, чего угодно в ЭДС, которая уже вызывает ток в проводнике. Устройство любого генератора принципиально ничем не отличается от замкнутого проводящего контура, который вращается между полюсами магнита, как в первых опытах ученых. Только намного больше величина магнитного потока, создаваемого мощными постоянными или чаще электрическими магнитами. Замкнутый контур имеет вид многовитковой обмотки, которых в современном генераторе не одна, а минимум три. Все это сделано для того, чтобы получить как можно большую ЭДС.

Стандартный электрический генератор переменного тока (или постоянного) состоит из:

• Корпуса. Выполняет функцию рамы, внутри которой крепят статор с полюсами электромагнита. В нем установлены подшипники качения роторного вала. Его изготавливают из металла, он также защищает всю внутреннюю начинку машины.
• Статора с магнитными полюсами. На нем закреплена обмотка возбуждения магнитного потока. Его выполняют из ферромагнитной стали.
• Ротора или якоря. Это подвижная часть генератора, вал которой приводит во вращательное движение посторонняя сила. На сердечнике якоря располагают обмотку самовозбуждения, где и образуется электрический ток.
• Узла коммутации. Этот элемент конструкции служит для отведения электричества с подвижного вала ротора. Он включает в себя проводящие кольца, которые подвижно соединены с графитовыми токосъемными контактами.

Создание постоянного тока

В генераторе, продуцирующем постоянный ток, проводящий контур вращается в пространстве магнитной насыщенности. Причем за определенный момент вращения каждая половина контура оказывается вблизи того или иного полюсника. Заряд в проводнике за этот полуоборот движется в одном направлении.

Чтобы получить съем частиц, сделан механизм отвода энергии. Его особенность в том, что каждая половина обмотки (рамки) соединена с токопроводящим полукольцом. Полукольца между собой не замкнуты, а закреплены на диэлектрическом материале. За период, когда одна часть обмотки начинает проходить определенный полюс, полукольцо замыкается в электрическую схему щеточными контактными группами. Получается, на каждую клемму приходит только одного вида потенциал.

Правильнее назвать энергию не постоянной, а пульсирующей, с неизменной полярностью. Пульсация вызвана тем, что магнитный поток на проводник при вращении оказывает как максимальное, так и минимальное влияние. Чтобы эту пульсацию выровнять, применяют несколько обмоток на роторе и мощные конденсаторы на входе схемы. Для уменьшения потерь магнитного потока зазор между якорем и статором делают минимальным.

Схема генератора переменного тока

Когда происходит вращение подвижной части генерирующего ток устройства, в проводниках рамки также наводится ЭДС, как и в генераторе постоянного тока. Но небольшая особенность – генератор переменного тока устройство коллекторного узла имеет другое. В нем каждый вывод соединен со своим токопроводящим кольцом.

Принцип работы генератора переменного тока следующий: когда половина обмотки проходит возле одного полюса (другая, соответственно, возле противоположного полюса), в цепи движется ток в одном направлении от минимума к наивысшему своему значению и снова к нулю. Как только обмотки меняют свое положение относительно полюсов, ток начинает свое движение в обратном направлении с той же закономерностью.

При этом на входе схемы получается форма сигнала в виде синусоиды с частотой полуволн, соответствующей периоду вращения вала ротора. Для того, чтобы получить на выходе стабильный сигнал, где частота генератора переменного тока постоянна, период вращения механической части должен быть неизменным.

Конструкции генераторов тока, где вместо металлической рамки как носитель зарядов используют токопроводящую плазму, жидкость или газ, получили название МГД-генераторов. Вещества под давлением прогоняют в поле магнитной напряженности. Под воздействием все той же ЭДС индукции заряженные частицы обретают направленное движение, создавая электрический ток. Величина тока прямо пропорциональна скорости прохождения через магнитный поток, а также его мощности.

Генераторы МГД имеют более простое конструктивное решение – в них отсутствует механизм вращения ротора. Такие источники питания способны выдавать большие мощности энергии в короткие промежутки времени. Их применяют в качестве резервных устройств и в условиях экстренных аварийных ситуаций. Коэффициент, определяющий полезное действие (КПД) этих машин выше, чем имеет электрический генератор переменного тока.

Генератор синхронный переменного тока

Существуют такие типы генераторов переменного тока:

• Машины синхронные.
• Машины асинхронные.

Синхронный генератор переменного тока имеет строгую физическую зависимость между вращательным движением ротора и генерируемой частотой электричества. В таких системах ротор – это электромагнит, собранный из сердечников, полюсов и возбуждающих обмоток. Последние запитываются от источника постоянного тока посредством щеток и кольцевых контактов. Статор же представляет собой катушки провода, соединенные между собой по принципу звезды с общей точкой – нолем. В них уже наводится ЭДС и вырабатывается ток.

Вал ротора приводится в движение посторонней силой, обычно турбинами, частота движения которых синхронизирована и постоянна. Электрическая цепь, подключаемая к такому генератору, представляет собой трехфазную схему, частота тока в отдельной линии которой смещена на фазу в 120 градусов относительно других линий. Чтобы получить правильную синусоиду, направление магнитного потока в просвете между статорной и роторной частью регулируют конструкцией последних.

Возбуждение генератора переменного тока реализуют двумя методами:

1. Контактным.
2. Бесконтактным.

В схеме контактного возбуждения на обмотки электромагнита через щеточную пару подают электроэнергию с другого генератора. Этот генератор может быть совмещен с валом основного. Он, как правило, имеет меньшую мощность, но достаточную, чтобы создать сильное магнитное поле.

Бесконтактный принцип предусматривает, что синхронный генератор переменного тока на валу имеет дополнительные трехфазные обмотки, в которых при вращении наводится ЭДС и вырабатывается электричество. Оно через выпрямляющую схему поступает на катушки возбуждения ротора. Конструктивно в такой системе отсутствуют подвижные контакты, что упрощает систему, делая ее более надежной.

Асинхронный генератор

Существует асинхронный генератор переменного тока. Устройство его отличается от синхронного. В нем нет точной зависимости ЭДС от частоты с которой вал ротора вращается. Присутствует такое понятие как «скольжение S», которое характеризует эту разницу влияния. Величина скольжения определяется вычислением, так что неправильно думать, будто бы нет закономерности электромеханического процесса в асинхронном двигателе.

Если генератор, работающий вхолостую, нагрузить, то протекающий в обмотках ток будет создавать магнитный поток, препятствующий вращению ротора с заданной частотой. Так образуется скольжение, что, естественно, влияет на выработку ЭДС.

Современный асинхронный генератор переменного тока устройство подвижной части имеет в трех разных исполнениях:

1. Полый ротор.
2. Короткозамкнутый ротор.
3. Фазный ротор.

Такие машины могут иметь само- и независимое возбуждение. Первая схема реализуется за счет включения в обмотку конденсаторов и полупроводниковых преобразователей. Возбуждение независимого типа создается дополнительным источником переменного тока.

Схемы включения генераторов

Все мощные источники питания линий электропередач вырабатывают трехфазный электрический ток. Они содержат в себе три обмотки, в которых образуются переменные токи со смещенной друг от друга фазой на 1/3 периода. Если рассматривать каждую отдельную обмотку такого источника питания, то получим однофазный переменный ток, идущий в линию. Напряжение в десятки тысяч вольт может вырабатывать генератор. 220 В потребитель получает с распределительного трансформатора.

Любой генератор переменного тока устройство обмоток имеет стандартное, но подключение к нагрузке бывает двух типов:

• звездой;
• треугольником.

Принцип работы генератора переменного тока, включенного звездой, предполагает объединение всех проводов (нулевых) в один, которые идут от нагрузки обратно к генератору. Это обусловлено тем, что сигнал (электрический ток) передается в основном через выходящий провод обмотки (линейный), который и называют фазой. На практике это очень удобно, ведь не нужно тянуть три дополнительных провода для подключения потребителя. Напряжение между линейными проводами и линейным и нулевым проводом будут отличаться.

Соединяя треугольником обмотки генератора, их замыкают друг с другом последовательно в один контур. Из точек их соединения выводят линии к потребителю. Тогда вообще не нужен нулевой провод, а напряжение на каждой линии будет одинаковым независимо от нагрузки.

Преимуществом трехфазного тока перед однофазным является его меньшая пульсация при выпрямлении. Это положительно сказывается на питаемых приборах, особенно двигателях постоянного напряжения. Также трехфазный ток создает вращающийся поток магнитного поля, который способен приводить в движение мощные асинхронные двигатели.

Где применимы генераторы постоянного и переменного тока

Генераторы постоянного тока значительно меньше по размерам и массе, чем машины переменного напряжения. Имея более сложное конструктивное исполнение чем последние, они все же нашли применение во многих отраслях промышленности.

Основное распространение они получили в качестве высокооборотных приводов в машинах, где требуется регулирование частоты вращения, например, в металлообрабатывающих механизмах, подъемниках шахт, прокатных станах. В транспорте такие генераторы установлены на тепловозах, различных судах. Множество моделей ветрогенераторов собраны на базе источников постоянного напряжения.

Генераторы постоянного тока специального назначения применяют в сварке, для возбуждения обмоток генераторов синхронного типа, в качестве усилителей постоянного тока, для питания гальванических и электролизных установок.

Назначение генератора переменного тока — вырабатывать электроэнергию в промышленных масштабах. Такой вид энергии подарил человечеству Никола Тесла. Почему именно изменяющий полярность ток, а не постоянный нашел широкое применение? Это связано с тем, что при передаче постоянного напряжения идут большие потери в проводах. И чем длиннее провод, тем потери выше. Переменное напряжение можно транспортировать на огромные расстояния при гораздо меньших затратах. Причем легко можно преобразовывать переменное напряжение (понижая и повышая его), который выработал генератор 220 В.

Заключение

Человек до конца не познал природу магнетизма, который пронизывает все вокруг. И электрическая энергия – это лишь малая часть открытых тайн мироздания. Машины, которые мы называем генераторами энергии, по сути очень просты, но то, что они могут нам дать, просто поражает воображение. Все же настоящее чудо здесь не в технике, а в мысли человека, которая смогла проникнуть в неисчерпаемый резервуар идей, разлитых в пространстве!

Генераторы переменного тока и их регулирующие устройства

Генераторы переменного тока и их регулирующие устройства

Генератор переменного тока Г-250 (рис. 1) трехфазный, синхронный, с электромагнитным возбуждением. Статор генератора состоит из сердечника с полюсами и катушек обмотки.

Сердечник собран из тонких стальных пластин с лаковой изоляцией между ними. Катушки вложены в пазы внутри статора, распределены на три фазы и включены по схеме «звезда». Каждая фаза состоит из шести параллельно соединенных обмоток. Статор с обмоткой зажимается между половинами корпуса с крышками.

Ротор состоит из вала с полюсными наконечниками и обмоткой возбуждения. Питание обмотки возбуждения осуществляется через щетки и контактные кольца. Вал ротора вращается в двух подшипниках, установленных в крышках корпуса. Привод ротора через шкив. Для охлаждения генератора имеется крыльчатка, вращающаяся вместе со шкивом.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Рис. 1. Трехфазный синхронный генератор Г-250 переменного тока с электромагнитным возбуждением:
а — устройство: 1 и 4 — крышки; 2 — статор; 3 — полюсные наконечники; 5 и 11 — подшипники о уплотнением; 6 — шкив; 7 — крыльчатка; 8 — изолятор; 9 — щетка; 10 — контактные кольца; 12 — вал; 13 — обмотка возбуждения

Выводные концы фазных обмоток статора соединяются с выпрямителем.

В генераторах переменного тока применяются полупроводниковые выпрямители (селеновые и кремниевые), пропускающие ток лишь в одном направлении. Селеновые выпрямители сравнительно велики по размерам и чувствительны к перегреву; кремниевые малогабаритны и не теряют своих свойств при нагревании до 150 °С. Генератор Г-250 имеет кремниевый выпрямитель, состоящий из шести кремниевых элементов.

Полупроводники отличаются направленной электропроводностью, то есть их сопротивление при пропуске электрического тока в одном направлении мало, а в обратном велико Это достигается наличием нескольких слоев, отличающихся свойствами электропроводимости. Двухслойный полупроводник называется диодом, трехслойный — триодом или транзистором. Транзистор имеет три электрода: Э — эмиттер, К — коллектор и Б — база. Исходные материалы полупроводников и границы между слоями не должны содержать нежелательных примесей.

Наибольшее распространение на современных тракторах получили трехфазные генераторы переменного тока типа Г-304 и Г-305 с электромагнитным возбуждением. Для зарядки аккумуляторной батареи переменный ток здесь преобразуется в постоянный при помощи встроенного в генератор трехфазного кремниевого выпрямителя, собранного по мостовой схеме.

Электрическая схема генератора Г-304 изображена на рисунке 2, а. Две обмотки возбуждения генератора ОВГ соединены параллельно и связаны с одной стороны «массой», а с другой выведены на клемму Ш. Фазовые обмотки генератора ФО соединены в треугольник, а концы фаз выведены на панель переменного тока и подключены к выпрямителю В.

Выпрямитель состоит из шести кремниевых диодов: трех прямой полярности и трех обратной. Диоды прямой и обратной полярности соединены между собой попарно, и к каждой такой паре присоединена фаза. Положительная полярность выпрямителя выведена на клемму В, а отрицательная — на «массу».

Конструкция генератора такого типа показана на рисунке 2, б. Статор собран из пластин, изготовленных из электротехнической стали. На внутренней поверхности статора имеется девять выступов для крепления катушек фазных обмоток. Каждая из таких обмоток состоит из трех последовательно соединенных катушек. Обмотка возбуждения выполнена в виде двух катушек: передней и задней, включенных во внешнюю цепь генератора параллельно.

Ротор имеет вал, вращающийся в двух шариковых подшипниках. В средней части на вал напрессован пакет из листов электротехнической стали с шестью выступами на наружной поверхности. Ротор при вращении обеспечивает коммутацию магнитного поля, созданного обмотками возбуждения, при этом в фазных обмотках индуктируется переменная э. д. с.

Рис. 2. Генератор Г-304 с кремниевым выпрямителем и реле-регулятором РР-362:
а — схема генератора с контактно-транзисторным реле-регулятором РР-362; б _ устройство генератора; 1, 4 и 6 — крышки; 2 — вал ротора; 3 — статор; 5 — лапа; 7 — подшипник; 8 и 12 — катушки обмотки возбуждения; 9 — стяжной винт; 10 — обмотка статора; 11 — ротор; 13 — втулка электромагнита; 14 — шайба; 15 — уплотняющее кольцо; 16 — выпрямитель; 17 — шкив;. 18 — гайка; 19 — колодка; 20 — вентилятор; 21 — болт (сборник фаз)

Корпус генератора образуется двумя крышками, которые прижимаются к статору тремя втяжными винтами. На переднем конце вала закреплен приводной шкив с крыльчаткой вентилятора. Клеммы генератора выведены на две панели крышки.

В последнее время на тракторы устанавливается генератор Г-306, который представляет собой бесконтактную трехфазную электрическую машину одностороннего электромагнитного возбуждения со встроенным выпрямителем. Генератор Г-306 отличается от описанных выше генераторов Г-304 и Г-305 односторонним возбуждением и меньшими массой и габаритами.

На современных автомобилях и тракторах применяются контактно-транзисторные реле-регуляторы и бесконтактные полупроводниковые электронные регуляторы.

В контактно-транзисторном реле-регуляторе (рис. 2, а) в качестве основного регулирующего элемента и усилителя напряжения используется полупроводниковый триод-транзистор Т.

При разомкнутых контактах реле напряжения РН (напряжение генератора не превышает его регулируемой величины) транзистор Т открыт и через его эмиттер — базовый переход Э — Б проходит ток. Цепь этого тока замыкается через следующие элементы: клемма () выпрямителя, клемма ВЗ реле-регулятора, запирающийся диод Д1, переход Э — Б транзистора Т, нерегулируемое сопротивление R6, «масса» и клемма (выпрямителя. Проходящий через транзистор прямой ток базы Б снижает сопротивление перехода от Э к К до долей ома, вследствие чего транзистор работает как усилитель напряжения. Ток обмотки возбуждения проходит по такой цепи: клемма () генератора, клемма ВЗ реле-регулятора, запирающийся диод Д1, переход Э — К транзистора, сериесная обмотка реле защиты Р30, клеммы Ш реле-регулятора и генератора, обмотка возбуждения генератора ОВГ, клемма М генератора. Одновременно с этим ток проходит и через обмотку РН0 последующей цепи: клемма (+) генератора, клемма ВЗ, диод Д1, ускоряющее сопротивление Ry, термокомпенсационное сопротивление Rm, обмотка РН0, «масса», клемма (генератора.

Как только напряжение генератора достигает регулируемого значения, контакты РН замыкаются. При этом транзистор Т запирается, поскольку на его базу Б подается положительный потенциал, который превышает потенциал эмиттера Э на значение падения напряжения в диоде Д/. Вследствие того что диод Д/ не пропускает ток в обратном направлении, база Б транзистора включена в следующую цепь: клемма (+) генератора, клемма ВЗ реле-регулятора, ярмо РЗ, ярмо, якорь и контакты РН и далее к базе Б транзистора.

Замыкание контактов РН и запирание транзистора Т приводят к включению в цепь обмотки возбуждения добавочного сопротивления Цепь обмотки возбуждения замыкается теперь следующим образом: клемма (+) генератора, клемма ВЗ реле-регулятора, диод Д1, ускоряющее сопротивление Ry, добавочное сопротивление /вд, сериес-ная обмотка Р30, клеммы Ш реле-регулятора, обмотка возбуждения, клемма М и (генератора. Поскольку ток возбуждения и напряжение генератора снижаются: контакты РН снова размыкаются.

Контакты реле-защиты РЗ обычно разомкнуты. При коротком замыкании внешней цепи обмотки возбуждения на «массу» ток в сериесной обмотке Р30 увеличивается, а встречная обмотка РЗВ заворачивается, что приводит к увеличению намагничивания сердечника РЗ и замыканию контактов РЗ. Теперь ток на базу Б транзистора поступает от клеммы (+) генератора через клемму ВЗ реле-регулятора, ярмо, якорь и контакты РЗ, разделительный диод Др. Транзистор запирается, и ток короткого замыкания отключается.

Недостаток контактно-транзисторных реле-регуляторов- наличие громоздких электромагнитных устройств (РН и РЗ) с недостаточно надежными контактными узлами.

Транзисторный реле-регулятор РР-350 состоит из измерительного I и регулирующего II устройств (рис. 3).

Измерительное устройство вырабатывает сигнал, необходимый для закрывания выходных транзисторов Т2 и ТЗ по достижении регулируемого значения напряжения (13,2…14,8 В).

Оно состоит из кремниевого транзистора Т1 с резисторами R5 и R7, делителя напряжения (резисторы R1 и R4 в одном плече, R2 + Rm и R3 с последовательно включенным дросселем Др в другом плече) и кремниевого стабилитрона Дот, включенного между базой Б транзистора Т1 и средней точкой В делителя напряжения.

Регулирующее устройство II усиливает сигналы измерительного устройства и регулирует силу тока возбуждения генератора. В схему регулирующего устройства входят: германиевые транзисторы — управляющий Т2 и выходной ТЗ, диоды Д1 п Д2, обеспечивающие активное запирание транзисторов Т2 и ТЗ, а также резисторы R8, R9, R10 Гасящий диод Дс защищает выходной транзистор ТЗ от пробоя э. д. с. самоиндукции, индуктируемой в обмотке возбуждения генератора.

При включении зажигания реле-регулятор и обмотка возбуждения генератора питаются от аккумуляторной батареи АБ.

Транзистор Т1 измерительного устройства закрыт, так как стабилитрон Дсх вследствие малого напряжения на его зажимах также закрыт, а ток в цепи делителя напряжения, который имеет большое сопротивление, очень мал.

При открытом транзисторе Т2 база Б транзистора ТЗ соединяется с клеммой (А Б и транзистор ТЗ также открывается. Через Э — Б переход транзистора ТЗ ток проходит по цепи: (+) АБ, ВЗ, диод Д2, Э — Б переход транзистора ТЗ, диод Д1, транзистор Т2, резисторы R7 и R8, «масса», клемма (АБ.

Рис. 3. Схема транзисторного реле-регулятора РР-350

Когда напряжение генератора превысит э. д. с. аккумуляторной батареи, потребители и обмотка возбуждения начнут питаться от генератора. При повышении напряжения генератора до регулируемого значения напряжения на зажимах стабилитрона Дст достигнет 7…8 В (напряжение стабилизации). Сопротивление стабилитрона Дст резко уменьшается, база Б транзистора 77 подключается к клемме (генератора, и транзистор 77 открывается. Цепь тока через Э — Б переход транзистора 77 замыкается так: клемма (+) генератора, ВЗ, далее по двум параллельным кетвям — Э — Б транзистора 77 и резистор R5, стабилитрон Дст, снова по двум ветвям — резисторы RTK + R2 и резистор R3, дроссель Др и, наконец, через «массу» на (генератора. Открывшийся транзистор 77 шунтирует Э — Б переход транзистора Т2 и запирает его. Это, в свою очередь, уменьшает отрицательный потенциал на базе Б транзистора ТЗ и приводит к быстрому запиранию транзистора. Сопротивление Э — К перехода транзистора ТЗ резко возрастает. Теперь в цепь обмотки возбуждения генератора включается резистор R10, а ток возбуждения и напряжение генератора снижаются.

При снижении напряжения генератора запирается стабилитрон Дтк, а следовательно, и транзистор Т1. После этого открываются транзисторы Т2 и ТЗ, и снова ток возбуждения и напряжение генератора увеличиваются.

Процесс открытия и запирания транзисторов происходит с частотой до 300 с-1, при этом перепад напряжения не превышает 0,1…0,2 В.

В моменты запирания транзистора ТЗ гасящий диод Дг пропускает ток самоиндукции в прямом направлении и тем самым защищает выходной транзистор ТЗ от пробоя.

Резистор RTK температурной компенсации с увеличением температуры от 0 до 100 °С уменьшает свое сопротивление в 30.!.70 раз. Он обеспечивает автоматическое снижение напряжения генератора с увеличением температуры и, наоборот, увеличение напряжения при снижении температуры.

Дроссель Др сглаживает пульсацию выравненного напряжения и тем самым исключает ложное открытие стабилитрона Дст.

Схема подключения генератора

: полное руководство

Знания

Знайте все о электрической схеме генератора переменного тока

Возможно, вы не слышали слова «альтернатор», но вы могли знать слово «переменный ток» или «переменный ток». Генератор переменного тока позволяет преобразовывать механическую энергию в электрическую, особенно в автомобилях. Схема подключения генератора поможет вам получить базовые знания о цепи и о том, как компоненты связаны друг с другом в цепи. Итак, без лишних слов, давайте углубимся. Хотите узнать больше о том, что такое электрическая схема генератора переменного тока и как сделать свою собственную электрическую схему генератора переменного тока? Прочитав эту статью, вы сможете сделать это с помощью EdrawMax , универсальный инструмент.

Что такое генератор?

Генератор — это необслуживаемый, но самый важный узел двигателя автомобиля. Он вырабатывает электроэнергию и обеспечивает электропитание автомобилей и подзаряжает аккумулятор. Генератор работает путем преобразования механической энергии в электрическую из переменного тока в постоянный.

Основная функция генератора переменного тока заключается в совместной работе с аккумуляторной батареей для подачи энергии на электрические компоненты, т. е. фары, вентилятор, стеклоочистители и т. д. Он преобразует переменный ток в постоянный и регулирует напряжение для достижения необходимого минимума. мощность на каждую единицу.

Источник: samarins.com

Генератор состоит из вентилятора охлаждения, регулятора напряжения, ротора, статора, выпрямителя на диодном мосту, контактных колец, торцевых подшипников с контактными кольцами, угольных щеток, шкива. Ротор и статор являются центральными блоками для выработки электроэнергии, а выпрямитель помогает преобразовывать переменный ток в постоянный. Все компоненты работают совместно, контролируя и регулируя мощность в соответствии с энергетическими потребностями различных компонентов двигателя автомобиля.

Источник: InnovationDiscoveries.space

Как работает генератор?

Работа генератора проста. Поликлиновой ремень, опирающийся на шкив, соединен с генератором. Когда двигатель зажигается, шкив перемещается и вращает валы ротора, прикрепленные к генератору переменного тока. Ротор представляет собой электромагнит с двумя вращающимися металлическими контактными кольцами и угольными щетками, прикрепленными к его валу. Благодаря вращению на ротор подается небольшое количество электричества, которое проводится к статору.

Магниты на роторе расположены таким образом, что они проходят над петлями из медной проволоки в статоре. Это создает магнитное поле вокруг катушек. Когда ротор вращается, магнитное поле возмущается, и это, в результате, вырабатывает электричество.

Однако генерируемый ток переменного тока должен быть преобразован в постоянный перед использованием; поэтому он направляется на диодный выпрямитель генератора. Выпрямитель изменяет двухсторонний ток на односторонний проточный постоянный ток. Затем напряжение поступает на регулятор напряжения, который повышает или понижает напряжение в соответствии с потребностями различных агрегатов автомобиля.

Проводные соединения

Поскольку генератор переменного тока связан со многими компонентами, он имеет сложную систему проводки. Основные проводки включают провод возбуждения, положительный и отрицательный кабели. Провод возбуждения подключается к клемме L генератора и используется для включения регулятора напряжения. Провод возбуждения необходим для создания напряжения, необходимого для запуска генератора переменного тока.

Источник: blogspot.com

Положительный и отрицательный кабели имеют небольшой размер и подключаются к соответствующим клеммам аккумулятора. Генератор переменного тока также имеет соединение с «проводом зарядки аккумулятора» . Он только заряжает аккумулятор и не подает энергию ни на какие другие устройства. Генератор также имеет входной провод зажигания, который подключается от генератора к замку зажигания. Провод зажигания включает регулятор напряжения.

EdrawMax для настольных ПК

Создайте более 280 типов диаграмм

Windows, Mac, Linux (работает во всех средах)

Профессиональные встроенные ресурсы и шаблоны

Локальное программное обеспечение для бизнеса

Безопасность данных корпоративного уровня

EdrawMax Онлайн

Создавайте более 280 типов диаграмм онлайн

Доступ к диаграммам в любом месте и в любое время

Сообщество шаблонов

Управление командой и сотрудничество

Интеграция личного облака и Dropbox

ПЫТАТЬСЯ
ОНЛАЙН

Схемы подключения генератора

Ниже приведены некоторые электрические схемы генератора , которые используются для различных целей. Давайте посмотрим на их связи.

Схема подключения 3-проводного генератора переменного тока

Это трехпроводная схема переменного подключения, показывающая соединения между различными компонентами цепи. Цепь состоит из трех основных проводов: плюсового провода аккумуляторной батареи, провода датчика напряжения и провода зажигания. Входной провод зажигания подключен к двигателю. Он проводит электричество от двигателя к генератору переменного тока, в то время как кабель для определения напряжения измеряет напряжение и подключается к выпрямителю.

Такие генераторы универсальны и имеют встроенные выпрямители напряжения для измерения мощности. В отличие от однопроводных генераторов, они могут генерировать и выпрямлять электричество в одной цепи. Использование трехпроводного генератора обеспечивает регулируемое напряжение для всех компонентов.

Внешний электромеханический регулятор напряжения

Электромеханические регуляторы наматывают кабель датчика напряжения на электромагнит. Это создает магнитное поле вокруг магнита и притягивает к себе железный блок. Такие схемы имеют три электромагнитных выключателя – реле отключения, регулятор и регулятор тока. Реле отключения подключает аккумулятор к генератору, в то время как регулятор и переключатель регулятора тока регулируют выходное напряжение, управляя цепью возбуждения генератора.

Электромеханические цепи важны для цепей стабилизации переменного тока; однако они не используются в серийных автомобилях из-за их неэффективной системы реле.

Схема подключения, управляемая PCM

Цепи регулирования напряжения модуля управления силовым агрегатом представляют собой усовершенствованный тип генератора переменного тока, в котором используются внутренние модули для управления цепью возбуждения генератора переменного тока. PCM регулирует ток, изучая данные от модуля управления кузовным оборудованием (BCM) и понимая потребности системы в зарядке.

Всякий раз, когда напряжение ниже желаемого значения, модули срабатывают, и это изменяет время включения тока, протекающего через катушку. В результате выходные данные системы изменяются в соответствии с потребностями системы. Генераторы переменного тока, управляемые PCR, просты, но очень эффективны, генерируя желаемое напряжение.

Используйте EdrawMax для создания схемы подключения

Генераторы очень полезны для поддержания автомобиля в рабочем состоянии, когда двигатель зажигается. Генераторы имеют сложную проводку, и провода должны быть подключены к правильным блокам и клеммам. Это можно упростить, создав электрические схемы генератора .

Схемы подключения обеспечивают визуальное представление соединений и физического расположения цепи. Четкая визуализация соединений проводки и положения каждого компонента упрощает создание цепей и правильное подключение генератора. Создание цепей с правильной проводкой необходимо для подачи надлежащего напряжения на каждый блок, чтобы ни один из них не был перегружен или недостаточно мощности.

Создавать электрические схемы просто и увлекательно, если у вас есть EdrawMax . EdrawMax — это удобное и инновационное программное обеспечение, которое позволяет пользователям проявлять творческий подход и рисовать самые красивые диаграммы всего за несколько кликов. Программное обеспечение имеет широкий спектр инструментов редактирования и широкий спектр настраиваемых библиотек символов, которые предлагают свободу создания всего, что вы хотите. Выберите один из встроенных шаблонов или проявите новаторство и создавайте собственные оригинальные схемы с нуля. Благодаря интуитивно понятному интерфейсу и обширным возможностям редактирования вы можете проявить свои творческие способности и спроектировать полезные электрические схемы генератора переменного тока.

Связанные статьи

Объясните алгоритм и блок-схему с примерами
Схема подключения 3-позиционного переключателя: полное руководство
Полное руководство по блок-схеме бизнес-плана
Блок-схема процесса обслуживания клиентов: типы, примеры, учебные пособия
Примеры блок-схем компании

Автомобильный генератор переменного тока (цепи переменного тока) — производство печатных плат и сборка печатных плат

Появление современной автомобильной промышленности привело к инновациям в области электрических схем и техники. Современные автомобили оснащены сложной электроникой и множеством автоматизированных устройств высокого класса, которые могут облегчить вождение и значительно облегчить жизнь водителю и тем, кто находится в пути.

Эта модернизация в автомобильной промышленности в основном представляет собой развитие «автомобильных генераторов переменного тока». В этой статье мы изучим основы автомобильного генератора переменного тока. В основном Генератор переменного тока представляет собой электромеханическое устройство, которое преобразует механическую энергию в электрическую энергию в виде переменного тока.

Как мы все знаем, почти все аксессуары, используемые в автомобильной электронике, в основном работают от постоянного тока. Означает, что для этих частей требуется источник питания постоянного тока (DC). Теперь генератор переменного тока генерирует переменный ток за счет вращательного движения коленчатого вала двигателя. Таким образом, этот переменный ток преобразуется в постоянный ток с помощью электронного компонента, называемого «диод».

Что такое диод..?

Диод — это кремниевый полупроводниковый прибор, работающий в одном направлении. Он преобразует переменный ток в постоянный (однонаправленный ток). Когда происходит положительный полупериод переменного тока, диод проходит через него и поворачивает «прямое смещение», падая на нем примерно от 0,7 В до 1 В. Когда возникает отрицательный полупериод, происходит «обратное смещение», следовательно, блокируется отрицательный цикл. Таким образом, генерируя постоянный ток.

Что такое автомобильный генератор:

Автомобильный генератор переменного тока представляет собой генератор со встроенной трехфазной диодной мостовой схемой, которая преобразует переменный ток в постоянный для питания нагрузок постоянного тока, используемых в автомобиле (автомобиль), таких как передние фары, задние фонари. фары, динамики, музыкальный проигрыватель, автоматические электрические стеклоочистители, задняя и передняя камера и датчики

Этот постоянный ток (питание постоянного тока) используется для зарядки автомобильного аккумулятора и включения вышеупомянутых нагрузок при работающем двигателе. На диаграмме справа показаны  базовая электрическая схема обычного автомобильного генератора.

Сегодня в современных автомобилях используется схема регулятора напряжения для включения или выключения питания батареи на обмотке ротора для максимизации/оптимизации заряда батареи и регулирования выходного напряжения.

Регулятор напряжения также участвует в цепи зарядки аккумулятора. Как только в автомобиле включается дополнительная нагрузка постоянного тока, ECU (блок управления двигателем) посылает сигнал на генератор переменного тока, чтобы начать зарядку аккумулятора. С переменными электрическими нагрузками в современном автомобиле генератор переменного тока должен справляться с этим, соответствующим образом регулируя скорость зарядки.

Трехфазный мостовой выпрямитель:

Трехфазный двухполупериодный мостовой выпрямитель является основной частью, которая генерирует напряжение постоянного тока, необходимое для силовой электроники автомобиля. Этот мостовой выпрямитель состоит из 6 диодов. Два соединены последовательно, а три пары из этих двух соединены параллельно.

Эти три пары напрямую связаны с тремя обмотками статора. Эти обмотки статора генерируют переменное напряжение с помощью электромагнетизм . Обмотка статора магнитно связана с обмоткой ротора или обмоткой возбуждения или катушкой возбуждения.

Как работает автомобильный генератор переменного тока:

Во-первых, мы должны знать, что генератор переменного тока не может заряжать разряженную батарею. Это связано с тем, что при первоначальном запуске самому генератору переменного тока требуется батарея для питания катушки ротора, чтобы запустить обмотку ротора и создать магнитное поле.

Теперь при включении зажигания автомобиля двигатель запускается. Коленчатый вал двигателя начинает вращаться, а затем шкив также вращается с помощью ремня, соединяющего коленчатый вал и шкив.

Когда батарея запитает катушку ротора, металлический груз станет «электромагнитом». Этот электромагнит будет вращаться вокруг трехфазной обмотки статора. Три обмотки статора соединены по схеме Y.

В результате эти два статора и ротора взаимно соединяются и индуцируют электричество (переменный ток) в обмотке статора. Это переменное напряжение (ток) передается в 6-диодную сеть мостового выпрямителя для преобразования переменного тока в постоянный. Катушка вращающегося поля соединена с аккумулятором с помощью «контактных колец» и «угольных щеток». Две угольные щетки фиксируются и удерживаются с помощью нажимной пружины, которая плотно прилегает к медным токосъемным кольцам.

Теперь, когда энергия переменного тока начинает генерироваться и преобразовываться в энергию постоянного тока, она затем поступает в катушку ротора и отключает соединение батареи с ротором для экономии энергии/заряда батареи. После этого батарея начнет заряжаться от выпрямленного источника постоянного тока с диода.

Шариковые подшипники используются для обеспечения плавного вращения вала ротора.

Три распространенные неисправности генератора переменного тока:

1- Негерметичные диоды:

Диод может выйти из строя и начать создавать пульсации переменного напряжения. Эта пульсация может быть воспринята как шум в электрической системе вашего автомобиля. Лучший способ определить эту проблему — выполнить этот небольшой тест.

Проверка:

Возьмите цифровой мультиметр DMM и установите наименьшее значение напряжения переменного тока. Подключите красный положительный провод цифрового мультиметра к клемме BAT на генераторе вашего автомобиля. Теперь подключите черный отрицательный провод к корпусу, где установлен генератор. Теперь запустите двигатель и работайте на 1500 об/мин. Показания цифрового мультиметра должны показывать от 0,5 В до 1 В. Все, что превышает 1 В, указывает на неисправность генератора из-за пульсаций диода.

2- Короткие диоды:

Если вы чувствуете, что автомобильный аккумулятор разряжается очень быстро, пора проверить, нет ли «закороченного диода». Замыкание любого диода из 6 диодов на землю может привести к быстрому разряду батареи. В этом случае сделайте это.

Используя цифровой мультиметр в режиме амперметра «DC mA», соедините цифровой мультиметр последовательно с отрицательной клеммой аккумуляторной батареи и клеммой BAT генератора . Для этого отсоедините провод клеммы BAT от генератора и отсоедините отрицательный провод аккумулятора. Убедитесь, что зажигание и вся автомобильная электроника выключены, а двигатель выключен. Теперь проверьте показания цифрового мультиметра. Он должен быть меньше 0,5 мА. Если это не так, то подождите 30 минут, чтобы компьютерные устройства в автомобильной электронике перешли в «спящий режим». Теперь, если он по-прежнему показывает 0,5 мА или выше, это означает неисправность генератора или неисправного диода, что приводит к разрядке аккумулятора.

3- Открытый диод:

Если выход генератора вообще не генерирует постоянное напряжение (мощность постоянного тока), то, вероятно, диод «открылся». Следовательно, пришло время заменить этот диод.

Обзор основных частей автомобильного генератора переменного тока:

Статор:

Статическая часть генератора переменного тока, которая не вращается. Он сделан из железного сердечника и состоит из 3 витков, соединенных по схеме «Y» и «звезда».

Ротор:  Вращающаяся масса с катушкой возбуждения, питаемой от автомобильного аккумулятора.

Трехфазный мостовой выпрямитель: Для преобразования переменного напряжения в постоянное для питания автомобильной электроники и аксессуаров.

Токосъемные кольца:  Медные кольца для обеспечения контакта и подачи постоянного тока на ротор

Угольная щетка:  Надежно фиксируется и контактирует с контактными кольцами для соединения с ротором.