Назначение устройство генератора переменного тока: Генератор переменного тока — Генератор переменного тока состоит он из неподвижной части, которая называется статор или якорь и вращающейся части — ротор или индуктор

устройство и принцип работы генераторов

Переменный ток промышленной частоты вырабатывается на электростанциях специально предназначенными для этих целей электромашинными синхронными генераторами. Принцип действия этих агрегатов основан на явлении электромагнитной индукции. Производимая паровой или гидравлической турбиной механическая энергия преобразовывается в электроэнергию переменного тока.

Вращающейся частью привода или ротором является электрический магнит, который и передает вырабатываемое магнитное поле на статор. Это – внешняя часть устройства, состоящая из трех катушек с проводами.

Передача напряжения осуществляется через коллекторные щетки и кольца. Медные роторные кольца вращаются одновременно с коленвалом и ротором, в результате чего к ним прижимаются щетки. Те, в свою очередь, остаются на месте, позволяя электротоку передаваться от неподвижных элементов генератора его вращающейся части.

Произведенное таким образом магнитное поле, вращаясь поперек статора, производит электропотоки, которые и осуществляют зарядку аккумулятора.

Однако для передачи импульса от генератора переменного тока к аккумулятору постоянного используется дополнительный диодный мост, который располагается в задней части устройства. Диод представляет собой деталь с двумя контактами, через которые в одном направлении проходит ток. А мост, как правило, состоит из 10 таких элементов.

Диоды делятся на две группы:

• Основные — необходимы для выпрямления напряжения и соединены с выводами статора.
• Дополнительные — направляют мощность на регулятор напряжения и контролирующую зарядку лампу.

Последняя крайне необходима в генераторе, потому что является контролирующим исправность привода контуром. Без лампы генератор переменного тока ни в коем случае не запустится на стандартных оборотах.

Для большего понимания, советуем
посмотреть популярные модели дизельных генераторов >>

Видео: принцип работы генератора переменного тока

Виды генераторов переменного тока

В зависимости от вырабатываемой энергии, генераторы подразделяются по мощности – на высокомощные и маломощные.

В быту наиболее оптимальными считается маломощное генераторное оборудование. Чаще всего, такие генераторы используют в качестве резервного электроснабжения. Также пользуются популярностью сварочные генераторы переменного тока. Однако с бензиновыми моделями следует проявлять крайнюю осторожность, используя их только по назначению. Иначе их моторесурс значительно сокращается. Ремонт такого оборудования, как и замена на новое устройство, сопряжен с внушительными финансовыми затратами.

Рекомендуем следующие модели генераторов переменного тока:

С целью создания автономного электроснабжения загородного участка, дома либо коттеджа в большинстве случаев применяется дизельный генератор. Данный агрегат рассчитан на выполнение таких задач, которые соответствуют его моторесурсу и мощности. Благодаря уникальным техническим характеристикам дизельгенераторы могут работать без перерывов в течение нескольких лет, что также положительно влияет на популярность этого оборудования.

Устройство Генератора Переменного Тока и Принцип Действия

Мощный тяговый генератор переменного тока – строение

Здравствуйте, ценители мира электрики и электроники. Если вы частенько заглядываете на наш сайт, то наверняка помните, что совсем недавно у нас вышел достаточно объемный материал про то, как устроен и работает генератор постоянного тока. Мы подробно описали его строение от самых простых лабораторных прототипов, до современных рабочих агрегатов. Обязательно почитайте, если еще этого не сделали.

Сегодня мы разовьем эту тему, и разберемся, в чем заключается принцип действия генератора переменного тока. Поговорим о сферах его применения, разновидностях и много еще о чем.

Содержание

• Теоретическая часть
  • Базовые принципы
  • Переменный ток
• Строение генератора переменного тока
  • Основные рабочие части и их подключение
  • Виды генераторов переменного тока
    • Трехфазные генераторы
    • Различие по виду
  • Способы возбуждения обмотки
• Применение генераторов переменного тока на практике
  • Автомобильные генераторы
• Генератор на жидком топливе

Теоретическая часть

Основной принцип работы альтернатора

Начнем с самого основного – переменный ток отличается от постоянного тем, что он с некоторой периодичностью меняет свое направление движения. Также он меняет и величину, о чем мы подробнее поговорим далее.

Спустя определенный промежуток времени, который мы назовем «Т» значения параметров тока повторяются, что на графике можно изобразить в виде синусоиды – волнистой линии, проходящей с одинаковой амплитудой через центральную линию.

Базовые принципы

Итак, назначение и устройство генераторов переменного тока, называемого раньше альтернатором, заключается в преобразовании кинетической энергии, то есть механической, в электрическую. Подавляющее большинство современных генераторов используют вращающееся магнитное поле.

• Работают такие устройства за счет электромагнитной индукции, когда при вращении в магнитном поле катушки из токопроводящего материала (обычно медная проволока), в ней возникает электродвижущая сила (ЭДС).
• Ток начинает образовываться в тот момент, когда проводники начинают пересекать магнитные линии силового поля.

Строение простейшего электромагнитного генератора

• Причем пиковое значение ЭДС в проводнике достигается при прохождении им главных полюсов магнитного поля. В те моменты, когда они скользят вдоль силовых линий, индукция не возникает и ЭДС падает до нуля. Взгляните на любую схему из представленных – первое состояние будет наблюдаться, когда рамка примет вертикальное положение, а второе – когда горизонтальное.

Генератор переменного тока — как устроен

• Для лучшего понимания протекающих процессов нужно вспомнить правило правой руки, изучавшееся всеми в школе, но мало кем помнящееся. Суть его заключается в том, что если расположить правую руку так, чтобы силовые линии магнитного поля входили в нее со стороны ладони, большой палец, отведенный в сторону, укажет направление движения проводника, а остальные пальцы будут указывать на направление возникающей в нем ЭДС.
• Взгляните на схему выше, положение «а». В этот момент ЭДС в рамке равно нулю. Стрелочками показано направление ее движения – часть рамки А двигается в сторону северного полюса магнита, а Б – южного, достигнув которых ЭДС будет максимальным. Применяя описанное выше правило правой руки, мы видим, что ток начинает течь в части «Б» в нашу сторону, а в части «А» – от нас.
• Рамка вращается дальше и ток в цепи начинает падать, пока рамка снова не займет горизонтальное положение (в).
• Дальнейшее вращение приводит к тому, что ток начинает течь в обратном направлении, так как части рамки поменялись местами, если сравнивать с начальным положением.

Спустя половину оборота, все снова вернется в изначальное состояние, и цикл повторится снова. В итоге мы получили, что за время совершения полного оборота рамки, ток дважды возрастал до максимума и падал до нуля, и единожды менял свое направление относительно нчального движения.

Переменный ток

В его честь была названа частота тока

Принято считать, что длительность периода обращения равняется 1 секунде, а число периодов «Т» является частотой электрического тока. В стандартных электрических сетях России и Европы за одну секунду ток меняет свое направление 50 раз – 50 периодов в секунду.

Обозначают в электронике один такой период особой единицей, названной в честь немецкого физика Г. Герца. То есть в приведенном примере российских сетей частота тока составляет 50 герц.

Вообще, переменный ток нашел очень широкое применение в электронике благодаря тому, что: величину его напряжения очень просто изменять при помощи трансформаторов, не имеющих движущихся частей; его всегда можно преобразовать в постоянный ток; устройство таких генераторов намного надежнее и проще, чем для выработки постоянного тока.

Мощнейшие генераторы, установленные на Пушкинской ГЭС

Строение генератора переменного тока

Как устроен генератор переменного тока, в принципе, понятно, но вот, сравнивая его с собратом для выработки постоянного, не сразу можно уловить разницу.

Основные рабочие части и их подключение

Если вы прочли предыдущий материал, то наверняка помните, что рамка в простейшей схеме была соединена с коллектором, разделенным на изолированные контактные пластины,  а тот, в свою очередь, был связан со щетками, скользящими по нему, через которые и была подключена внешняя цепь.

За счет того, что пластины коллектора постоянно меняются щетками, не происходит смены направления тока – он просто пульсирует, двигаясь в одном направлении, то есть коллектор является выпрямителем.

Устройство и принцип действия генератора переменного тока

• Для переменного тока такого приспособления не нужно, поэтому его заменяют контактные кольца, к которым привязаны концы рамки. Вся конструкция вместе вращается вокруг центральной оси. К кольцам примыкают щетки, которые также по ним скользят, обеспечивая постоянный контакт.
• Как и в случае с постоянным током, ЭДС, возникающие в разных частях рамки, будут суммироваться, образуя результирующее значение этого параметра. При этом во внешней цепи, подключенной через щетки (если подсоединить к ней резистор нагрузки RH), будет протекать электрический ток.
• В рассмотренном выше примере «Т» равняется полному обороту рамки. Отсюда можно сделать логичный вывод, что частота тока, вырабатываемая генератором, напрямую зависит от скорости вращения якоря (рамки), или другими словами ротора, в секунду. Однако это касается только такого простейшего генератора.

Трехфазные генераторы переменного тока и устройство их

Если увеличить число пар полюсов, то в генераторе пропорционально возрастет и число полных изменений тока за один оборот якоря, и частота его будет измерять иначе, по формуле: f = np, где f – это частота, n – число оборотов в секунду, p – количество пар магнитных полюсов устройства.

• Как мы уже писали выше, течение переменного тока графически изображается синусоидой, поэтому такой ток еще называется и синусоидальным. Сразу можно выделить основные условия, задающие постоянство характеристик такого тока – это равномерность магнитного поля (постоянная его величина) и неизменная скорость вращения якоря, в котором он индуктируется.
• Для того чтобы сделать устройство достаточно мощным, в нем применяются электрические магниты. Обмотка ротора, в которой индуцируется ЭДС, в действующих агрегатах тоже не является рамкой, как мы показывали в схемах выше. Применяется очень большое количество проводников, которые соединены друг с другом по определенной схеме

Интересно знать! Образование ЭДС происходит не только тогда, когда проводник смещается относительно магнитного поля, но и наоборот, когда двигается само поле относительно проводника, чем активно и пользуются конструкторы электродвигателей и генераторов.

• Данное свойство позволяет размещать обмотку, в которой индуктируется ЭДС, не только на вращающейся центральной части устройства, но и на неподвижной части. При этом в движение приводится магнит, то есть полюсы.

Синхронный генератор электрического тока и принцип действия этого устройства

• При таком строении внешняя обмотка генератора, то есть силовая цепь, не нуждается ни в каких подвижных частях (кольцах и щетках) – соединение выполняется жесткое, чаще болтовое.
• Да, но можно резонно возразить, мол, эти же элементы потребуется установить на обмотке возбуждения. Так и есть, однако сила тока, протекающая здесь, будет намного меньше итоговой мощности генератора, что значительно упрощает организацию подвода тока. Элементы будут малы по размерам и массе и очень надежны, что делает именно такую конструкцию самой востребованной, особенно для мощных агрегатов, например, тяговых, устанавливаемых на тепловозах.
• Если же речь идет о маломощных генераторах, где токосъем не представляет каких-то сложностей, поэтому часто применяется «классическая» схема, с вращающейся якорной обмоткой и неподвижным магнитом (индуктором).

Совет! Кстати, неподвижная часть генератора переменного тока называется статором, так как она статична, а вращающаяся – ротором.

Вращать легче центральную часть

Виды генераторов переменного тока

Классифицировать и отличить генераторы можно по нескольким признакам. Давайте назовем их.

Трехфазные генераторы

Отличаться они могут по количеству фаз и быть одно-, двух- и трехфазными. На практике наибольшее распространение получил последний вариант.

Схема трехфазного генератора

• Как видно из картинки выше, силовая часть агрегата имеет три независимые обмотки, расположенные на статоре по окружности, со смещением друг относительно друга на 120 градусов.
• Ротор в данном случае представляет собой электромагнит, который, вращаясь, индуктирует в обмотках переменные ЭДС, которые сдвинуты друг относительно друга во времени на одну третью периода «Т», то есть такта. По сути, каждая обмотка представляет собой отдельный однофазный генератор, который питает переменным током свою внешнюю цепь R. То есть мы имеет три значения тока I(1,2,3) и такое же количество цепей. Каждая такая обмотка вместе с внешней цепью получила название фазы.

Смещение синусоид на 1/3 такта

• Чтобы сократить число проводов, ведущих к генератору, три обратных провода, ведущих к нему от потребителей энергии, заменяют одним общим, по которому будут проходить токи от каждой фазы. Такой общий провод называют нулевым
• Соединение всех обмоток такого генератора, когда их концы соединяются друг с другом, называется звездой. Отдельные три провода, соединяющие начала обмоток с потребителями электроэнергии называются линейными – по ним и идет передача.
• Если нагрузка всех фаз будет одинаковой, то необходимость в нулевом проводе полностью отпадет, так как общий ток в нем будет равен нулю. Как так получается, спросите вы? Все предельно просто – для понятия принципа достаточно сложить алгебраические значения каждого синусоидального тока, сдвинутых по фазе на 120 градусов. Схема выше поможет понять этот принцип, если представить, что кривые на нем – это изменение тока в трех фазах генератора.
• Если же нагрузка в фазах будет неодинаковой, то нулевой провод начнет пропускать ток. Именно поэтому распространена 4-х проводная схема подключения звездой, так как она позволяет сохранять электрические приборы, включенные в этот момент в сеть.

Варианты соединения обмоток у трехфазного генератора

• Напряжение между линейными проводами называется линейным, тогда как напряжение на каждой фазе – фазным. Токи, протекающие в фазах, являются и линейными.
• Схема подключения звездой не является единственной. Существует и другой вариант последовательного подключения трех обмоток, когда конец одной соединен с началом второй, и так далее, пока не образуется замкнутое кольцо (см. схему выше «б»). Исходящие от генератора провода подключаются в местах соединения обмоток.
• В таком случае фазовые и линейные напряжения будут одинаковыми, а ток линейного провода будет больше фазного, при их одинаковой нагрузке.
• Такое соединение также не нуждается в нулевом проводе, в чем и заключается основное преимущество трехфазного генератора. Наличие меньшего количества проводов делают его проще, и цена его ниже, из-за меньшего количества используемых цветных металлов.

Принципиальная схема генератора тока

Еще одной особенностью трехфазной схемы подключения является появление вращающегося магнитного поля, что позволяет создавать простые и надежные асинхронные электродвигатели.

Но и это не все. При выпрямлении однофазного тока на выходе выпрямителя получается напряжение с пульсациями от нуля до максимального значения. Причина, думаем, ясна, если вы поняли основной принцип работы такого устройства. Когда же присутствует сдвиг по времени фаз, пульсации сильно уменьшаются, не превышая 8%.

Различие по виду

Отличаются генераторы и по виду, которых существует 2:

Синхронный генератор

• Синхронный генератор переменного тока – главная особенность такого агрегата заключается в жесткой связи частоты переменной ЭДС, которая наведена в обмотке и синхронной частотой вращения, то есть вращения ротора.

Принцип действия и устройство синхронного генератора.

1. Взгляните на схему выше. На ней мы видим статор с трехфазной обмоткой, соединенной по треугольной схеме, которая мало чем отличается от той, что стоит на асинхронном двигателе.
2. На роторе генератора располагается электромагнит с обмоткой возбуждения, питающаяся от постоянного тока, который может быть подан на него любым известным способом – об этом подробнее будет расписано далее.
3. Вместо электромагнита может быть применен постоянный, тогда необходимость в скользящих частях схемы, в виде щеток и контактных колец, отпадает вовсе, на такой генератор не будет достаточно мощным и не сможет нормально стабилизировать выходные напряжения.
4. К валу ротора подключается привод – любой двигатель, создающий механическую энергию, и он приводится в движение с определенной синхронной скоростью.
5. Так как магнитное поле главных полюсов вращается вместе с ротором, начинается индукция переменных ЭДС в обмотке статора, которые можно обозначить как Е1, Е2 и Е3. Эти переменные будут одинаковыми по значению, но как уже не раз говорилось, смещенными на 120 градусов по фазе. Вместе эти значения образуют трехфазную систему ЭДС, которая симметрична.
6. К точкам С1,С2 и С3 подключается нагрузка, и на фазах обмотки в статоре появляются токи I1,I2,и I В это время каждая фаза статора сама становится мощным электромагнитом и создает вращающееся магнитное поле.
7. Частота вращения магнитного поля статора будет соответствовать частоте вращения ротора.

Асинхронный электрический двигатель

• Асинхронные генераторы – их отличает от описанного выше примера то, что частоты ЭДС и вращения ротора жестко не привязаны друг к другу. Разница между этими параметрами называется скольжением.

1. Электромагнитное поле такого генератора в обычном рабочем режиме оказывает под нагрузкой тормозной момент на вращение ротора, поэтому частота изменения магнитного поля будет меньшим.
2. Эти агрегаты не требуют для создания сложных узлов и применения дорогих материалов, поэтому нашли широкое применение, как электрические двигатели для транспорта, из-за легкого обслуживая и простоты самого устройства. Данные генераторы устойчивы к перегрузкам и коротким замыканиям, однако на устройствах сильно зависящих от частоты тока они неприменимы.

Способы возбуждения обмотки

Последнее различие моделей, которое хотелось бы затронуть, связано со способом запитки возбуждающей обмотки.

Тут можно выделить 4 типа:

1. Питание на обмотку подается через сторонний источник.
2. Генераторы с самовозбуждением – питание берется от самого генератора, при этом напряжение выпрямляется. Однако находясь в неактивном состоянии, такой генератор не сможет выработать достаточного напряжения, чтобы стартовать, для чего в схеме применяется аккумулятор, который будет задействован во время старта.
3. Вариант с обмоткой возбуждения, питающейся от другого генератора меньшей мощности, установленного с ним на одном валу. Второй генератор уже должен стартовать от стороннего источника, например, того же аккумулятора.
4. Последняя разновидность вообще не нуждается в подаче питания на обмотку возбуждения, так как ее у него нет, ведь применяется в устройстве постоянный магнит.

Применение генераторов переменного тока на практике

Промышленное производство мощных генераторов

Применяются такие генераторы практически во всех сферах человеческой деятельности, где требуется электрическая энергия. Причем принцип ее добычи отличается только способом приведения в движение вала устройства. Так работают и гидро-, и тепло- и даже атомные станции.

Данные станции запитывают по проводам общественные сети, к которым подключается конечный потребитель, то есть все мы. Однако существует множество объектов, к которым невозможно доставить электрическую энергию таким способом, например, транспорт, стройплощадки вдали от линий электропередач, очень далекие поселки, вахты, буровые установки и прочее.

Это означает только одно – требуется свой генератор и двигатель, приводящий его в движение. Давайте рассмотрим несколько небольших и часто встречающихся в нашей жизни устройств.

Автомобильные генераторы

На фото — электрический генератор для автомобиля

Кто-то возможно тут же скажет: «Как? Это же генератор постоянного тока!». Да, действительно, так оно и есть, однако таковым его делает лишь наличие выпрямителя, который этот самый ток делает постоянным. Основной принцип работы ничем не отличается – все тот же ротор, все тот же электромагнит и прочее.

Принципиальная схема автомобильного генератора

Это устройство функционирует таким образом, что вне зависимости от скорости вращения вала, оно вырабатывает напряжение в 12В, что обеспечивается регулятором, через который идет питание обмотки возбуждения. Обмотка возбуждения стартует, запитываясь от автомобильного аккумулятора, ротор агрегата приводится в движение двигателем автомобиля через шкив, после чего начинает индуцироваться ЭДС.

Для выпрямления трехфазного тока используется несколько диодов.

Генератор на жидком топливе

Бензиновый генератор

Устройство бензинового генератора переменного тока, ровно, как и дизельного, мало чем отличается от того, что установлен в вашем автомобиле, за исключением нюанса, что ток он будет выдавать, как положено, переменный.

Из особенностей можно выделить то, что ротор агрегата всегда должен вращаться с одной скоростью, так как при перепадах выработка электроэнергии становится хуже. В этом кроется существенный недостаток подобных устройств – подобный эффект происходит при износе деталей.

Интересно знать! Если к генератору подключить нагрузку, которая будет ниже рабочей, то он не будет использовать свою мощность на полную, съедая часть жидкого топлива впустую.

Панель управления генератора

На рынке представлен большой выбор подобных агрегатов, рассчитанных на разную мощность. Они пользуются большой популярность за счет своей мобильности. При этом инструкция по пользованию предельно проста – заливаем своими руками топливо, запускаем двигатель поворотом ключа и подключаемся…

На этом, пожалуй, закончим. Мы разобрали назначение и общее устройство этих приборов  максимально просто. Надеемся, генератор переменного тока и принцип его действия стали к вам чуточку ближе, и с нашей подачи вы захотите погрузиться в увлекательный мир электротехники.

Cessna Flyer Association — Генераторы переменного тока и электрические системы

Многие одномоторные самолеты используют генераторы для питания бортовых систем, авионики и бортовых устройств. A&P Jacqueline Shipe расскажет вам, как работают генераторы переменного тока и что делать, если ваш генератор работает неправильно.

В наши дни, когда есть все, от стеклянных кабин до дополнительных розеток для iPad и зарядных устройств для телефонов, требования к электрической системе среднего самолета выше, чем когда-либо прежде. Большинство самолетов авиации общего назначения полагаются на генератор переменного тока, который обеспечивает стабильный и надежный источник электроэнергии для питания электрических компонентов и подзарядки аккумуляторной батареи.

Компоненты электрической системы

Основными компонентами электрической системы среднего самолета являются батарея, генератор переменного тока, регулятор напряжения, шина и проводка.

Аккумулятор обеспечивает запас энергии для запуска двигателя. Он также обеспечивает резерв электроэнергии на случай отказа генератора в полете.

Электрическая шина обеспечивает центральную точку распределения питания почти для всех электрических компонентов (кроме стартера). Шина получает питание от аккумулятора или генератора переменного тока. Электрические компоненты подключаются к шине через автоматический выключатель или предохранитель.

Технические характеристики электрической системы

Электрическая система на большинстве самолетов представляет собой 14- или 28-вольтовую систему. 14-вольтовые системы имеют 12-вольтовые батареи. В 28-вольтовых системах используются 24-вольтовые батареи.

Напряжение системы относится к рабочему напряжению самолета, которое всегда выше, чем напряжение аккумуляторной батареи. Напряжение системы должно быть выше, чем напряжение батареи, чтобы зарядить батарею.

Большинство электрических систем самолетов являются «однопроводными», что означает, что сам планер используется в качестве заземления, что устраняет необходимость прокладки двух проводов для положительного и заземляющего соединения с каждым электрическим компонентом. Они также являются системами постоянного тока, что означает, что компоненты работают на постоянном токе, а не на переменном токе (AC).

Как работают генераторы переменного тока

Генераторы переменного тока генерируют электрический ток на основе принципа магнитной индукции. Каждый раз, когда магнитные силовые линии движутся относительно проводника, находящегося в непосредственной близости, в проводнике будет индуцироваться напряжение.

Генераторы имеют электромагнит (называемый ротором), который вращается внутри нескольких обмоток проводника (называемого статором). Когда ротор вращается, меняющиеся линии магнитной силы с севера на юг индуцируют переменный ток в проводнике.

Медные обмотки статора едва видны под корпусом генератора.

Переменный ток преобразуется в постоянный с помощью ряда диодов (выпрямителей), которые позволяют току течь в одном направлении, но не в другом.

Генераторы для самолетов обычно являются «трехфазными», что означает, что статор имеет три отдельные обмотки проводников.

Обмотки статора.

Ротор представляет собой электромагнит, магнитная сила которого регулируется величиной тока, который он получает от регулятора напряжения. Это позволяет регулировать выходное напряжение генератора. Если бы ротор был сделан с постоянным магнитом фиксированной силы, выходное напряжение было бы нерегулируемым и зависело бы от оборотов двигателя.

Ротор в разобранной половине корпуса генератора.

Регулятор напряжения

Генераторы переменного тока регулируются внешним регулятором напряжения (иногда называемым контроллером генератора), который обычно устанавливается либо на противопожарной перегородке в моторном отсеке, либо под приборной панелью.

Регулятор напряжения, установленный на брандмауэре Cessna. У этого регулятора всего три провода — обычная конфигурация. Красный провод – это подача тока на регулятор напряжения от шины. Черный провод — это заземление. Синий провод — это полевой провод, который подключается к клемме F1 генератора.

Регулятор напряжения управляет напряжением в системе, управляя электрической цепью (называемой цепью возбуждения), которая питает электромагнит ротора генератора. На большинстве одномоторных самолетов это достигается за счет изменения подачи электрического тока на ротор.

Многие регуляторы напряжения имеют только три провода, но регулятор этого самолета имеет всего пять проводов. Оранжевый провод и черный провод используются для измерения напряжения генератора непосредственно от клеммы B+ и заземления на генераторе. Оранжевый провод подключается к B+. Красный провод — это подача тока от шины, питающей регулятор напряжения. Желтый провод — это полевой провод, который подключается к клемме F1 генератора. Есть еще один провод заземления (не показан) для самого регулятора напряжения, который крепится под одним из крепежных болтов регулятора напряжения.

Старые регуляторы напряжения имели точки контакта, которые со временем изнашивались. Современные регуляторы напряжения полностью электронные и, за исключением винта регулировки напряжения на некоторых моделях, не требуют технического обслуживания. Всякий раз, когда один из этих блоков выходит из строя, его просто заменяют.

Этот регулятор напряжения Plane-Power подобен трехпроводному регулятору. Смысловой провод и вспомогательные провода подключаются к проводу включения. Провод разрешения пропускает ток от шины для питания регулятора. Провод возбуждения является выходом на ротор генератора, а провод заземления идет на массу под одним из крепежных креплений регулятора напряжения. Этот регулятор настроен для 14-вольтовой системы и имеет встроенный 16-вольтовый датчик перенапряжения.

Конструкция генератора для самолета

Первоначальными производителями большинства однодвигательных генераторов, используемых на самолетах Cessna, были Ford, Chrysler, Prestolite или Delco Remy. Генераторы Ford были наиболее часто используемым типом на Cessna. Многие из оригинальных конструкций генераторов переменного тока все еще используются.

На этой бирке генератора переменного тока указан Chrysler как оригинальный производитель. Генератор в стиле Ford на Cessna.

К большинству авиационных генераторов подключено только три провода. Полевой провод подключается к клемме F1 (полевой) на генераторе, выходной провод идет от клеммы B+ генератора, а провод заземления соединяет раму генератора с подходящим заземлением.

Генератор в стиле Ford на Cessna. Этот генератор переменного тока имеет наиболее распространенную настройку с подключенными только тремя проводами. Плетеный заземляющий ремешок предназначен для заземления. Толстый провод спереди, который соединяется с красной клеммой B+, является выходным проводом генератора. Провод возбуждения, подключенный к F1, едва виден за клеммой B+. Все провода подключаются к клеммам на задней панели этого генератора. Этот генератор имеет заземляющий провод от клеммы F2 к заземлению генератора. Многие регуляторы напряжения имеют всего три провода, а всего у регулятора этого самолета пять проводов. Оранжевый провод и черный провод используются для измерения напряжения генератора непосредственно от клеммы B+ и заземления на генераторе. Оранжевый провод подключается к B+. Красный провод — это подача тока от шины, питающей регулятор напряжения. Желтый провод — это полевой провод, который подключается к клемме F1 генератора. Есть еще один провод заземления (не показан) для самого регулятора напряжения, который крепится под одним из крепежных болтов регулятора напряжения.

На большинстве генераторов переменного тока клемма F2 не имеет прикрепленного к ней провода и заземлена на раму генератора. Некоторые генераторы переменного тока имеют провод заземления, проложенный от клеммы F2 к разъему провода заземления на раме генератора.

Терминал F2. Здесь провод не крепится. Сама клемма заземлена на корпус генератора.

Ротор генератора переменного тока получает электрическое соединение через две угольные щетки, установленные на отдельных токосъемных кольцах. Одна из щеток передает положительный ток от регулятора напряжения к обмоткам ротора, а другая обеспечивает заземление либо от клеммы F2, либо от внутреннего заземления к корпусу генератора переменного тока.

Контактные кольца ротора. Угольные щетки на контактных кольцах передают электрический ток и обеспечивают заземление обмотки ротора.

В этой статье рассматривается наиболее распространенная трехпроводная система. Пилот/владелец, выполняющий поиск и устранение неисправностей или нуждающийся в подробностях о том, как работает его/ее система, должен ссылаться на текущую электрическую схему для модели и серийного номера своего самолета.

Прохождение электрического тока через типичную систему

Когда главный выключатель самолета включен, контактор батареи замыкается, и питание батареи подает питание на электрическую шину самолета. Ток от шины проходит через автоматический выключатель возбуждения генератора переменного тока и главный выключатель самолета к регулятору напряжения.

Некоторые самолеты также оснащены датчиком перенапряжения, который подключается последовательно между главным выключателем и регулятором напряжения. Датчик должен находиться в закрытом, безаварийном положении, чтобы обеспечить протекание тока.

Регулятор определяет, что выходной сигнал генератора равен нулю, и посылает полный ток через провод возбуждения, который подключается от выхода регулятора напряжения к клемме F1 генератора. Электромагнит ротора оказывается под напряжением, так как он имеет полную электрическую цепь с питанием на F1 и землей на F2.

Когда двигатель запускается и генератор вращается механически с помощью ремня или шестерни, в обмотки статора индуцируется переменный ток от магнитного поля ротора.

Изолированная обмотка статора с припаянным соединением с диодом. Если крепления или втулки генератора ослабнут, генератор может вибрировать, а обмотки могут треснуть или сломаться. Этот сбой создает разомкнутую цепь.

Обычно в каждом генераторе переменного тока имеется три обмотки статора и всего шесть диодов. Переменный ток от каждой обмотки статора преобразуется в постоянный ток после прохождения через два диода.

Недавно замененный диод. Диоды имеют паяные соединения с обмотками статора.

Выход всех трех обмоток статора выпрямляется и проходит в виде постоянного тока от клеммы B+ через провод большого сечения к автомату защиты генератора переменного тока (обычно 60 ампер), а затем к шине самолета.

Выходная клемма генератора (B+).

Регулятор напряжения определяет выходное напряжение генератора, хотя место контроля меняется. Некоторые регуляторы напряжения определяют напряжение на шине, а некоторые подключаются к датчику напряжения непосредственно на клемме B+ генератора.

Затем регулятор напряжения регулирует ток, подаваемый на поле ротора, чтобы поддерживать заданное напряжение в системе. Всегда обращайтесь к руководству по техническому обслуживанию самолета для правильного диапазона напряжения при установке или проверке напряжения системы.

Если выходное напряжение генератора или напряжение на шине слишком низкое, регулятор увеличивает ток, подаваемый на поле ротора, что, в свою очередь, увеличивает силу электромагнита и увеличивает выходное напряжение генератора.

Если выходное напряжение генератора слишком велико, регулятор уменьшает ток, проходящий через поле ротора, уменьшая силу электромагнита, что, в свою очередь, снижает выходное напряжение генератора.

Основы поиска и устранения неисправностей

Хороший электрический мультиметр и электрическая схема, соответствующая установленному на самолете оборудованию, необходимы для точного поиска неисправностей в системе зарядки.

Красный электрический щуп мультиметра вставлен в порт вспомогательного питания для проверки напряжения на шине при работающем двигателе, включенном и заряжающемся генераторе. Черный провод подключается к направляющей сиденья для заземления. При проверке напряжения с помощью измерительного щупа в порту вспомогательного питания или прикуривателе убедитесь, что щуп не касается центра и края порта одновременно. Наконечник зонда должен касаться только самой дальней внутренней центральной части. Если щуп касается центра и края одновременно, происходит прямое замыкание на землю. Это либо приведет к срабатыванию автоматического выключателя, питающего порт, либо, если порт установлен со встроенным предохранителем, предохранитель перегорит.

Перед устранением неполадок в системе всегда проверяйте, не сработал ли автоматический выключатель поля (иногда называемый контроллером) или автоматический выключатель генератора.

Предполагая, что проблема не в отключенном выключателе, первым шагом в проверке системы зарядки является запуск самолета и проверка напряжения на шине от любого вспомогательного порта питания (например, гнезда прикуривателя, а не 5-вольтового порта питания USB). ) или из самого автобуса.

При проверке напряжения на шине в 28-вольтовой системе необходимо проверить напряжение на самой шине, так как порты питания на этих платах обычно имеют пониженное напряжение.

Вы можете проверить напряжение системы с помощью встроенного в панель вольтметра, монитора двигателя или GPS, если они есть.

Проверку напряжения на шине лучше всего выполнять вдвоем: один будет управлять самолетом, а другой — вольтметром.

С красным щупом на шине и черным щупом, подключенным к надежному заземлению (направляющая сиденья обычно работает хорошо), вольтметр покажет напряжение на шине.

Перед запуском двигателя необходимо проверить напряжение на шине, а затем снова проверить при работающем двигателе, чтобы сравнить напряжение аккумулятора (не работает) с выходным напряжением генератора (работает). Если два напряжения идентичны, генератор вообще не заряжается.

Если генератор заряжается, следует отметить напряжение, а затем все электрооборудование самолета следует перевести во включенное положение. При включенных фарах, радио, подогревателе Пито и других электрических компонентах генератор переменного тока должен нести полную электрическую нагрузку и при этом поддерживать положительную скорость зарядки.

Генератор не заряжается

Одна из первых и самых простых проверок, которые пилот/владелец может выполнить при поиске и устранении неисправностей генератора, который не заряжается, — это включить главный выключатель самолета (со стороны генератора и аккумуляторной батареи) и посмотреть, ротор генератора намагничивается.

Генераторы с приводом от шкива очень легко проверить. Шкив должен быть достаточно намагничен, чтобы удерживать стальной инструмент на месте. Если генератор переменного тока имеет шестеренчатый привод, ротор все еще будет достаточно намагниченным, чтобы обнаружить магнитное притяжение стального инструмента, удерживаемого рядом с корпусом генератора переменного тока или на нем.

Если на инструменте есть магнитный рывок, это подтверждает, что цепь возбуждения не повреждена, регулятор напряжения подает питание для питания ротора и цепь ротора не повреждена.

Проверка намагничивания генератора производится при неработающем двигателе, выключенном магнето и обедненной смеси. Также хорошей практикой является не находиться рядом с гребным винтом при включении главного выключателя аккумуляторной батареи. Заклинивший соленоид стартера может позволить гребному винту вращаться, даже если ключ зажигания выключен.

Необходимо проверить целостность соединений на самом генераторе, чтобы убедиться в их надежности. Плохое соединение может привести к прерывистому течению тока. Все соединения заземления генератора должны быть проверены, чтобы убедиться, что они надежны и имеют низкое сопротивление (менее 0,2 Ом) между ними. Это включает в себя соединение от F2 к клемме заземления генератора, заземление генератора к двигателю и заземление корпуса к двигателю.

Электрический мультиметр, показывающий напряжение на шине при зарядке от генератора.

Если ротор намагничен и работает нормально, следующим шагом будет проверка наличия напряжения шины (аккумулятора) на клемме B+ генератора. Если там есть напряжение на шине, это означает, что цепь между выходом генератора и шиной не повреждена.

Далее проверьте механический дефект в механизме привода генератора. Ослабленный ремень, который проскальзывает, или неисправная зубчатая муфта на генераторе с шестеренчатым приводом могут привести к неисправности генератора.

Если все вышеперечисленные проверки пройдены успешно, то наиболее вероятная проблема, из-за которой генератор не заряжается, связана с самим генератором. Его следует снять для ремонта.

Генератор не заряжается; ротор не намагничен 

Если ротор не намагничен при включении главного выключателя (убедитесь, что автоматический выключатель возбуждения не сработал), следующим шагом в устранении неполадок является проверка того, получает ли ротор ток и землю он должен питать обмотки.

Проверка цепи возбуждения и ротора при включенном главном выключателе. Намагниченный ротор и шкив будут удерживать ключ на месте.

Проверьте все соединения заземления на наличие избыточного сопротивления (более 0,2 Ом). Включите главный выключатель и проверьте наличие напряжения на клемме F1. Оно должно быть в пределах пары вольт от напряжения батареи.

В ситуации, когда на F1 есть напряжение и все соединения с массой имеют хорошую непрерывность, вероятно, неисправен сам ротор генератора или щетки генератора имеют чрезмерный износ.

Щетка ротора. Генератор в разобранном виде. Две щетки для передачи положительного тока и электрического заземления на ротор расположены под прямым углом друг к другу. Квадратный белый пластиковый держатель щетки окружает саму щетку. Щетки подпружинены, чтобы плотно прижимать их к токосъемным кольцам.

Если на клемме F1 нет напряжения, есть несколько вещей, которые могут быть неисправны в восходящем направлении, прерывая протекание тока. На электрической схеме самолета будут показаны все установленные электрические компоненты в цепи, а также номера проводов.

В этом случае в первую очередь нужно проверить целостность полевого провода, особенно непосредственно на клемме F1. Обжимное клеммное соединение часто ломается со временем из-за вибрации. В некоторых моторных отсеках очень мало места для крепления клемм генератора, а провода иногда проложены с резкими изгибами, что вызывает нагрузку на обжатые концы клемм. Полевой провод часто обрывается на клемме генератора переменного тока или рядом с ней.

Отремонтированный полевой провод. Полевой провод намного меньше и более хрупкий, чем выходной провод генератора переменного тока или провод заземления. Он часто ломается на клемме генератора переменного тока или рядом с ней. Этот провод ранее ремонтировался.

Если конец клеммы в порядке, необходимо проверить провод между клеммой F1 и регулятором напряжения на целостность и/или короткое замыкание на массу.

Регулятор напряжения Cessna.

Провод возбуждения следует отсоединять от генератора только при выключенном главном выключателе. Если главный выключатель включен с отсоединенным проводом, примите меры предосторожности, чтобы полевой провод не касался чего-либо, что может привести к его короткому замыканию на землю. Регулятор напряжения может быть разрушен, если это произойдет.

Регулятор напряжения питает полевой провод и должен быть проверен следующим. Отсоедините разъем регулятора и проверьте, получает ли регулятор ток от шины. Провод красного цвета обычно является проводом, который обеспечивает питание регулятора. Всегда сверяйтесь со схемой подключения.

Если на регулятор подается питание от шины, проверьте надежность заземления регулятора. Некоторые регуляторы имеют заземляющий провод, который подключается под одним из монтажных креплений, а некоторые регуляторы требуют хорошего заземления между корпусом регулятора и заземлением планера. Эти соединения могут подвергаться коррозии со временем, вызывая слишком большое сопротивление в соединении с землей. Очистка соединений с помощью Scotch-Brite или небольшого кусочка наждачной бумаги обычно восстанавливает хорошее заземление.

Если регулятор напряжения имеет хорошее заземление и получает напряжение шины, но не подает ток на полевую клемму генератора, скорее всего, он неисправен.

Полевой терминал (F1).

Некоторые регуляторы используют два провода для определения напряжения генератора, один из которых идет к клемме B+ генератора, а другой — к проводу заземления генератора. Оба эти провода следует проверить на непрерывность и правильность подключения к генератору, прежде чем предположить, что регулятор напряжения неисправен.

Проверка напряжения шины/аккумулятора на клемме B+.

Если регулятор напряжения не получает питание от шины, следующим восходящим компонентом обычно является датчик перенапряжения. Опять же, всегда сверяйтесь со схемой подключения — на некоторых самолетах вообще нет датчиков перенапряжения, а некоторые датчики перенапряжения встроены в сам регулятор напряжения.

Датчик перенапряжения размыкает цепь питания регулятора, если обнаруживает напряжение выше установленного верхнего предела. Иногда датчик выходит из строя в разомкнутом положении и вообще не проводит напряжение шины к регулятору напряжения.

Если датчик перенапряжения имеет нормальное напряжение шины на входном проводе (обычно от главного выключателя), но отсутствует напряжение на выходном проводе (между датчиком перенапряжения и регулятором напряжения), то неисправен сам датчик и его следует заменить.

Если на датчик перенапряжения не подается питание, проверьте наличие питания на обеих сторонах главного выключателя (со стороны генератора) и на выходе автоматического выключателя. Хотя это редко, иногда автоматические выключатели разрушаются или выходят из строя в разомкнутом положении и больше не проводят ток. Контакты главного выключателя также могут со временем изнашиваться.

Генераторы переменного тока и электрические системы самолета не сложны, если вы понимаете, как ток протекает через различные части системы. Имея четкое представление о том, как работает система, и имея на руках электрическую схему для конкретного самолета, в сочетании с этими советами по устранению неполадок и помощью дружелюбного механика, пилот/владелец может диагностировать многие распространенные проблемы.

Узнайте свой FAR/AIM и проконсультируйтесь со своим механиком перед началом любой работы. Всегда получайте инструкции от A&P, прежде чем приступать к профилактическому обслуживанию.

Жаклин Шип выросла в авиационном доме; ее отец был летным инструктором. Она начала заниматься соло в 16 лет и получила сертификат CFII и ATP. Шипе также посетил Технологический институт Кентукки и получил лицензию на планер и силовую установку. Она работала механиком в авиакомпаниях и на различных самолетах авиации общего назначения. Она также зарегистрировала более 5000 часов летного обучения. Отправить вопрос или комментарий на .

Ресурсы

Капитальный ремонт и ремонт генератора – CFA support

Капитальный ремонт Airmark

airmarkoverhaul. com

Новые генераторы OEM — поддержка CFA

Plane-Power (Hartzell Engine Technologies LLC)

planepower.aero

Что делает генератор?

Когда дело доходит до питания автомобильного радиоприемника, фар и других электронных компонентов, вы можете подумать, что всю работу выполняет батарея. На самом деле, это ваш генератор переменного тока, который поддерживает все в рабочем состоянии. Но что именно делает генератор и как он работает? Читайте дальше, чтобы узнать, что делает ваш генератор таким важным, и как распознать проблемы с автомобильным генератором, прежде чем они станут серьезной проблемой.

Что делает генератор?

В то время как аккумулятор необходим для запуска вашего автомобиля, когда он выключен, генератор переменного тока обеспечивает работу вашего автомобиля, когда двигатель работает. Генератор питает большинство электронных компонентов автомобиля, когда вы едете или работаете на холостом ходу, включая фары, электрическое рулевое управление, электрические стеклоподъемники, стеклоочистители, подогрев сидений, приборную панель и радио. Генератор переменного тока питает их всех постоянным током (DC). Ваш генератор переменного тока также отвечает за зарядку автомобильного аккумулятора во время движения.

Генератор переменного тока преобразует механическую энергию в электрическую. Когда ваш двигатель включен, он приводит в действие приводной ремень, который опирается на шкив, прикрепленный к генератору переменного тока. Шкив вращает вал ротора генератора переменного тока, который вращает набор магнитов вокруг катушки. Эти вращающиеся магниты генерируют переменный ток (AC) вокруг катушки, который затем направляется на выпрямитель генератора переменного тока. Выпрямитель преобразует эту мощность переменного тока в мощность постоянного тока, которая активирует электрические системы вашего автомобиля.

Генераторы обычно служат в течение всего срока службы вашего автомобиля, но так бывает не всегда. Общий износ, тепловое повреждение, чрезмерная эксплуатация, воздействие воды, неисправные детали или изношенные провода могут вывести генератор из строя еще до того, как ваш автомобиль отправится на свалку.

Предупреждающие признаки неисправного генератора

Без работающего генератора ваш автомобиль не заведется в ближайшем будущем или будет работать дольше нескольких минут. Тем не менее, типичные признаки неисправного генератора часто ошибочно принимают за проблемы с аккумулятором или другими частями автомобиля, которые проявляют аналогичные симптомы. Другими словами, если вы столкнулись только с одной из перечисленных ниже проблем, проблема может быть не только в вашем генераторе. Однако любой из следующих предупреждающих знаков может указывать на возможную проблему с электрической системой вашего автомобиля. Принесите свой автомобиль в местный сервисный центр Firestone Complete Auto Care, чтобы проверить вашу электрическую систему, чтобы мы могли выяснить причину проблемы.

Тусклый или слишком яркий свет

Когда генератор выходит из строя, он подает непостоянное напряжение на электронные аксессуары. Как правило, это проявляется в недостаточной или чрезмерной производительности оборудования, например, в слишком тусклых или слишком ярких фарах. Вы также можете столкнуться с мерцающими огнями или светом, который беспорядочно меняется от яркого к тусклому и наоборот.

Разряженный аккумулятор

Иногда разряженный аккумулятор — это просто разряженный аккумулятор — его срок службы подошел к концу после нескольких лет использования — или, может быть, вы случайно не включили фары на всю ночь. Однако в других случаях разряженная батарея может быть признаком неисправности вашего генератора.

Неисправный генератор не может в достаточной мере заряжать аккумулятор при работающем двигателе, в результате чего заряд аккумулятора разряжается быстрее, чем обычно. Один из способов проверить, связана ли проблема с аккумулятором или генератором, — запустить автомобиль от внешнего источника. Если вы запустите свой автомобиль, а он продолжит работать, возможно, скоро потребуется замена аккумулятора. Однако, если вы запустите автомобиль, а вскоре после этого он снова заглохнет, это может означать, что ваш генератор не получает достаточно энергии для аккумулятора.

Медленно работающие или неисправные аксессуары

Генератор переменного тока, который не обеспечивает достаточную мощность для электроники вашего автомобиля, часто приводит к медленной работе или неработающим аксессуарам. Если вы заметили, что ваши окна поднимаются или опускаются дольше, чем обычно, или если обогреватели сидений не нагреваются быстро, или даже если ваш спидометр и другие приборы начинают выходить из строя, у вас может быть проблема с генератором.

Во многих современных автомобилях также запрограммирован приоритетный список оборудования, который указывает бортовому компьютеру, где в первую очередь отключать питание, если генератор не выдает достаточно электроэнергии. Таким образом, если вы едете с неисправным генератором, вы потеряете питание своего радио (или других второстепенных аксессуаров), прежде чем потеряете питание фар.

Проблемы с запуском или частые остановки

Как упоминалось ранее, проблемы с запуском двигателя могут означать, что ваш генератор не может заряжать аккумулятор. Поэтому, когда вы поворачиваете ключ в замке зажигания, все, что вы слышите, — это щелкающий звук, а не урчание вашего двигателя.

С другой стороны, если ваш автомобиль часто глохнет во время движения, это может быть признаком того, что свечи зажигания и катушки не получают от генератора достаточной мощности для поддержания работы двигателя.

Рычание или воющие звуки

Автомобили издают множество странных звуков — некоторые из них безвредны, а другие могут указывать на серьезные механические проблемы. Когда дело доходит до неисправных генераторов, вы, скорее всего, услышите рычание или нытье под капотом.

Этот рычащий или скулящий звук возникает, когда ремень, вращающий шкив генератора, смещается. Вы также можете услышать этот звук, если подшипники, вращающие вал ротора, выходят из строя.

Запах горелой резины или проводов

Неприятный запах горелой резины или проводов может указывать на то, что части генератора начинают изнашиваться. Поскольку приводной ремень генератора находится под постоянным натяжением и трением, а также из-за того, что он находится близко к горячему двигателю, со временем он может изнашиваться и издавать неприятный запах горелой резины. Заклинивший подшипник шкива генератора также издает запах горелой резины, так как ремень трется о заклинивший шкив при работающем двигателе.

Точно так же, если ваш генератор переменного тока перегружен или имеет изношенные или поврежденные провода, вы можете почувствовать запах гари, сравнимый с запахом электрического огня. Перегруженный генератор пытается пропустить через свои провода слишком много электричества, в результате чего они нагреваются небезопасно. Поврежденные провода также создают сопротивление потоку электричества, в результате чего провода нагреваются и издают неприятный запах.

Индикатор батареи на приборной панели

Когда на приборной панели загорается индикатор батареи, это обычно ошибочно принимают за проблему с аккумулятором. Тем не менее, сигнальная лампа аккумулятора указывает на то, что может быть проблема в более широкой электрической системе вашего автомобиля, включая генератор переменного тока.

Генераторы рассчитаны на работу при определенном напряжении, обычно в диапазоне 13–14,5 вольт. Если ваш генератор неисправен, его напряжение может упасть ниже допустимого, в результате чего на приборной панели загорится индикатор батареи. Точно так же индикатор батареи также появится, если генератор переменного тока превышает предел напряжения, в зависимости от того, насколько сильно он подвергается нагрузке.

В зависимости от электрической нагрузки от аксессуаров вашего автомобиля (фары, стеклоочистители, радиоприемник и т. д.) вы можете увидеть, как сигнальная лампа аккумуляторной батареи мигает и гаснет, когда напряжение генератора колеблется от заданного значения напряжения. Хотя это может показаться незначительным раздражением, лучше привести свой автомобиль для проверки электрической системы, чем оказаться на обочине дороги.

Держите автомобиль заряженным

Проблемы с запуском автомобиля или зарядкой аккумулятора могут быть вызваны неисправным генератором! Чтобы получить профессиональную диагностику и прозрачные рекомендации по обслуживанию, запланируйте проверку электрической системы или обслуживание генератора в ближайшем сервисном центре Firestone Complete Auto Care.