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

Почему автомобильные генераторы вырабатывают переменный ток?

Вот почему автомобили используют генераторы переменного тока, хотя все устройства на борту работают от постоянного электричества

Задумывались ли вы когда-нибудь о том, что питает все системы вашего автомобиля? За счет чего заводится мотор, горят лампочки на приборной панели, движутся стрелки и работают бортовые компьютеры? Откуда берется электричество на борту? Конечно, их вырабатывает генератор и аккумулирует химический накопитель энергии многоразового действия – электрический аккумулятор. Это знают все. Скорее всего, вы также в курсе, что аккумуляторная батарея вырабатывает постоянный ток, который используется в любом автомобиле для запитывания приборов. Однако во всей этой стройной теории, проверенной практикой, присутствует одно странное звено, не желающее поддаваться логике, – генератор вырабатывает ток переменный, тогда как все механизмы на борту машины потребляют ток постоянный. Это не кажется вам странным? Почему так происходит?

На самом деле это интересный вопрос, потому что в этой истории на первый взгляд нет никакого смысла. Если все потребители электричества в вашем автомобиле работают на 12 вольтах постоянного тока, почему автопроизводители больше не используют генераторы, которые производят постоянный ток? Ведь раньше так и делали. Почему необходимо сперва сгенерировать переменный ток, а затем преобразовывать его в постоянное электричество?

Задавшись такого рода вопросами, мы начали докапываться до истины. Ведь есть же в этом какая-то тайная причина. И вот что мы выяснили.

Во-первых, давайте проясним, что мы подразумеваем под переменным и постоянным током. Автомобили используют постоянный ток, или прямой ток, как его еще называют. В названии скрыта суть феномена. Это тип электричества, который производится батареями, он течет в одном постоянном направлении. Этот же тип электричества производился генераторами, которые ставились на первые автомобили с начала 1900-х годов до 60-х годов прошлого века. На старушках ГАЗ М-20 «Победа» и ГАЗ-69 ставились именно генераторы постоянного тока.

Другой вид электричества – переменный ток – назван так из-за того, что он периодически обращает течение по направлению, а также изменяется по величине, сохраняя свое направление в электрической цепи неизменным. Доступ к этому типу электричества можно получить в любой розетке обычной квартиры по всему миру. Мы используем его для питания электроприборов в частных домах, зданиях, огни больших городов также дают свет благодаря переменному току, потому что его легче передавать на большие расстояния.

Большая часть электроники, в том числе почти вся в вашем автомобиле, использует постоянный ток, преобразуя переменный ток в постоянный для выполнения полезной работы. В бытовых приборах установлены так называемые блоки питания, в которых происходит конвертация одного вида энергии в другой. Побочным результатом работы преобразования является немного тепла на выходе. Чем сложнее бытовая утварь, к примеру компьютер или Smart TV, тем сложнее цепочка преобразований. В некоторых случаях переменный ток частично не изменяется, а лишь корректируется его частота. Поэтому очень важно при замене вышедшего из строя блока питания заменять его на оригинальный, требуемого типа. Иначе технике наступит очень быстрый конец.

Но что-то мы отошли от главных вопросов, поставленных на повестку дня сегодня.

Итак, зачем в автомобилях вырабатывать «неправильный» вид электричества?

В общем, ответ очень прост: таков принцип работы генератора переменного тока. Наиболее высокий КПД при переводе механической энергии вращения двигателя в электрическую энергию происходит именно по такому принципу. Но есть нюансы.

Кратко принцип работы автомобильного генератора таков:

При включении зажигания на обмотку возбуждения подается напряжение через блок щеток и контактные кольца.

Инициируется появление магнитного поля.

Магнитное поле воздействует на обмотки статора, что приводит к появлению электрического переменного тока.

Далее переменный ток отправляется на выпрямительный блок, где происходит его преобразование в постоянный ток.

Завершающая стадия «готовки» правильного тока – регулятор напряжения.

После всего процесса часть электричества запитывает электропотребители, часть идет на подзарядку аккумулятора, некоторая часть уходит обратно на щетки альтернатора (так когда-то называли генератор переменного тока) для самовозбуждения генератора.

Выше был описан принцип работы современного генератора переменного тока, но так было не всегда. Ранние автомобили с двигателями внутреннего сгорания использовали магнето – простейшее приспособление для преобразования механической энергии в электрическую (переменного тока). Внешне, да и внутренне, эти машинки были даже схожи с более поздними генераторами, но использовались на очень простых автомобильных электрических системах без батарей. Все было просто и безотказно. Не зря некоторые сохранившиеся до наших времен 90-летние автомобили заводятся до сих пор.

Индукторы (второе название магнето) впервые были разработаны человеком с неподражаемым именем – Ипполит Пикси.

Смотрите также: Сколько стоит зарядить электромобиль?

На данный момент мы с вами выяснили, что тип вырабатываемого генераторами тока зависит от продуктивности перевода механической энергии в электрическую, но также немаловажную роль во всей этой истории сыграло снижение массы и габаритов устройства по сравнению с аналогичными по мощности устройствами-производителями постоянного тока. Разница в весе и габаритах оказалась почти в три раза! Но есть еще один секрет, почему автомобильные генераторы сегодня вырабатывают переменный ток. Вкратце это более передовой эволюционный путь развития генераторов постоянного тока, которых, признаться честно, по сути, и не существовало в чистом виде.

Историческая справка:

Более того, генераторы постоянного тока на самом деле также производили переменный ток, когда якорь (подвижная часть) вращался внутри статора (внешний «корпус», который имеет постоянное магнитное поле). Разве что частота тока была иной и «сгладить» ее в постоянный ток можно было проще – при помощи коммутатора.

Коммутатором тогда называлось механическое приспособление с вращающимся цилиндром, поделенным на сегменты с щетками для создания электрического контакта.

Система работала, но была неидеальна. В ней было множество механических частей, контактные щетки быстро изнашивались, и общая надежность системы была так себе. Тем не менее это был лучший способ получить постоянный ток, который был нужен вам для зарядки аккумулятора и системы запуска автомобиля.

Так было до конца 1950-х годов, когда начала появляться твердотельная электроника, ставшая решением проблемы преобразования переменного тока в постоянный посредством кремниевых диодных выпрямителей.

Эти выпрямители тока (иногда называемые диодным мостом) показали себя с гораздо лучшей стороны в качестве преобразователей переменного тока в постоянный, что, в свою очередь, позволило использовать более простые, а значит, более надежные генераторы переменного тока в автомобилях.

Первым зарубежным автопроизводителем, который развил эту идею и вывел ее на рынок легковых автомобилей, был Chrysler, имевший опыт работы с выпрямителями и электронными регуляторами напряжения благодаря исследовательской работе, спонсируемой Министерством обороны США. В Википедии отмечается, что американская разработка «…повторяла разработку авторов из СССР», первая конструкция генератора переменного тока была представлена в Советском Союзе за шесть лет до этого. Единственным, но важным улучшением американцев стало применение кремниевых выпрямительных диодов вместо селеновых.

Смотрите также: Разряд автомобильного аккумулятора: причины и как его избежать

В СССР же, хоть и опоздали на 7 лет с введением в серию генераторов переменного тока на легковые автомобили, опередили весь мир в самой разработке новых типов генераторов. Еще в 1955 году на Горьковском автозаводе было выпущено 2.000 машин с альтернаторами вместо магнето.

«Одними из ведущих разработчиков, благодаря которым в СССР и на европейском континенте появилась первая серийная конструкция генераторов переменного тока, были Ю. А. Купеев (НИИ автоприборов) и В. И. Василевский (КЗАТЭ г. Самара)», – говорится на страницах Википедии.

Итог. Почему генераторы на авто вырабатывают переменный ток?

Ну, а мы завершаем наш рассказ. Первым легковым автомобилем, в базовой комплектации которого устанавливался генератор новой конструкции, стал Plymouth 1960 года выпуска. Некоторыми из наиболее очевидных преимуществ генератора было то, что на низкой скорости или на холостом ходу он по-прежнему производил достаточно тока, чтобы заряжать аккумулятор, что большинство генераторов того времени были не в состоянии сделать.

Оказалось, что альтернаторы, после того как был налажен массовый выпуск, производить дешевле, чем генераторы старой конструкции, они надежнее, выносливее и производят больше электричества на разных скоростях вращения коленчатого вала. Они сделали настолько большой шаг вперед, что все их плюсы запросто перекрывали единственный минус – они не могли производить постоянный ток.  Позиция закрепилась после того, как инженерами был разработан дешевый и надежный твердотельный выпрямитель.

Видите? В конце концов, в этом есть смысл!

Как работает генератор электричества? | MATARI.UA™

Генератор – устройство, которое преобразует механическую энергию в электрическую. Генерирование электроэнергии происходит за счет наличия магнитного поля, внутри которого крутится проволочная катушка. Ток вырабатывается в момент пересечения витков катушки и силовых линий магнита. Несмотря на то, что для простого обывателя это может звучать сложно, все гораздо проще, чем кажется.

Работу генератора вы даже можете воссоздать самостоятельно. Возьмите пару магнитов и направьте их разными полюсами друг к другу. Между магнитами поместите рамку из металла. К ее концу подключите обычную лампочку. Если начать эту рамку крутить, лампочка начнет светиться. Разумеется, это не та энергия, которую выдает бензиновый генератор 5 кВт, но для работы маломощной лампы ее достаточно.

По такому принципу и работает большинство генераторов электричества. Отличие лишь в том, что в установках система гораздо более сложная. Для лучшего понимания рассмотрим конструкцию станций.

Устройство генератора

Существует два типа конструкций.

• Магнитные полюса находятся в неподвижном состоянии. Между ними вращается якорь. Этот вариант описан выше.
• Магнитные полюса подвижные. Статор обездвижен.

Здесь речь шла о той части генератора, которая продуцирует электрическую энергию.

Так же конструкция включает в себя детали, которые отвечают за отвод электричества от агрегата: щетки, коллектор, соединительные детали катушек. Эти элементы доводят сгенерированный ток до электроприборов. В данном контексте они нас не интересуют.

Условно любую установку – будь то стационарный дизельный генератор или мобильный бензиновый – можно разделить на две части: подвижную и неподвижную.  Первая называется ротором, вторая – статором. Чаще всего ротор производится из сплошного железа, а наконечники его полюсов делаются из железа листового типа. Статор производится из отдельных листов, которые друг от друга изолированы.

Между наконечниками и статором целенаправленно делают зазор. Он способствует достижению предельно возможной магнитной индукции. Неслучайной является и форма наконечников. Она помогает деталям создавать ток, приближенный к синусоидальному, то есть к элементарному. Именно такое электричество приемлемо для приборов.

Генератор на одну и три фазы

Однофазный генератор имеет в конструкции одну катушку, которая постоянно вращается внутри магнитного поля. Данный вариант является подходящим для подавляющего большинства классических электрических приборов. Вывод: установки оптимальны для бытового использования.

Генератор на три фазы оснащается тремя одинаковыми катушками. Во время работы генератора один магнит прокручивается возле этих трех обмоток. Катушки располагаются на одинаковом расстоянии от магнита. Когда мимо каждой из них проходит магнитный полюс, катушки начинают генерировать одинаковый электрический ток.

Трехфазный генератор – это один из самых выгодных способов выработки электричества с экономической точки зрения. При правильном использовании он эффективно расходует топливо. Однако стоит обращать внимание на важные нюансы. Генератор на 3 фазы – это мощность и выгодность, но его не стоит покупать, если вы не используете трехфазные электрические приборы.

В таких установках мощность разделяется поровну на все фазы, ведь магнит проходит поэтапно через три катушки. Таким образом, подключив однофазный прибор, вы будете использовать лишь небольшую часть от той мощности, за которую заплатили. Топливо в это время будет расходоваться невыгодно: несмотря на то, что будет задействована одна фаза, нужно будет сжигать топливо в полном объеме для поддержания работы столь мощной установки.

Если же вы используете требовательное трехфазное оборудование, такой агрегат для вас просто незаменим. Он может обеспечить стабильную работу даже крупной промышленной аппаратуры.

Вывод прост: однофазный и трехфазный генератор работают по одному и тому же принципу, но во втором случае электричество поставляется к приборам по трем направлениям. Также генераторы на три фазы гораздо мощнее однофазных вариантов.

Как работает генератор для производства электроэнергии?

• Посмотреть увеличенное изображение

Как работает генератор?

Генератор преобразует механическую энергию в электрическую. Вы можете использовать свои генераторы во множестве приложений, включая портативные источники питания и резервные источники питания. Для питания фар на велосипеде можно использовать небольшие генераторы. А для очень крупных поставляют подавляющее большинство энергии в наши электросети.

Генераторы работают на дизельном топливе, бензине, пропане и даже на человеческой энергии. Несмотря на различные источники энергии, принцип работы большого дизельного генератора Caterpillar аналогичен принципу действия маленького генератора. Но как работает генератор для производства электроэнергии?

Оглавление

Возможно, вам будет полезно понять, что генераторы не столько производят электроэнергию, сколько облегчают ее. Это достигается с помощью электромагнитных принципов, впервые открытых Майклом Фарадеем в начале 1830-х годов. Работа Фарадея считалась очень важной. Говорят, Альберт Эйнштейн держал его фотографию на стене в своем кабинете.

Фарадей обнаружил, что при намотке двух изолированных витков провода на кольцо из железа и пропускании тока через один из них ток индуцируется во второй виток провода. Это основной принцип двигателей и генераторов по сей день. Это электромагнитная индукция.

Как компоненты генераторной установки работают вместе?

Компоненты генератора работают вместе, чтобы преобразовать механическую энергию в электричество. Для простоты мы используем двигатель в качестве источника механической энергии.

• Двигатель: Чем мощнее двигатель генератора, тем больше энергии он будет производить. Большие генераторы работают на дизельном топливе.
• Генератор переменного тока: Генератор переменного тока включает в себя неподвижный компонент, называемый статором, и второй подвижный компонент, называемый ротором. Именно ротор создает вращающееся магнитное поле одним из нескольких способов. Обычно это зависит от размера генератора. Например, большие генераторы создают магнитное поле за счет индукции. В небольших генераторах может использоваться постоянный магнит. В генераторах переменного тока также может использоваться возбудитель, питаемый от небольшого источника постоянного тока (DC) с использованием колец и щеток.
• Регулятор напряжения: Регулятор напряжения регулирует напряжение, создаваемое генератором.

Вы должны подробно прочитать о том, как функционируют компоненты дизельных, переменного, постоянного тока, электрических и ветряных генераторных установок.

Узнать больше о: Подержанные генераторы на продажу 

Как генераторы создают или производят электроэнергию?

Когда двигатель создает механическую энергию, регулятор напряжения работает с генератором в четырехступенчатом цикле, который продолжает повторяться до тех пор, пока не будет достигнута максимальная мощность. Сначала регулятор напряжения принимает небольшое количество переменного напряжения, затем преобразует его в постоянный ток, который посылает на вторичные обмотки возбуждения статора. Эти вторичные обмотки возбудителя теперь имитируют первичные обмотки статора, создавая дополнительное напряжение переменного тока. Существует связь между вторичными обмотками возбудителя и вращающимися выпрямителями. Он преобразует переменный ток от обмоток в постоянный ток, который направляется на ротор. Это создает электромагнитное поле, которое является частью существующего вращающегося магнитного поля ротора. Ротор индуцирует это более высокое напряжение переменного тока в обмотках статора, что, в свою очередь, создает более высокое напряжение переменного тока от генератора.

Цикл продолжается до тех пор, пока не будет достигнута максимальная мощность генератора. По мере увеличения мощности регулятор напряжения будет производить все меньше и меньше постоянного тока. При оптимальной мощности происходит только достаточное количество постоянного тока, чтобы поддерживать работу на полную мощность. Когда выход уменьшается, происходит добавление нагрузки. Например, срабатывает регулятор напряжения, вновь создавая цикл для поддержания уровня мощности на уровне мощности. Это будет продолжаться до тех пор, пока генератор не отключится намеренно из-за нехватки топлива или, возможно, из-за механической поломки.

Другие аспекты больших генераторов

Хотя вышеизложенное описывает принцип работы генератора, оно не включает все компоненты большого генератора, такого как Caterpillar 3512C. Помимо двигателя, генератора переменного тока и регулятора напряжения, генераторам нужен источник топлива, например, топливный бак вместе с топливной системой. Размер топливного бака определяет, как долго генератор будет вырабатывать энергию до заправки. Большим генераторам нужна система охлаждения и способ рассеивания выхлопных газов. Панель управления упрощает работу с генератором, а зарядное устройство всегда будет держать генератор в готовности, когда это необходимо. Генераторы обычно устанавливаются на раму определенного типа, подходящую для его размера. При принятии решения о том, какой генератор подходит для вашего конкретного применения, важно учитывать не только мощность, и мы можем помочь.

Независимо от того, ищете ли вы новый дизельный генератор или подержанный дизельный генератор, мы рекомендуем вам связаться с нами по адресу Central States Diesel Generators. Будь то подержанный генератор Caterpillar 3412 или новый дизельный генератор, просмотрите наш ассортимент и свяжитесь с нами, если у вас возникнут вопросы. Получите необходимую мощность с помощью дизельных генераторов в Центральных штатах.

Ознакомьтесь с нашим ассортиментом новых генераторов

Часто задаваемые вопросы о принципах работы генераторов

Токсичные выхлопы двигателя генератора содержат угарный газ, сильнодействующий яд, который может оказаться смертельным. Чтобы защитить себя и окружающих от того же, крайне важно разместить генератор на открытой площадке или в месте с хорошей вентиляцией.

Поражение электрическим током или поражение электрическим током — еще один потенциальный риск. Чтобы избежать травм, убедитесь, что генератор хранится в чистом и сухом месте и не подвергается воздействию дождя.

Когда генератор включен, он использует механическую энергию, поступающую от источника топлива, для принудительного движения электрических зарядов по внешней электрической цепи. Следовательно, можно сказать, что генератор не создает электрическую энергию, а просто преобразует механическую энергию в электрическую!

Панель управления действует как пользовательский интерфейс генератора. Он предлагает условия для всех электрических розеток и элементов управления. Некоторые из наиболее важных функций, предлагаемых панелью управления, включают:

• Электрический запуск и отключение
• Датчики двигателя
• Датчики генератора
• Переключатель фаз, переключатель частоты и переключатель управления двигателем

Потеря остаточного магнетизма является основной причиной того, что генератор не производит энергию. Это происходит в результате неиспользования генератора в течение длительного периода времени. Это также может произойти, когда генератор остается включенным в течение значительно длительного периода времени, ничего к нему не подключая.

Узнать больше о: Генераторы для продажи в CSDG

Вики по истории техники и технологий . Открытие Майклом Фарадеем электромагнитной индукции продемонстрировало способ создания простого генератора, но потребность в таком устройстве была небольшой, пока не появились коммерческие технологии, использующие электричество, такие как освещение. Самые ранние коммерческие применения электричества, такие как телеграфия, системы дугового освещения и гальваническое покрытие металлов, использовали батареи в качестве источника энергии. Это был очень дорогой способ производства электроэнергии.

Динамо-машина в Уилмингтоне, Делавэр

Двигатель Грамма в шахте

В 1860-х и 1870-х годах многие изобретатели искали способы использования принципа индукции Фарадея для механического производства электроэнергии. Появились два вида генераторов. Первый тип представлял собой генератор постоянного тока (DC) электричества. Второй тип представлял собой генератор переменного тока (AC) электричества. По правде говоря, генератор постоянного тока может генерировать переменный ток, но он содержит простое устройство, называемое коммутатором, для преобразования переменного тока в постоянный. Коммутатор перенаправляет поток электронов внутри генератора постоянного тока, так что энергия, которая появляется на выходе, представляет собой пульсирующий прямой поток. Генератор переменного тока не нуждается в коммутаторе и генерирует переменный ток напрямую.

Дуговое освещение Динамо

Одним из наиболее важных изобретателей генераторов был немец Вернер фон Сименс, который разработал усовершенствованные генераторы постоянного тока и назвал их динамо-машинами. Еще лучший генератор был представлен французом Зенобом-Теофилем Граммом в 1867 году, который производил значительно более высокое напряжение, чем предыдущие попытки. В 1871 году он продемонстрировал действующую модель, и вместе с Ипполитом Фонтеном начал их изготовление. Динамо-машины Грамма генерировали переменный ток и широко использовались в системах дугового освещения. Однако в 1872 году фон Сименс снова появился и изобрел то, что по сути является современным типом динамо-машины, называемой машиной с барабанным якорем, которая была более эффективной конструкцией.

Станция Pearl Street

Генераторы переменного и постоянного тока использовались с 1870-х годов. Например, генераторы переменного тока использовались в наружном дуговом освещении, известном как свеча Яблочкова. Однако в конце 1870-х годов, когда Томас Эдисон разработал свою весьма успешную систему электрического освещения, он использовал генераторы постоянного тока. Основная причина такого выбора заключалась в том, что Эдисон хотел использовать электроэнергию как для освещения (для чего вполне подходил переменный ток), так и для работы электродвигателей. В то время не было хорошего электродвигателя переменного тока, поэтому единственным вариантом был постоянный ток. В 1882 году Эдисон установил генераторы постоянного тока на станции Перл-стрит в Нью-Йорке, одной из первых коммерческих электростанций.

Когда в 1880-х годах электрическое освещение и централизованное распределение энергии стали приносить коммерческий успех, изобретатели начали искать способы распределения электроэнергии от центральной станции на большие расстояния. Система постоянного тока Эдисона была плохо приспособлена к этому, потому что он решил использовать 120-вольтовые лампы и двигатели. Гораздо более высокое напряжение было бы легче передавать по длинным проводам, потому что при низком напряжении большая часть энергии теряется в виде тепла. Станции Эдисона, такие как на Перл-стрит, могли находиться не более чем в миле от клиента. AC предложил альтернативу: способ генерировать при низком напряжении, «увеличить» напряжение для передачи с помощью простого устройства, называемого трансформатором, а затем «понизить» напряжение в помещении клиента.