Istilah "generasi" dalam kejuruteraan elektrik berasal dari bahasa Latin. Ia bermaksud "kelahiran". Berhubung dengan tenaga, kita boleh mengatakan bahawa penjana dipanggil peranti teknikal terlibat dalam penjanaan elektrik.

Perlu diingatkan bahawa arus elektrik boleh dihasilkan dengan menukar pelbagai jenis tenaga, contohnya:

kimia;

cahaya;

terma dan lain-lain.

Dari segi sejarah, penjana adalah struktur yang menukar tenaga kinetik putaran kepada elektrik.

Mengikut jenis elektrik yang dihasilkan, penjana adalah:

1. arus terus;

2. pembolehubah.

Undang-undang fizikal yang memungkinkan untuk mencipta pemasangan elektrik moden untuk menjana elektrik melalui transformasi tenaga mekanikal telah ditemui oleh saintis Oersted dan Faraday.

Dalam reka bentuk mana-mana penjana, ia direalisasikan apabila arus elektrik teraruh dalam bingkai tertutup kerana persilangannya dengan medan magnet berputar, yang dicipta dalam model yang dipermudahkan. kegunaan isi rumah atau belitan pengujaan pada produk industri berkuasa tinggi.

Apabila bingkai berputar, magnitud fluks magnet berubah.

Daya gerak elektrik teraruh dalam gegelung bergantung pada kadar perubahan fluks magnet yang melalui bingkai dalam gelung tertutup S, dan berkadar terus dengan nilainya. Semakin cepat rotor berputar, semakin tinggi voltan yang dihasilkan.

Untuk mencipta litar tertutup dan mengalirkan arus elektrik daripadanya, adalah perlu untuk mencipta pengumpul dan pemasangan berus yang memastikan sentuhan berterusan antara bingkai berputar dan bahagian pegun litar.

Oleh kerana reka bentuk berus pegas, yang ditekan pada plat komutator, arus elektrik dihantar ke terminal output, dan daripadanya ia kemudian mengalir ke rangkaian pengguna.

Prinsip operasi penjana DC yang paling mudah

Apabila bingkai berputar mengelilingi paksinya, bahagian kiri dan kanannya secara kitaran melepasi berhampiran kutub selatan atau utara magnet. Di dalamnya, setiap kali arah arus berubah ke arah yang bertentangan sehingga pada setiap kutub mereka mengalir ke satu arah.

Untuk mencipta arus terus dalam litar keluaran, separa cincin dicipta pada nod pengumpul untuk setiap separuh daripada penggulungan. Berus bersebelahan dengan cincin menghilangkan potensi hanya tandanya: positif atau negatif.

Oleh kerana cincin separuh bingkai berputar terbuka, detik tercipta di dalamnya apabila arus mencapai nilai maksimum atau hilang. Untuk mengekalkan bukan sahaja arah, tetapi juga nilai malar voltan yang dihasilkan, bingkai dibuat menggunakan teknologi yang disediakan khas:

ia tidak menggunakan satu pusingan, tetapi beberapa - bergantung pada nilai voltan yang dirancang;

bilangan bingkai tidak terhad kepada satu salinan: mereka cuba menjadikannya mencukupi untuk mengekalkan penurunan voltan secara optimum pada tahap yang sama.

Untuk penjana DC, belitan rotor terletak di dalam slot. Ini membolehkan anda mengurangkan kehilangan medan elektromagnet teraruh.

Ciri reka bentuk penjana DC

Elemen utama peranti ialah:

bingkai kuasa luaran;

tiang magnet;

pemegun;

pemutar berputar;

unit pensuisan dengan berus.

Badan diperbuat daripada aloi keluli atau besi tuang untuk memberikan kekuatan mekanikal kepada struktur keseluruhan. Tugas tambahan perumah ialah penghantaran fluks magnet antara kutub.

Tiang magnet dilekatkan pada perumah dengan stud atau bolt. Penggulungan dipasang pada mereka.

Stator, juga dipanggil kuk atau teras, diperbuat daripada bahan feromagnetik. Penggulungan gegelung pengujaan diletakkan di atasnya. Teras pemegun dilengkapi dengan kutub magnet yang membentuk medan daya magnetnya.

Rotor mempunyai sinonim: anchor. Teras magnetnya terdiri daripada plat berlamina, yang mengurangkan pembentukan arus pusar dan meningkatkan kecekapan. Alur teras mengandungi rotor dan/atau belitan pengujaan diri.

Menukar nod dengan berus boleh mempunyai kuantiti yang berbeza tiang, tetapi ia sentiasa gandaan dua. Bahan berus biasanya grafit. Plat pengumpul diperbuat daripada tembaga, sebagai logam yang paling optimum sesuai untuk sifat elektrik kekonduksian semasa.

Terima kasih kepada penggunaan komutator, isyarat berdenyut dijana pada terminal keluaran penjana DC.

Jenis utama reka bentuk penjana DC

Bergantung pada jenis bekalan kuasa kepada penggulungan pengujaan, peranti dibezakan:

1. dengan pengujaan diri;

2. bekerja atas dasar rangkuman bebas.

Produk pertama boleh:

gunakan magnet kekal;

atau kerja daripada sumber luar, cth. bateri, turbin angin...

Penjana dengan pensuisan bebas beroperasi daripada belitan mereka sendiri, yang boleh disambungkan:

secara berurutan;

shunt atau pengujaan selari.

Salah satu pilihan untuk sambungan sedemikian ditunjukkan dalam rajah.

Contoh penjana DC ialah reka bentuk yang sebelum ini sering digunakan dalam aplikasi automotif. Strukturnya adalah sama seperti motor tak segerak.

Struktur pengumpul sedemikian mampu beroperasi dalam mod enjin atau penjana secara serentak. Disebabkan ini, mereka telah meluas dalam kereta hibrid sedia ada.

Proses pembentukan tindak balas penambat

Ia berlaku dalam mod bergerak terbiar di tetapan yang salah daya tekanan berus, mewujudkan mod geseran yang tidak optimum. Ini mungkin mengakibatkan pengurangan medan magnet atau kebakaran akibat peningkatan penjanaan percikan.

Cara untuk mengurangkannya ialah:

pampasan medan magnet dengan menyambungkan tiang tambahan;

melaraskan anjakan kedudukan berus komutator.

Kelebihan Penjana DC

Ini termasuk:

tiada kerugian akibat histerisis dan pembentukan arus pusar;

bekerja di keadaan yang melampau;

berat berkurangan dan dimensi kecil.

Prinsip operasi penjana paling mudah arus ulang alik

Di dalam reka bentuk ini semua bahagian yang sama digunakan seperti dalam analog sebelumnya:

medan magnet;

bingkai berputar;

unit pengumpul dengan berus untuk saliran semasa.

Perbezaan utama terletak pada reka bentuk unit komutator, yang dibuat sedemikian rupa sehingga apabila bingkai berputar melalui berus, sentuhan sentiasa dibuat dengan separuh bingkainya tanpa mengubah kedudukannya secara kitaran.

Disebabkan ini, arus, berubah mengikut undang-undang harmonik dalam setiap separuh, dihantar sama sekali tidak berubah ke berus dan kemudian melaluinya ke litar pengguna.

Sememangnya, bingkai dicipta dengan menggulung bukan satu pusingan, tetapi bilangan lilitan yang dikira untuk mencapai voltan optimum.

Oleh itu, prinsip operasi penjana arus terus dan ulang alik adalah perkara biasa, dan perbezaan reka bentuk terletak pada pembuatan:

unit pengumpul rotor berputar;

konfigurasi belitan pada pemutar.

Ciri reka bentuk penjana arus ulang alik industri

Mari kita pertimbangkan bahagian utama penjana aruhan industri, di mana pemutar menerima gerakan putaran dari turbin berdekatan. Reka bentuk stator termasuk elektromagnet (walaupun medan magnet boleh dicipta oleh satu set magnet kekal) dan penggulungan rotor dengan nombor tertentu berpusing.

Daya gerak elektrik teraruh di dalam setiap pusingan, yang ditambah secara berurutan dalam setiap satu daripadanya dan membentuk di terminal keluaran jumlah nilai voltan yang dibekalkan kepada litar kuasa pengguna yang disambungkan.

Untuk meningkatkan amplitud EMF pada output penjana, reka bentuk khas sistem magnet digunakan, diperbuat daripada dua teras magnet melalui penggunaan gred khas keluli elektrik dalam bentuk plat berlapis dengan alur. Penggulungan dipasang di dalamnya.

Perumahan penjana mengandungi teras pemegun dengan slot untuk menampung penggulungan yang mencipta medan magnet.

Rotor berputar pada galas juga mempunyai litar magnet dengan alur, di dalamnya dipasang belitan yang menerima emf teraruh. Biasanya, arah mendatar dipilih untuk meletakkan paksi putaran, walaupun terdapat reka bentuk penjana dengan susunan menegak dan reka bentuk galas yang sepadan.

Jurang sentiasa dibuat antara stator dan rotor, yang diperlukan untuk memastikan putaran dan mengelakkan kesesakan. Tetapi, pada masa yang sama, terdapat kehilangan tenaga aruhan magnetik. Oleh itu, mereka cuba menjadikannya seminimum mungkin, secara optimum dengan mengambil kira kedua-dua keperluan ini.

Penguja, terletak pada aci yang sama dengan pemutar, adalah penjana elektrik arus terus dengan kuasa yang agak rendah. Tujuannya: untuk membekalkan tenaga elektrik kepada belitan penjana kuasa dalam keadaan teruja bebas.

Penguja sedemikian paling kerap digunakan dengan reka bentuk turbin atau penjana elektrik hidraulik apabila mencipta utama atau kaedah sandaran keterujaan.

Gambar penjana industri menunjukkan lokasi gelang komutator dan berus untuk mengumpul arus daripada struktur pemutar berputar. Semasa operasi, unit ini mengalami mekanikal dan berterusan beban elektrik. Untuk mengatasinya, struktur kompleks dicipta, yang semasa operasi memerlukan pemeriksaan berkala dan langkah pencegahan.

Untuk mengurangkan kos operasi yang dicipta, satu lagi teknologi alternatif, yang juga menggunakan interaksi antara medan elektromagnet berputar. Hanya magnet kekal atau elektrik diletakkan pada pemutar, dan voltan dikeluarkan dari belitan pegun.

Apabila mencipta litar sedemikian, reka bentuk sedemikian boleh dipanggil istilah "alternator". Ia digunakan dalam penjana segerak: frekuensi tinggi, kereta, pada lokomotif diesel dan kapal, pemasangan penjana kuasa tenaga untuk penghasilan tenaga elektrik.

Ciri-ciri penjana segerak

Prinsip operasi

Nama dan ciri tersendiri tindakan terletak pada penciptaan sambungan tegar antara frekuensi pembolehubah daya elektromotif teraruh dalam belitan stator "f" dan dengan putaran pemutar.

Penggulungan tiga fasa dipasang di stator, dan pada pemutar terdapat elektromagnet dengan teras dan penggulungan pengujaan, dikuasakan dari litar DC melalui pemasangan komutator berus.

Rotor digerakkan ke putaran oleh sumber tenaga mekanikal - motor pemacu - pada kelajuan yang sama. Medan magnetnya membuat pergerakan yang sama.

Daya elektromotif dengan magnitud yang sama, tetapi beralih sebanyak 120 darjah ke arah, teraruh dalam belitan stator, mewujudkan sistem simetri tiga fasa.

Apabila disambungkan ke hujung belitan litar pengguna, arus fasa dalam litar mula bertindak, yang membentuk medan magnet yang berputar dengan cara yang sama: serentak.

Bentuk isyarat keluaran EMF teraruh hanya bergantung pada hukum taburan vektor aruhan magnet di dalam celah antara kutub pemutar dan plat pemegun. Oleh itu, mereka berusaha untuk mencipta reka bentuk sedemikian apabila magnitud aruhan berubah mengikut undang-undang sinusoidal.

Apabila jurang telah ciri kekal, maka vektor aruhan magnet di dalam celah dicipta dalam bentuk trapezium, seperti yang ditunjukkan dalam graf baris 1.

Jika bentuk tepi pada tiang dibetulkan kepada serong dengan jurang berubah kepada nilai maksimum, maka bentuk taburan sinusoidal boleh dicapai, seperti yang ditunjukkan oleh garis 2. Teknik ini digunakan dalam amalan.

Litar pengujaan untuk penjana segerak

Daya magnetomotif yang timbul pada penggulungan pengujaan "OB" pemutar mencipta medan magnetnya. Untuk tujuan ini, terdapat pelbagai reka bentuk penguja DC berdasarkan:

1. kaedah hubungan;

2. kaedah tanpa sentuh.

Dalam kes pertama, penjana berasingan digunakan, dipanggil penguja "B". Penggulungan medannya dikuasakan oleh penjana tambahan mengikut prinsip pengujaan selari, dipanggil sub-penguja "PV".

Semua rotor diletakkan pada aci biasa. Disebabkan ini, mereka berputar betul-betul sama. Rheostat r1 dan r2 berfungsi untuk mengawal arus dalam litar exciter dan subexciter.

Dengan kaedah tanpa sentuh Tiada gelang gelincir rotor. Dipasang terus di atasnya penggulungan tiga fasa patogen. Ia berputar serentak dengan pemutar dan menghantar arus terus elektrik melalui penerus putaran bersama terus ke penggulungan penguja "B".

Jenis litar tanpa sentuh ialah:

1. sistem pengujaan sendiri daripada belitan statornya sendiri;

2. skim automatik.

Dengan kaedah pertama voltan daripada belitan stator dibekalkan kepada pengubah injak turun, dan kemudian kepada penerus semikonduktor "PP", yang menjana arus terus.

Dalam kaedah ini, pengujaan awal dicipta kerana fenomena kemagnetan sisa.

Skim automatik untuk mencipta pengujaan diri termasuk penggunaan:

pengubah voltan TN;

pengatur pengujaan automatik AVR;

pengubah semasa CT;

pengubah penerus VT;

penukar thyristor TP;

Unit perlindungan BZ.

Keanehan penjana tak segerak

Perbezaan asas antara reka bentuk ini ialah ketiadaan sambungan tegar antara kelajuan pemutar (nr) dan EMF teraruh dalam belitan (n). Selalu ada perbezaan antara mereka, yang dipanggil "slip". Ia ditetapkan huruf latin“S” dan dinyatakan dengan formula S=(n-nr)/n.

Apabila beban disambungkan kepada penjana, tork brek dicipta untuk memutarkan rotor. Ia menjejaskan kekerapan EMF yang dihasilkan dan mencipta gelinciran negatif.

Struktur pemutar penjana tak segerak dibuat:

litar pintas;

fasa;

hampa.

Penjana tak segerak boleh mempunyai:

1. pengujaan bebas;

2. pengujaan diri.

Dalam kes pertama ia digunakan sumber luar voltan AC, dan dalam kedua - penukar semikonduktor atau kapasitor dalam primer, sekunder atau kedua-dua jenis litar.

Oleh itu, penjana AC dan DC mempunyai banyak ciri-ciri biasa dalam prinsip pembinaan, tetapi berbeza dalam reka bentuk elemen tertentu.

Penjana kereta, yang pastinya merupakan sebahagian daripada peralatan mana-mana kenderaan, boleh dibandingkan dengan peranan loji kuasa dalam membekalkan tenaga kepada keperluan ekonomi negara.

Ia adalah sumber utama (semasa enjin hidup) sumber elektrik dalam kereta dan direka bentuk melaluinya wayar elektrik, menjerat keseluruhan kereta dari dalam, mengekalkan voltan tertentu dan stabil rangkaian elektrik kenderaan. Prinsip operasi penjana kereta adalah berdasarkan perwakilan teori operasi klasik penjana elektrik, mengubah jenis tenaga bukan elektrik kepada tenaga elektrik.

Dalam kes khusus penjana kereta, penjanaan tenaga elektrik berlaku melalui transformasi pergerakan putaran mekanikal aci engkol unit motor.

Prinsip operasi am

Premis teori yang mendasari operasi penjana elektrik adalah berdasarkan kes yang terkenal aruhan elektromagnet, menukar satu jenis tenaga (mekanikal) kepada yang lain (elektrik). Kesan ini nyata apabila wayar kuprum diletakkan dalam bentuk gegelung dan diletakkan dalam medan magnet dengan magnitud berubah-ubah.

Ini menyumbang kepada kemunculan daya gerak elektrik dalam wayar, yang menggerakkan elektron. Pergerakan zarah elektrik ini menjana masuk, dan pada sambungan terminal wayar muncul voltan elektrik, tahap secara langsung bergantung pada kelajuan perubahan medan magnet. Voltan ulang-alik yang dihasilkan mesti dibekalkan kepada rangkaian luaran.

Dalam penjana kereta, untuk mencipta fenomena magnetik, belitan stator digunakan, di mana angker rotor berputar di bawah pengaruh medan. Pada aci angker terdapat belitan konduktif yang disambungkan kenalan khas dalam bentuk cincin. Sesentuh cincin ini juga dipasang pada aci dan berputar dengannya. Voltan elektrik dikeluarkan dari gelang menggunakan berus konduktif dan tenaga yang dijana dibekalkan kepada pengguna elektrik kenderaan.

Penjana dimulakan dengan menggunakan tali pinggang pemacu dari roda geseran aci engkol unit motor, yang dimulakan dari sumber bateri. Untuk memastikan transformasi berkesan tenaga yang dihasilkan, diameter takal penjana mestilah lebih kecil diameternya daripada roda geseran aci engkol. Ini memastikan kelajuan aci yang lebih tinggi bagi set penjanaan. Di bawah keadaan ini, ia beroperasi dengan peningkatan kecekapan dan menyediakan ciri-ciri semasa yang meningkat.

Keperluan

Untuk menyediakan kerja selamat dalam julat tertentu ciri-ciri keseluruhan kompleks peranti elektrik, operasi penjana kereta mesti memuaskan tinggi parameter teknikal dan menjamin penjanaan tahap voltan yang stabil dari semasa ke semasa.

Keperluan utama untuk penjana kereta ialah penjanaan arus yang stabil dengan ciri kuasa yang diperlukan. Parameter ini direka untuk menyediakan:

• mengecas semula;
• operasi serentak semua peralatan elektrik yang terlibat;
• voltan sesalur yang stabil julat yang luas perubahan dalam kelajuan putaran aci pemutar dan beban bersambung secara dinamik;

Sebagai tambahan kepada parameter di atas, penjana direka bentuk dengan mengambil kira operasinya di bawah keadaan beban kritikal dan mesti mempunyai perumahan yang tahan lama, ringan dan mempunyai dimensi keseluruhan yang boleh diterima, dan mempunyai tahap gangguan radio industri yang rendah dan boleh diterima.

Reka bentuk dan reka bentuk penjana kereta

Pengikat

Penjana kereta boleh didapati dengan mudah di dalam petak enjin dengan mengangkat hud. Di sana ia diikat dengan bolt dan sudut khas ke hadapan enjin. Badan penjana mengandungi kaki pelekap dan mata ketegangan untuk peranti.

Bingkai

Hampir semua unit unit dipasang di dalam kotak perumahan penjana. Ia dihasilkan menggunakan logam aloi ringan berasaskan aluminium, yang sangat baik untuk tugas pelesapan haba. Reka bentuk perumahan adalah gabungan dua bahagian utama:

• penutup hadapan dari sisi gelang slip;
• penutup hujung sisi pemacu;

Penutup hadapan mengandungi berus, pengatur voltan dan jambatan penerus. Tudung digabungkan menjadi struktur perumahan tunggal menggunakan bolt khas.

Permukaan dalaman penutup membetulkan permukaan luar stator, memastikan kedudukannya. Juga komponen struktur penting struktur perumahan ialah galas hadapan dan belakang, yang menyediakan keadaan operasi yang sesuai untuk pemutar dan mengikatnya pada penutup.

pemutar

Reka bentuk pemasangan rotor terdiri daripada litar elektromagnet dengan penggulungan pengujaan yang dipasang pada aci sokongan. Aci itu sendiri diperbuat daripada keluli aloi yang ditambah dengan bahan tambahan plumbum.

Gelang gelincir tembaga dan sesentuh berus pegas khas juga dipasang pada aci pemutar. Gelang gelincir bertanggungjawab untuk membekalkan arus ke pemutar.

Stator

Pemasangan stator adalah struktur yang terdiri daripada teras dengan banyak slot (dalam kebanyakan kes yang digunakan, bilangannya ialah 36), di mana lilitan tiga belitan diletakkan, mempunyai sentuhan elektrik antara satu sama lain sama ada dalam "bintang" atau dalam corak "segi tiga". Teras, juga dipanggil litar magnet, dibuat dalam bentuk bulatan sfera berongga dari plat logam, diikat bersama dengan rivet atau dikimpal ke dalam blok monolitik tunggal.

Untuk meningkatkan tahap kekuatan medan magnet pada belitan stator semasa pengeluaran plat ini, besi pengubah dengan parameter magnet dipertingkatkan digunakan.

Pengatur voltan

Unit elektronik ini direka bentuk untuk mengimbangi ketidakstabilan putaran aci pemutar, yang disambungkan ke aci engkol unit kuasa kenderaan, yang beroperasi pada pelbagai variasi kelajuan. Pengatur voltan disambungkan kepada pengumpul arus grafit dan membantu menstabilkan voltan keluaran malar yang diberikan kepada rangkaian elektrik mesin. Ini memastikan operasi peralatan elektrik tidak terganggu.

Menurut penyelesaian reka bentuk mereka, pengawal selia dibahagikan kepada dua kumpulan:

• diskret;
• integral;

Jenis pertama termasuk unit elektronik, pada papan struktur yang mana elemen radio dipasang, dibangunkan menggunakan teknologi diskret (berpakej), dicirikan oleh susunan unsur ketumpatan yang tidak optimum.

Jenis kedua termasuk kebanyakan unit peraturan voltan elektronik moden, dibangunkan dengan mengambil kira kaedah integral mengatur unsur radio yang dibuat berdasarkan teknologi mikroelektronik filem nipis.

Penerus

Disebabkan oleh fakta bahawa fungsi instrumen on-board yang betul memerlukan tekanan berterusan, output penjana kuasa rangkaian kenderaan melalui unit elektronik yang dipasang pada diod penerus berkuasa.

Penerus 3 fasa ini, yang terdiri daripada enam diod semikonduktor, tiga daripadanya disambungkan ke terminal negatif (tanah), dan tiga lagi disambungkan ke terminal positif penjana, direka untuk mengubah voltan berselang-seli kepada voltan langsung. Secara fizikal, blok penerus terdiri daripada sink haba logam berbentuk ladam dengan diod penerus diletakkan di atasnya.

Unit berus

Pemasangan ini mempunyai rupa struktur plastik dan direka untuk memindahkan voltan ke gelang gelincir. Ia mengandungi beberapa elemen di dalam perumah, yang utamanya ialah sesentuh gelongsor berus pegas. Mereka datang dalam dua pengubahsuaian:

• elektrografit;
• tembaga-grafit (lebih tahan haus).

Secara struktur, pemasangan berus sering dibuat dalam satu blok dengan pengatur voltan.

Sistem penyejuk

Penyingkiran haba berlebihan yang dijana di dalam perumahan penjana disediakan oleh kipas yang dipasang pada aci pemutarnya. Penjana di mana berus, pengawal voltan dan unit penerus diletakkan di luar, di luar badannya dan dilindungi oleh selongsong khas, dibawa pergi Udara segar melalui slot penyejukan khas di dalamnya.

Pendesak penyejukan luaran penjana

Peranti reka bentuk klasik, dengan penempatan komponen yang disebutkan di atas di dalam perumahan penjana, memastikan bekalan segar aliran udara dari sisi gelang slip.

Mod pengendalian

Untuk memahami prinsip operasi penjana kereta, adalah perlu untuk memahami mod pengendaliannya.

• tempoh permulaan enjin dihidupkan;
• mod pengendalian enjin.

Pada saat permulaan enjin dihidupkan, pengguna utama dan satu-satunya pengguna yang menggunakan tenaga elektrik ialah pemula. Penjana belum lagi terlibat dalam proses penjanaan tenaga, dan bekalan elektrik pada masa ini hanya disediakan oleh bateri. Oleh kerana arus yang digunakan dalam litar ini sangat tinggi dan boleh mencapai ratusan ampere, tenaga elektrik yang disimpan sebelum ini digunakan secara intensif.

Selepas proses permulaan selesai, enjin kembali ke mod operasi, dan penjana menjadi pembekal kuasa sepenuhnya. Ia menjana arus yang diperlukan untuk berfungsi pelbagai peralatan elektrik yang disambungkan kepada kerja. Bersama-sama dengan fungsi ini, penjana mengecas bateri semasa enjin dihidupkan.

Selepas bateri mencapai tahap yang diperlukan, keperluan untuk mengecas semula dikurangkan, penggunaan semasa menurun dengan ketara, dan penjana terus menyokong operasi hanya peralatan elektrik. Apabila pengguna elektrik intensif sumber lain mula beroperasi, kuasa penjana pada masa tertentu mungkin tidak mencukupi untuk menyediakan jumlah beban dan kemudian dalam kerja am bateri dihidupkan, operasi yang dalam mod ini dicirikan oleh kehilangan cas yang cepat.

Kesimpulan

Penjana kereta direka bentuk dan direka untuk menggerakkan peralatan elektrik standard dan mengubah tenaga mekanikal aci engkol unit kuasa kepada tenaga elektrik.

Penjana terletak di bawah hud di hadapan enjin. Reka bentuk penjana mengandungi komponen utama - perumahan, stator, rotor, galas, pengatur voltan, jambatan penerus, pemasangan berus dan kipas.

Untuk memastikan operasi yang betul bagi semua peralatan elektrik Sebuah kereta memerlukan pengeluaran arus elektrik yang stabil, yang merupakan fungsi utama alternator kereta.

Alternator kereta

Sebenarnya, penjana tidak menjana arus sendiri, tetapi hanya menukarnya daripada tenaga mekanikal yang dihasilkan media luaran, menjadi tenaga elektrik.

Tujuan alternator

Litar alternator digunakan dalam kereta kerana arus ulang alik mampu memaksimumkan keperluan elektrik komponen utama kereta. Untuk mengasimilasikan prinsip operasi alternator, kita mesti pertimbangkan dahulu apakah itu arus ulang alik.

Arus ulang alik boleh dihasilkan dengan meletakkan konduktor logam lurus di antara dua magnet kekutuban yang berbeza. Putaran konduktor melalui daya luaran mengikut arah jam menggalakkan pembentukan teraruh cas elektrik apabila melintasi garisan magnetik. Oleh itu, penjanaan arus ulang alik dalam penjana berlaku mengikut prinsip aruhan elektromagnet, tetapi untuk menukarnya menjadi arus yang stabil pada magnitud yang diperlukan, perlu dipertimbangkan peranti alternator.

Prinsip kerja alternator

Elemen struktur penting penjana termasuk:

• Takal;
• Perumahan penjana yang terdiri daripada dua penutup;
• Pemutar dan pemegun;
• Penerus;
• Pengawal selia voltan;
• Unit berus.

Takal bertindak sebagai rod untuk mengikat semua komponen struktur penjana. Juga, melalui pergerakan putaran, ia menghantar tenaga mekanikal dari enjin ke pemutar penjana. Takal digerakkan melalui enjin oleh tali pinggang V.

Reka Bentuk Alternator

Rotor adalah aci keluli dengan penggulungan pengujaan tembaga, yang disambungkan ke jari kenalan dengan petunjuk khas. Penggulungan medan diliputi pada kedua-dua belah oleh sesendal keluli dalam bentuk mahkota dengan tonjolan berbentuk baji yang terletak ke arah satu sama lain. Unjuran dua sesendal mencipta medan magnet bertentangan yang tertinggal walaupun tiada arus dalam belitan. Ini memastikan pengujaan diri penjana hanya apabila berfrekuensi tinggi putaran enjin, yang mustahil apabila menghidupkan enjin. Atas sebab ini, arus kecil dari bateri juga dibekalkan kepada belitan rotor. Selepas sampai nilai kerja voltan dalam belitan rotor, kuasa bateri terputus dan penjana terus beroperasi dalam mod pengujaan sendiri.

Fluks magnet yang dihasilkan oleh belitan pemutar diarahkan ke stator, yang terdiri daripada kepingan keluli dalam bentuk tiub dengan alur berongga. Di dalam alur terdapat penggulungan tembaga tiga fasa, berkat fluks magnet ditukar menjadi voltan elektrik yang kuat. Di sini anda boleh mengukur Impedans litar AC. Tentukan tindakan sebenar Litar AC dengan rintangan aktif adalah mungkin terima kasih kepada data tentang penukaran tenaga elektrik kepada jenis lain, contohnya haba (konduktor pemanasan) atau kimia (mengecas bateri).

Penggulungan stator tiga fasa dibuat menggunakan teknologi khas, dan belitan fasa individu disambungkan ke dalam "segi tiga" atau "bintang". Dalam alternator kereta, keutamaan diberikan kepada belitan delta kerana ciri kuasanya. Kekuatan semasa dalam reka bentuk "segi tiga" hampir 2 kali kurang daripada arus dalam "bintang" dengan nilai yang sama fluks magnet keluar dari pemutar. Jadi, untuk penjana berkuasa, penggulungan stator mengikut prinsip "segi tiga" membolehkan anda menukar nilai semasa dengan lebih tepat, mengelakkan overvoltage unit asas dan memanjangkan hayat perkhidmatan elemen.

Prinsip operasi alternator menganggap makanan berterusan atas kapal dan sistem elektronik auto. Atas sebab ini, arus yang dijana oleh belitan stator secara berterusan memancarkan peralatan elektrik melalui penerus. Unit penerus terdiri daripada enam kuasa dan dua diod tambahan yang dipasang pada plat sink haba. Tiga daripada enam diod kuasa bercas positif, selebihnya bercas negatif. Diod semikonduktor tidak memberikan rintangan yang ketara dan tidak mengalirkan arus ke arah yang bertentangan.

Reka bentuk pemasangan berus adalah elemen plastik dengan berus yang memberikan sentuhan dengan cincin atau pin kenalan pemutar. Berus unit membantu melindungi bahagian bergerak rotor dan takal daripada haus pramatang.

Memandangkan apa bagaimana alternator berfungsi?, adalah bernilai menyebut sistem pemasangan penjana. Fungsi ini dilakukan oleh perumahan penjana, yang terdiri daripada dua penutup. Yang pertama, yang dipasang pada takal dan bahagian pemutar, mengikat penjana ke enjin dan mengamankan pemegun dan galas pemutar. Penutup belakang, terletak berhampiran gelang gelincir dan pemasangan berus, bukan sahaja melaksanakan fungsi di atas. Ia juga menempatkan pelurus dan berus.

Aplikasi dan sifat penjana arus ulang alik

Setelah mempertimbangkan isu tersebut, bagaimana alternator berfungsi, mari kita beralih kepada keperluan untuk komponen asas kereta ini. Oleh kerana bateri kereta moden sangat sensitif terhadap perubahan voltan, penjana mesti mempunyai sifat berikut:

• Kekalkan bekalan arus elektrik yang berterusan untuk mengelakkan pelepasan progresif bateri;
• Memastikan kestabilan arus yang dihasilkan tanpa titis dan lonjakan;
• Kawal selia kekuatan arus yang dijana tanpa mengira kelajuan enjin;
• Bekalkan elektrik kepada peranti yang beroperasi dan sentiasa cas semula bateri.

Penjana elektrik ialah mesin atau pemasangan yang direka untuk menukar tenaga bukan elektrik kepada tenaga elektrik: mekanikal kepada elektrik, kimia kepada elektrik, haba kepada elektrik, dsb. Hari ini, apabila kita menyebut perkataan "penjana", kita biasanya bermaksud penukar tenaga mekanikal.tenaga – menjadi tenaga elektrik.

Ini boleh menjadi penjana mudah alih diesel atau petrol, penjana loji kuasa nuklear, penjana kereta, penjana buatan sendiri daripada motor elektrik tak segerak, atau penjana berkelajuan rendah untuk kincir angin berkuasa rendah. Pada akhir artikel kita akan melihat dua penjana yang paling biasa sebagai contoh, tetapi pertama-tama kita akan bercakap tentang prinsip operasi mereka.

Satu cara atau yang lain, dari sudut pandangan fizikal, prinsip operasi setiap penjana mekanikal adalah sama: apabila, apabila garis medan magnet melintasi konduktor, emf teraruh berlaku dalam konduktor ini. Sumber daya yang membawa kepada pergerakan bersama konduktor dan medan magnet boleh menjadi pelbagai proses, tetapi sebagai hasilnya, ia sentiasa perlu untuk mendapatkan emf dan arus daripada penjana untuk menggerakkan beban.

Prinsip pengendalian penjana elektrik - Hukum Faraday

Prinsip operasi penjana elektrik telah ditemui pada tahun 1831 oleh ahli fizik Inggeris Michael Faraday. Prinsip ini kemudiannya dipanggil hukum Faraday. Ia terletak pada hakikat bahawa apabila konduktor melintasi medan magnet secara berserenjang, perbezaan potensi timbul pada hujung konduktor ini.

Penjana pertama dibina oleh Faraday sendiri mengikut prinsip yang ditemuinya; ia adalah "cakera Faraday" - penjana unipolar di mana cakera tembaga berputar di antara kutub magnet ladam. Peranti menghasilkan arus yang ketara pada voltan rendah.

Kemudian didapati bahawa konduktor terlindung individu dalam penjana adalah jauh lebih berkesan dari sudut pandangan praktikal daripada cakera pengalir pepejal. Dan dalam penjana moden kini adalah belitan stator wayar yang digunakan (dalam kes demonstrasi paling mudah, gegelung wayar).

Alternator

Sebilangan besar penjana moden adalah penjana arus ulang alik segerak. Mereka mempunyai belitan angker pada stator, dari mana tenaga elektrik yang dihasilkan dikeluarkan. Pada pemutar terdapat belitan pengujaan, yang mana arus terus dibekalkan melalui sepasang gelang gelincir untuk menghasilkan medan magnet berputar dari pemutar berputar.

Disebabkan fenomena aruhan elektromagnet, apabila pemutar berputar dari pemacu luaran (contohnya, dari enjin pembakaran dalaman), fluks magnetnya secara bergantian melintasi setiap fasa belitan stator, dan dengan itu mendorong EMF di dalamnya.

Selalunya, terdapat tiga fasa, mereka secara fizikal disesarkan pada angker berbanding satu sama lain sebanyak 120 darjah, jadi arus sinusoidal tiga fasa diperolehi. Fasa boleh disambungkan dalam konfigurasi bintang atau delta untuk diperolehi.

Kekerapan EMF sinusoidal f adalah berkadar dengan kekerapan putaran pemutar: f = np/60, di mana - p ialah bilangan pasangan tambah magnet pemutar, n ialah bilangan pusingan pemutar seminit. Biasanya kelajuan maksimum putaran rotor - 3000 rpm. Jika anda menyambungkan penerus tiga fasa ke belitan stator penjana segerak sedemikian, anda akan mendapat penjana arus terus (dengan cara ini, semua penjana kereta berfungsi dengan cara ini).

Tiga mesin penjana segerak

Sudah tentu, penjana segerak klasik mempunyai satu kelemahan yang serius - pemutar mempunyai gelang gelincir dan berus bersebelahan dengannya. Berus percikan dan haus akibat geseran dan hakisan elektrik. Ini tidak dibenarkan dalam persekitaran yang meletup. Oleh itu, dalam penerbangan dan dalam penjana diesel, penjana segerak tidak bersentuhan, khususnya tiga mesin, adalah lebih biasa.

Peranti tiga mesin mempunyai tiga mesin dipasang dalam satu perumahan: pra-penguja, penguja dan penjana - pada aci biasa. Pra-penguja adalah penjana segerak, ia teruja oleh magnet kekal pada aci, voltan yang dihasilkannya dibekalkan kepada belitan stator penguja.

Stator penguja bertindak pada belitan pada pemutar yang disambungkan kepada penerus tiga fasa yang dipasang padanya, dari mana penggulungan pengujaan utama penjana dikuasakan. Penjana menjana arus dalam pemegunnya.

Penjana mudah alih gas, diesel dan petrol

Hari ini ia sangat biasa dalam isi rumah yang menggunakan enjin pembakaran dalaman sebagai enjin pemacu - enjin pembakaran dalaman yang menghantar putaran mekanikal ke pemutar penjana.

Penjana bahan api cecair mempunyai tangki bahan api, manakala penjana gas memerlukan bahan api untuk dibekalkan melalui saluran paip supaya gas kemudiannya dibekalkan ke karburetor, di mana ia bertukar menjadi komponen campuran bahan api.

Dalam semua kes, campuran bahan api dibakar dalam sistem omboh, memacu aci engkol. Ia serupa dengan cara enjin kereta berfungsi. Aci engkol memutarkan pemutar penjana segerak tanpa sentuh (alternator).

Andrey Povny

Seperti yang anda ketahui, apabila arus melalui konduktor (gegelung), medan magnet terbentuk. Sebaliknya, apabila konduktor bergerak ke atas dan ke bawah melalui garis medan magnet, daya gerak elektrik dihasilkan. Jika pergerakan konduktor perlahan, maka arus elektrik yang terhasil akan menjadi lemah. Nilai semasa adalah berkadar terus dengan kekuatan medan magnet, bilangan konduktor, dan, dengan itu, kelajuan pergerakannya.

Penjana arus paling ringkas terdiri daripada gegelung yang dibuat dalam bentuk dram di mana wayar dililitkan. Gegelung dilekatkan pada aci. Drum luka dawai juga dipanggil angker.

Untuk mengeluarkan arus daripada gegelung, hujung setiap wayar dipateri ke berus pengumpul arus. Berus ini mesti diasingkan sepenuhnya antara satu sama lain.

Alternator

Apabila angker berputar di sekeliling paksinya, daya gerak elektrik berubah. Apabila gegelung bertukar sembilan puluh darjah, arus adalah maksimum. Pada pusingan seterusnya ia jatuh kepada sifar.

Revolusi lengkap pusingan dalam penjana arus mencipta tempoh arus atau, dengan kata lain, arus ulang alik.

Suis digunakan untuk menghasilkan arus malar. Ia terdiri daripada cincin yang dipotong kepada dua bahagian, setiap satunya dilekatkan pada pusingan angker yang berbeza. Pada pemasangan yang betul bahagian cincin dan berus pengumpul arus, untuk setiap tempoh perubahan kekuatan semasa dalam peranti, semasa persekitaran luaran arus malar akan mengalir.

Penjana arus industri yang besar mempunyai angker pegun yang dipanggil stator. Rotor berputar di dalam stator, mewujudkan medan magnet.

Pastikan anda membaca artikel tentang penjana kereta:

Setiap kereta mempunyai penjana arus yang berjalan apabila kereta bergerak untuk membekalkan kuasa. tenaga elektrik bateri, sistem pencucuhan, lampu depan, radio, dsb. Penggulungan medan rotor adalah sumber medan magnet. Agar fluks magnet belitan medan dibekalkan kepada belitan stator tanpa kehilangan, gegelung diletakkan di dalam alur khas dalam struktur keluli.