Dit is een type elektrische machine die mechanische energie helpt omzetten in elektrische energie. De werking van stroomgeneratoren is gebaseerd op het principe van elektromagnetische inductie: elektromotorische kracht (EMF) wordt geïnduceerd in een draad die in een magnetisch veld beweegt.

Produceren huidige generator Kan niet alleen gelijkstroom, maar ook wisselstroom. In het Latijn betekent het woord generator producent.

De bekendste leveranciers van generatoren op de wereldmarkt zijn de volgende bedrijven: General Electric (GE), ABB, Siemens AG, Mecc Alte.

DC-generatoren.

Lange tijd was dit de enige soort bron voor het opwekken van elektriciteit elektrische generatoren.

Wisselstroom wordt geïnduceerd in de ankerwikkeling van een gelijkstroomgenerator en vervolgens door een elektromechanische gelijkrichter-collector omgezet in gelijkstroom. Vooral bij hoge rotatiesnelheden van het generatoranker gaat het proces van stroomrectificatie door de commutator gepaard met zeer frequente slijtage van de borstels en de commutator.

Variëren DC-generatoren door de aard van hun excitatie zijn ze zelf-excitatie en onafhankelijke excitatie. Een bekrachtigingswikkeling op de hoofdpolen is verbonden met een onafhankelijke stroombron in generatoren met elektromagnetische bekrachtiging.

Permanente magneten, waaruit de polen van de machine zijn gemaakt, wekken generatoren op met magneto-elektrische excitatie. DC-generatoren worden voornamelijk gebruikt in die industrieën waar DC de voorkeur verdient onder productieomstandigheden (elektrolyse- en metallurgische industrieën, schepen, transport, enz.). Gelijkstroomgeneratoren worden in energiecentrales gebruikt als gelijkstroombron en als opwekkers van synchrone generatoren.

Kan oplopen tot 10 Megawatt huidige generatorvermogen.

Bij een voldoende hoge spanning kunnen grote stromen worden verkregen wisselstroomdynamo's. Er worden momenteel verschillende soorten inductiegeneratoren onderscheiden.

Ze bestaan ​​uit een permanente magneet of elektromagneet die een magnetisch veld creëert en een wikkeling waarin een wisselende emf wordt geïnduceerd. Omdat de EMF die wordt geïnduceerd in in serie geschakelde windingen wordt opgeteld, zal de amplitude van de EMF in het inductieframe evenredig zijn met het aantal windingen daarin. Het is ook bij elke winding evenredig met de amplitude van de wisselende magnetische flux. IN huidige generatoren Om een ​​grote magnetische flux te verkrijgen wordt een speciaal magneetsysteem gebruikt, bestaande uit twee kernen van elektrisch staal. In de groeven van een van de kernen bevinden zich wikkelingen die een magnetisch veld creëren, en in de groeven van de tweede bevinden zich wikkelingen waarin de EMF wordt geïnduceerd. Een van de kernen wordt een rotor genoemd, omdat deze samen met zijn wikkeling rond een verticale of horizontale as draait.

De andere kern wordt een stator genoemd - dit is een stationaire kern met zijn wikkeling. De opening tussen de rotor- en statorkernen wordt zo klein mogelijk gemaakt; hierdoor wordt de grootste waarde van de magnetische inductieflux gewaarborgd. De elektromagneet, een rotor, roteert in zijn geheel industriële generatoren, en de wikkelingen die in de statorsleuven zijn gelegd en waarin de EMF wordt geïnduceerd, blijven bewegingloos.

Met behulp van sleepcontacten is het noodzakelijk om stroom aan de rotor toe te voeren aan een extern circuit of deze uit de rotorwikkeling te verwijderen. Voor dit doel is de rotor uitgerust met contactringen die aan de uiteinden van de wikkeling zijn bevestigd. Vaste borstelplaten worden tegen de ringen gedrukt en communiceren met het externe circuit van de rotorwikkeling. In de wikkelingen van een elektromagneet die een magnetisch veld creëert, is de stroomsterkte aanzienlijk minder dan de stroomsterkte die de stroomgenerator aan het externe circuit levert. Daarom is het veel handiger om de gegenereerde stroom uit de stationaire wikkelingen te verwijderen en een relatief zwakke stroom via sleepcontacten aan een roterende elektromagneet te leveren. Deze stroom wordt gegenereerd door een aparte DC-generator(veroorzaker). Een roterende magneet creëert een magnetisch veld in stroomgeneratoren met laag vermogen; in dit geval zijn borstels en ringen helemaal niet nodig.

Er zijn twee soorten bekrachtigingswikkelingen van synchrone generatoren: met rotoren met uitspringende polen en met niet-uitspringende poolrotoren. Bij generatoren met uitstekende poolrotoren steken de dragende excitatiewikkelingen uit de inductor. Generatoren van dit type zijn ontworpen voor relatief lage rotatiesnelheden en worden gebruikt om te werken met aandrijvingen van zuigerstoommachines, hydraulische turbines en dieselmotoren. Voor rijden synchrone generatoren Gas- en stoomturbines worden gebruikt met niet-uitspringende poolrotoren. Een staalsmeedstuk met gefreesde langsgroeven voor de veldwikkelingen, meestal gemaakt in de vorm van koperen platen, is de rotor van een dergelijke generator. De windingen zijn in de groeven vastgezet en om vermogensverliezen en geluidsniveaus die verband houden met luchtweerstand te verminderen, wordt het rotoroppervlak geslepen en vervolgens gepolijst.

Voor het grootste deel zijn ze driefasig gemaakt wikkelingen van stroomgeneratoren. Een dergelijke combinatie van bewegende delen, die ook economisch en continu energie kunnen produceren, is zeldzaam in de mechanica.

Moderne stroomgenerator is een imposant bouwwerk bestaande uit koperdraden, staalconstructies en isolatiematerialen. De belangrijkste onderdelen van generatoren, die zelf enkele meters groot zijn, worden vervaardigd met een nauwkeurigheid van 1 millimeter.

Wisselstroom is de drijvende kracht achter veel industrieën en transport, met name auto's. Er zijn zowel kleine modellen ter grootte van een vuist, als gigantische apparaten van enkele meters hoog.

Een generator is hetzelfde technische systeem dat mechanische (kinetische) energie omzet in elektrische energie. Hoe werkt een generator?

Hoe de generator ook is ontworpen, de werking ervan is gebaseerd op het proces elektromagnetische inductie– het verschijnen van een elektrische stroom in een gesloten circuit onder invloed van een veranderde magnetische flux.

De generator is conventioneel verdeeld in 2 delen: een inductor en een anker.

De inductor is het deel van het apparaat waar het magnetische veld wordt gecreëerd, en het anker is de helft waar de elektromotorische kracht of stroom wordt gegenereerd.

De technische structuur blijft constant: draadwikkeling en magneet.

Onder invloed van een magnetisch veld wordt in de wikkeling een elektromotorische kracht opgewekt. Dit is de basis voor de generator. Maar met zo’n primitief ontwerp kan geen krachtige wisselstroom worden verkregen. Conversie vereist een sterke magnetische flux.

Hiervoor worden aan de draadwikkeling 2 stalen kernen toegevoegd, die het doel en ontwerp van de wisselstroomgenerator bepalen. Dit zijn de stator en de rotor. De wikkeling die het magnetische veld creëert, wordt in de groef van één kern geplaatst - dit is de stator of inductor. Hij blijft stationair, in tegenstelling tot de rotor. De stator wordt aangedreven door gelijkstroom. Ze kunnen bipolair of multipolair zijn.

De rotor, of ook wel het anker, roteert actief met behulp van lagers en produceert elektromotorische kracht of wisselstroom. Het bestaat uit een interne kern met koperdraadwikkeling.

De generator heeft een duurzame metalen behuizing met verschillende uitgangen, afhankelijk van het beoogde doel van het apparaat. Het aantal draadgewikkelde spoelen varieert.

Wij begrijpen de bedieningsfuncties van het apparaat

Laten we nu eens kijken op welk principe de werking van wisselstroomgeneratoren is gebaseerd. Het bedieningsschema is vrij eenvoudig en begrijpelijk. Uitgaande van een constante rotorsnelheid, zal de elektrische stroom in één enkele stroom worden geproduceerd.

De rotatie van de rotor veroorzaakt een verandering in de magnetische flux. Het elektrische veld veroorzaakt op zijn beurt de schijn van elektrische stroom. Via contacten met ringen aan het uiteinde stroomt stroom van de rotor in het elektrische circuit van het apparaat. De ringen hebben goede glijeigenschappen. Ze staan ​​stevig in contact met de borstels, die permanente, stationaire geleiders zijn tussen het elektrische circuit en de koperdraadwikkeling van de rotor.

Er loopt stroom in de koperen wikkeling rond de magneet, maar deze is erg zwak vergeleken met de sterkte van de elektrische stroom die de rotor via het circuit in het apparaat verlaat.

Om deze reden wordt alleen een zwakke stroom, geleverd via sleepcontacten, gebruikt om de rotor te roteren.

Bij het monteren van een dynamo is het erg belangrijk om de verhoudingen van de onderdelen, de afmetingen, de openingen en de dikte van de draadstrengen te behouden.
Een wisselstroomgenerator kun je in elkaar zetten als je alle benodigde onderdelen en voldoende koperdraad in huis hebt. Een kleine eenheid maken is heel goed mogelijk. Of er zijn gedetailleerde gebruiksaanwijzingen.

Ontwerp en werkingsprincipe van een wisselstroomgenerator op video

Een wisselstroomgenerator of gelijkstroomgenerator is een apparaat voor het opwekken van elektriciteit door het omzetten van mechanische energie.

Hoe ziet een dynamo eruit?

Hoe werkt een dynamo? In een geleider wordt stroom opgewekt onder invloed van een magnetisch veld. Het is handig om stroom te genereren door een rechthoekig elektrisch geleidend frame in een stationair veld of een permanente magneet daarin te draaien.

Wanneer het rond de as draait van het magnetische veld dat het in het frame creëert met een hoeksnelheid ω, zullen de verticale zijden van de lus actief zijn, omdat ze worden doorsneden door magnetische lijnen. Er is geen effect op de horizontale zijden die samenvallen in de richting van het magnetische veld. Daarom wordt er geen stroom in geïnduceerd.

Hoe ziet een generator met een magnetische rotor eruit?

De EMF in het frame zal zijn:

e = 2 B-max lv zonde ωt,

B-max– maximale inductie, T;

l– framehoogte, m;

v– framesnelheid, m/s;

t – tijd, s.

Er wordt dus een wisselende emf in de geleider geïnduceerd door de werking van een veranderend magnetisch veld.

Voor een groot aantal beurten w, waarbij de formule wordt uitgedrukt in termen van maximale stroom F m, krijgen we de volgende uitdrukking:

e = wF m zonde ω T.

Het werkingsprincipe van een ander type wisselstroomgenerator is gebaseerd op de rotatie van een stroomvoerend frame tussen twee permanente magneten met tegengestelde polen. Het eenvoudigste voorbeeld wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding. De spanning die daarin verschijnt, wordt verwijderd door sleepringen.

Permanente magneetstroomgenerator

Het gebruik van het apparaat is niet erg gebruikelijk vanwege de belasting van de bewegende contacten met een grote stroom die door de rotor gaat. Het ontwerp van de eerste gegeven optie bevat ze ook, maar er wordt veel minder gelijkstroom door de windingen van een roterende elektromagneet geleverd en de hoofdstroom wordt verwijderd uit de stationaire statorwikkeling.

Synchrone generator

Een bijzonder kenmerk van het apparaat is de gelijkheid tussen de frequenties F geïnduceerd in de stator door EMF en rotorsnelheid ω :

ω = 60∙F/ P toerental,

Waar P– aantal poolparen in de statorwikkeling.

Een synchrone generator creëert een EMF in de statorwikkeling, waarvan de momentane waarde wordt bepaald op basis van de uitdrukking:

e = 2π B max lwDn zondeω T,

Waar l En D– lengte en binnendiameter van de statorkern.

Een synchrone generator produceert spanning met een sinusvormige karakteristiek. Wanneer consumenten zijn aangesloten op de klemmen C 1, C 2, C 3, stroomt er een een- of driefasige stroom door het circuit, het diagram staat hieronder.

Driefasig synchroon generatorcircuit

De werking van een veranderende elektrische belasting verandert ook de mechanische belasting. Tegelijkertijd neemt de rotatiesnelheid toe of af, waardoor de spanning en frequentie veranderen. Om een ​​dergelijke verandering te voorkomen, worden de elektrische eigenschappen automatisch op een bepaald niveau gehouden door middel van spannings- en stroomfeedback op de rotorwikkeling. Als de generatorrotor is gemaakt van een permanente magneet, heeft deze beperkte mogelijkheden voor het stabiliseren van elektrische parameters.

De rotor wordt in rotatie gedwongen. Er wordt een inductiestroom aan de wikkeling toegevoerd. In de stator induceert het magnetische veld van de rotor, dat met dezelfde snelheid draait, 3 afwisselende emf's met een faseverschuiving.

De belangrijkste magnetische flux van de generator wordt gecreëerd door de werking van gelijkstroom die door de rotorwikkeling gaat. De stroom kan uit een andere bron komen. Ook gebruikelijk is de methode van zelfexcitatie, waarbij een klein deel van de wisselstroom uit de statorwikkeling wordt gehaald en na voorafgaande gelijkrichting door de rotorwikkeling gaat. Het proces is gebaseerd op restmagnetisme, wat voldoende is om de generator te starten.

De belangrijkste apparaten die bijna alle elektriciteit ter wereld opwekken, zijn synchrone hydro- of turbogeneratoren.

Asynchrone generator

Het apparaat van een wisselstroomgenerator van het asynchrone type onderscheidt zich door het verschil in de EMF-rotatiefrequentie ω en rotor ω R. Het wordt uitgedrukt door een coëfficiënt genaamd slip:

s = (ω - ω r)/ ω.

In de bedrijfsmodus vertraagt ​​het magnetische veld de rotatie van het anker en is de frequentie lager.

Een asynchrone motor kan in generatormodus werken als ω r > ω, wanneer de stroom van richting verandert en energie wordt teruggegeven aan het netwerk. Hier wordt het elektromagnetische koppel remmen. Het gebruik van deze eigenschap is gebruikelijk bij het laten zakken van ladingen of bij elektrische voertuigen.

Er wordt gekozen voor een asynchrone generator als de eisen aan elektrische parameters niet erg hoog zijn. Bij overbelasting bij het starten verdient een synchrone generator de voorkeur.

Het ontwerp van een autogenerator verschilt niet van een conventionele generator die elektrische stroom produceert. Het produceert wisselstroom, die vervolgens wordt gelijkgericht.

Hoe ziet een autogenerator eruit?

Het ontwerp bestaat uit een elektromagnetische rotor die draait in twee lagers en wordt aangedreven door een katrol. Het heeft slechts één wikkeling, waarbij gelijkstroom wordt geleverd via 2 koperen ringen en grafietborstels.

De elektronische relaisregelaar handhaaft een stabiele spanning van 12V, onafhankelijk van de rotatiesnelheid.

Autogeneratorcircuit

De stroom van de accu wordt via een spanningsregelaar aan de rotorwikkeling geleverd. Het rotatiekoppel wordt erop overgebracht via een poelie en er wordt een EMF geïnduceerd in de windingen van de statorwikkeling. De gegenereerde driefasige stroom wordt gelijkgericht door diodes. De constante uitgangsspanning wordt gehandhaafd door een regelaar die de bekrachtigingsstroom regelt.

Wanneer de motor versnelt, neemt de veldstroom af, waardoor een constante uitgangsspanning behouden blijft.

Klassieke generator

Het ontwerp bevat een motor die draait op vloeibare brandstof en die een generator laat draaien. Het rotortoerental moet stabiel zijn, anders neemt de kwaliteit van de elektriciteitsopwekking af. Wanneer de generator verslijt, wordt de rotatiesnelheid lager, wat een aanzienlijk nadeel van het apparaat is.

Als de belasting van de generator onder de nominale waarde ligt, zal deze gedeeltelijk stationair draaien, waardoor overtollige brandstof wordt verbruikt.

Daarom is het belangrijk om bij aanschaf een nauwkeurige berekening te maken van het benodigde vermogen, zodat deze correct wordt geladen. Een belasting van minder dan 25% is verboden omdat dit de duurzaamheid beïnvloedt. De paspoorten geven alle mogelijke bedrijfsmodi aan die in acht moeten worden genomen.

Veel soorten klassieke modellen hebben redelijke prijzen, hoge betrouwbaarheid en een breed vermogensbereik. Het is belangrijk om deze op de juiste manier te laden en op tijd een technische inspectie uit te voeren. De onderstaande figuur toont modellen van benzine- en dieselgeneratoren.

Klassieke generator: a) – benzinegenerator, b) – dieselgenerator

Dieselgenerator

De generator drijft de motor aan, die op dieselbrandstof draait. De verbrandingsmotor bestaat uit een mechanisch onderdeel, een bedieningspaneel, een brandstoftoevoersysteem, koeling en smering. Het vermogen van de generator is afhankelijk van het vermogen van de verbrandingsmotor. Als het in kleine hoeveelheden nodig is, bijvoorbeeld voor huishoudelijke apparaten, is het raadzaam een ​​benzinegenerator te gebruiken. Dieselgeneratoren worden gebruikt waar meer vermogen nodig is.

ICE's worden meestal gebruikt met kopkleppen. Ze zijn compacter, betrouwbaarder, gemakkelijker te repareren en stoten minder giftig afval uit.

Ze kiezen het liefst voor een generator met een metalen behuizing, omdat plastic minder duurzaam is. Apparaten zonder borstels zijn duurzamer en de gegenereerde spanning is stabieler.

De capaciteit van de brandstoftank zorgt ervoor dat de machine bij één tankbeurt niet langer dan 7 uur kan werken. Bij stationaire installaties wordt gebruik gemaakt van een externe tank met een groot volume.

Benzine generator

De meest voorkomende bron van mechanische energie is de viertakt carburateurmotor. Meestal worden modellen van 1 tot 6 kW gebruikt. Er zijn apparaten tot 10 kW die een landhuis op een bepaald niveau kunnen voeden. De prijzen van benzinegeneratoren zijn redelijk, en de hulpbronnen zijn ruim voldoende, hoewel minder dan die van dieselgeneratoren.

De generator wordt geselecteerd afhankelijk van de belastingen.

Voor hoge aanloopstromen en frequent gebruik van elektrisch lassen is het beter om een ​​synchrone generator te gebruiken. Als u een krachtigere asynchrone generator neemt, kan deze de startstromen aan. Hier is het echter belangrijk dat deze geladen is, anders wordt er benzine verspild.

Omvormergenerator

De machines worden gebruikt waar hoogwaardige elektriciteit nodig is. Ze kunnen continu of met tussenpozen werken. De objecten van energieverbruik hier zijn instellingen waar stroompieken niet zijn toegestaan.

De basis van de invertergenerator is een elektronische eenheid, die bestaat uit een gelijkrichter, microprocessor en omvormer.

Blokschema van een invertergenerator

De elektriciteitsopwekking begint op dezelfde manier als in het klassieke model. Eerst wordt wisselstroom gegenereerd, die vervolgens wordt gelijkgericht en aan de omvormer wordt geleverd, waar deze opnieuw wordt omgezet in wisselstroom, met de nodige parameters.

Typen invertergeneratoren verschillen in de aard van de uitgangsspanning:

• rechthoekig - de goedkoopste, die alleen elektrisch gereedschap kan voeden;
• trapeziumvormige puls - geschikt voor veel apparaten, met uitzondering van gevoelige apparatuur (middenprijscategorie);
• sinusvormige spanning – stabiele eigenschappen, geschikt voor alle elektrische apparaten (hoogste prijs).

Voordelen van invertergeneratoren:

• kleine afmetingen en gewicht;
• laag brandstofverbruik door het reguleren van de productie van de hoeveelheid elektriciteit die consumenten momenteel nodig hebben;
• Mogelijkheid tot kortstondig gebruik met overbelasting.

De nadelen zijn hoge prijzen, gevoeligheid voor temperatuurveranderingen in het elektronische gedeelte en een laag vermogen. Bovendien is het repareren van de elektronische eenheid duur.

Het omvormermodel wordt in de volgende gevallen geselecteerd:

• het apparaat wordt alleen gekocht in gevallen waarin een conventionele generator niet geschikt is, omdat de prijs ervan hoog is;
Beoordeel dit artikel:

Elektrische generator– een van de samenstellende elementen van een autonome energiecentrale, evenals vele andere. In feite is het het belangrijkste element, zonder welke het opwekken van elektrische energie onmogelijk is. Een elektrische generator zet mechanische rotatie-energie om in elektrische energie. Het werkingsprincipe is gebaseerd op het zogenaamde fenomeen van zelfinductie, wanneer een elektromotorische kracht (EMF) ontstaat in een geleider (spoel) die beweegt in de magnetische veldlijnen, wat kan (voor een beter begrip van het probleem) elektrische spanning worden genoemd (hoewel dit niet hetzelfde is).

De componenten van een elektrische generator zijn een magnetisch systeem (er worden voornamelijk elektromagneten gebruikt) en een systeem van geleiders (spoelen). De eerste creëert een magnetisch veld en de tweede, die daarin roteert, zet het om in een elektrisch veld. Daarnaast beschikt de generator ook over een spanningsverwijderingssysteem (commutator en borstels, die de spoelen op een bepaalde manier verbinden). Het verbindt de generator feitelijk met consumenten van elektrische stroom.

Je kunt zelf elektriciteit krijgen door het eenvoudigste experiment uit te voeren. Om dit te doen, moet je twee magneten met verschillende polariteiten nemen of twee magneten met verschillende polen naar elkaar toe draaien, en ertussen een metalen geleider in de vorm van een frame plaatsen. Sluit een kleine (spaarzame) gloeilamp aan op de uiteinden. Als je het frame in de ene of andere richting begint te draaien, begint de lamp te gloeien, dat wil zeggen dat er een elektrische spanning verschijnt aan de uiteinden van het frame en dat er een elektrische stroom door de spiraal stroomt. Hetzelfde gebeurt in een elektrische generator, het enige verschil is dat de elektrische generator een complexer systeem van elektromagneten en een veel complexere spoel van geleiders heeft, meestal koper.

Elektrische generatoren verschillen zowel in het type aandrijving als in het type uitgangsspanning. Per type aandrijving die het in beweging zet:

• Turbogenerator - aangedreven door een stoomturbine of gasturbinemotor. Wordt vooral gebruikt in grote (industriële) energiecentrales.
• Hydrogenerator – aangedreven door een hydraulische turbine. Het wordt ook gebruikt in grote energiecentrales die werken via de beweging van rivier- en zeewater.
• Windgenerator – aangedreven door windenergie. Het wordt zowel in kleine (particuliere) windenergiecentrales als in grote industriële installaties gebruikt.
• De dieselgenerator en de benzinegenerator worden aangedreven door respectievelijk een diesel- en benzinemotor.

Op type uitgangsstroom:

• DC-generatoren - de output is gelijkstroom.
• Wisselstroomgeneratoren. Er zijn eenfasige en driefasige, met respectievelijk eenfasige en driefasige AC-uitgang.

Verschillende soorten generatoren hebben hun eigen ontwerpkenmerken en vrijwel onverenigbare componenten. Ze zijn alleen verenigd door het algemene principe van het creëren van een elektromagnetisch veld door wederzijdse rotatie van het ene spoelensysteem ten opzichte van het andere of ten opzichte van permanente magneten. Vanwege deze kenmerken kunnen alleen gekwalificeerde specialisten generatoren of hun afzonderlijke componenten repareren.

De elektrische uitrusting van elke auto omvat generator- een apparaat dat de mechanische energie van de motor omzet in elektrische energie. Samen met de spanningsregelaar wordt dit een generatorset genoemd. Moderne auto's zijn uitgerust met wisselstroomgeneratoren. Zij voldoen het beste aan de eisen.

Vereisten voor de generator:

• de uitgangsparameters van de generator moeten zodanig zijn dat er in geen enkele rijmodus van het voertuig progressieve ontlading van de accu plaatsvindt;
• de spanning in het boordnetwerk van het voertuig, aangedreven door de generator, moet stabiel zijn over een breed scala aan rotatiesnelheden en belastingen.

De laatste vereiste is te wijten aan het feit dat de batterij zeer gevoelig is voor de mate van spanningsstabiliteit. Een te lage spanning zorgt ervoor dat de accu te weinig wordt opgeladen en als gevolg daarvan leidt een moeilijk starten van de motor tot overladen van de accu en een versnelde uitval.

Het werkingsprincipe van de generator en het fundamentele ontwerp ervan zijn voor alle auto's hetzelfde en verschillen alleen in de kwaliteit van de fabricage, de afmetingen en de locatie van de verbindingseenheden.

Belangrijkste onderdelen van de generator:

1. Katrol– dient om mechanische energie van de motor via een riem naar de generatoras over te brengen;
2. Generatorbehuizing bestaat uit twee afdekkingen: de voorkant (vanaf de poeliezijde) en de achterkant (vanaf de sleepringzijde), ontworpen voor het bevestigen van de stator, het installeren van de generator op de motor en het plaatsen van de rotorlagers (steunen). De achterklep bevat een gelijkrichter, een borstelsamenstel, een spanningsregelaar (indien ingebouwd) en externe aansluitingen voor aansluiting op het elektrische apparatuursysteem;
3. Rotor- een stalen as met daarop twee knopvormige stalen bussen. Daartussen bevindt zich een bekrachtigingswikkeling, waarvan de aansluitingen zijn verbonden met sleepringen. De generatoren zijn voornamelijk uitgerust met cilindrische koperen sleepringen;
4. Stator- een pakket gemaakt van staalplaten in de vorm van een pijp. In de gleuven bevindt zich een driefasige wikkeling waarin het generatorvermogen wordt gegenereerd;
5. Montage met gelijkrichtdiodes- combineert zes krachtige diodes, drie gedrukt in de positieve en negatieve koellichamen;
6. Spanningsregelaar- een apparaat dat de spanning van het boordnetwerk van het voertuig binnen gespecificeerde grenzen houdt wanneer de elektrische belasting, de rotorsnelheid van de generator en de omgevingstemperatuur veranderen;
7. Borsteleenheid– verwijderbaar kunststof ontwerp. Het bevat veerbelaste borstels die in contact staan ​​met de rotorringen;
8. Beschermkap voor diodemodule.

Laten we eens kijken naar het elektrische circuit voor het aansluiten van de generatorelementen.


Schematisch diagram van de generatorset:
1. Contactschakelaar;
2. Ruisonderdrukkende condensator;
3. Oplaadbare batterij;
4. Lamp die de gezondheid van de generator aangeeft;
5. Positieve diodes van de vermogensgelijkrichter;
6. Negatieve dioden van de vermogensgelijkrichter;
7. Excitatiewikkelingsdiodes;
8. Wikkelingen van drie statorfasen;
9. Excitatiewikkeling (rotor);
10. Borstelunit;
11. Spanningsregelaar;
B+ Generatoruitgang "+";
B- "Aarde" van de generator;
D+ Voeding bekrachtigingswikkeling, referentiespanning voor de spanningsregelaar.

De werking van de generator is gebaseerd op het effect van elektromagnetische inductie. Als een spoel, bijvoorbeeld gemaakt van koperdraad, wordt gepenetreerd door een magnetische flux, verschijnt er bij verandering een elektrische spanning op de spoelaansluitingen, evenredig aan de snelheid waarmee de magnetische flux verandert. Omgekeerd is het voldoende om een ​​elektrische stroom door de spoel te laten lopen om een ​​magnetische flux te genereren. Om elektrische wisselstroom te verkrijgen zijn dus een bron van magnetisch wisselveld en een spoel waaruit de wisselspanning direct zal worden verwijderd nodig.

De veldwikkeling met het poolsysteem, de as en de sleepringen vormen zich rotor, het belangrijkste roterende deel, dat de bron is van het wisselende magnetische veld.

Generatorrotor 1. rotoras;
2. rotorpalen;
3. veldwikkeling;
4. sleepringen.
Het rotorpoolsysteem heeft een resterende magnetische flux die aanwezig is, zelfs als er geen stroom in de veldwikkeling is. De waarde ervan is echter klein en kan alleen bij te hoge rotatiesnelheden zelfexcitatie van de generator garanderen. Om de rotor aanvankelijk te magnetiseren, wordt daarom een ​​kleine stroom van de batterij door de wikkeling geleid, meestal via een prestatielamp van de generator. De sterkte van deze stroom mag niet te hoog zijn om de accu niet te ontladen, maar ook niet te laag zodat de generator al bij stationair toerental van de motor kan worden bekrachtigd. Op basis van deze overwegingen bedraagt ​​het vermogen van de controlelamp doorgaans 2...3 W. Nadat de spanning op de statorwikkelingen de bedrijfswaarde heeft bereikt, gaat de lamp uit en wordt de bekrachtigingswikkeling gevoed door de generator zelf. In dit geval werkt de generator op zelfexcitatie.

De uitgangsspanning wordt verwijderd statorwikkelingen. Wanneer de rotor tegenover de statorwikkelingsspoelen draait, verschijnen de "noord" en "zuid" polen van de rotor afwisselend, dat wil zeggen dat de richting van de magnetische flux die door de statorspoel gaat verandert, waardoor er een wisselspanning in verschijnt . De frequentie van deze spanning hangt af van de rotatiesnelheid van de generatorrotor en het aantal poolparen.

Generatorstator
1. statorwikkeling;
2. wikkelklemmen;
3. magnetisch circuit.
De statorwikkeling is driefasig. Het bestaat uit drie afzonderlijke wikkelingen, fasewikkelingen of eenvoudigweg fasen genoemd, die met behulp van een bepaalde technologie op een magnetisch circuit zijn gewikkeld. De spanning en stromen in de wikkelingen worden met een derde van de periode ten opzichte van elkaar verschoven, d.w.z. bij 120 elektrische graden, zoals weergegeven in de afbeelding.

Oscillogrammen van fasespanningen van wikkelingen
U 1, U 2, U 3 – wikkelspanningen;
T – signaalperiode (360 graden);
F – verplaatsingsfase (120 graden).
Fasewikkelingen kunnen ster- of deltavormig worden aangesloten.


Soorten wikkelverbindingen
1. “ster”;
2. "driehoek".
Bij aansluiting in een "driehoek" is de stroom in elk van de wikkelingen 1,7 keer minder dan de stroom die door de generator wordt geleverd. Dit betekent dat met dezelfde stroom geleverd door de generator, de stroom in de wikkelingen bij aansluiting in een “delta” aanzienlijk minder is dan die van een “ster”. Daarom wordt bij generatoren met hoog vermogen vaak een delta-verbinding gebruikt, omdat bij lagere stromen de wikkelingen kunnen worden gewikkeld met een dunnere draad, die technologisch geavanceerder is. Voor een sterverbinding kan ook een dunnere draad worden gebruikt. In dit geval bestaat de wikkeling uit twee parallelle wikkelingen, die elk zijn verbonden in een "ster", d.w.z. er wordt een "dubbele ster" verkregen.

Het boordnetwerk van het voertuig vereist een constante spanning. Daarom voedt de statorwikkeling het boordnetwerk van het voertuig via een gelijkrichter die in de generator is ingebouwd. Gelijkrichter voor een driefasig systeem bevat het zes vermogenshalfgeleiderdiodes, waarvan er drie zijn aangesloten op de “+” aansluiting van de generator, en de andere drie op de “-” aansluiting (aarde). Halfgeleiderdiodes bevinden zich in de open toestand en bieden geen significante weerstand tegen de doorgang van stroom wanneer er een spanning op wordt aangelegd in de voorwaartse richting en laten praktisch geen stroom door wanneer de spanning wordt omgekeerd. Opgemerkt moet worden dat de term "gelijkrichterdiode" niet altijd het gebruikelijke ontwerp verbergt dat een behuizing, kabels, enz. Heeft. Soms is het slechts een halfgeleider-siliciumverbinding die op een koellichaam is afgedicht.

Montage met gelijkrichtdiodes
1. vermogensdiodes;
2. extra diodes;
3. koellichaam.
Om elektronische componenten van voertuigen tegen spanningspieken te beschermen, vervangen veel fabrikanten vermogensbrugdiodes door zenerdiodes. Het verschil tussen een zenerdiode en een gelijkrichtdiode is dat wanneer er een spanning in de tegenovergestelde richting op wordt toegepast, deze niet alleen stroom doorlaat tot een bepaalde waarde van deze spanning, de zogenaamde stabilisatiespanning. Typisch is bij power-zenerdiodes de stabilisatiespanning 25... 30 V. Wanneer deze spanning wordt bereikt, "breken de zenerdiodes door", dat wil zeggen dat ze stroom in de tegenovergestelde richting beginnen door te geven, en binnen bepaalde grenzen van veranderingen door de kracht van deze stroom blijft de spanning op de zenerdiode, en bijgevolg op de "+" uitgang van de generator, onveranderd en bereikt geen waarden die gevaarlijk zijn voor elektronische componenten. De eigenschap van een zenerdiode om na een “doorbraak” een constante spanning op de aansluitingen te handhaven, wordt ook gebruikt in spanningsregelaars.

Zoals hierboven opgemerkt variëren de spanningen op de wikkelingen langs curven die dicht bij een sinusoïde liggen en soms zijn ze positief, op andere zijn ze negatief. Als de positieve richting van de spanning in een fase wordt genomen langs de pijl die naar het nulpunt van de statorwikkeling is gericht, en de negatieve richting daarvandaan, dan bijvoorbeeld voor het tijdstip t waarop de spanning van de tweede fase ontbreekt, de eerste fase is positief en de derde is negatief. De richting van de fasespanningen komt overeen met de pijlen in de figuur.

Richting van stromen in de wikkelingen en gelijkrichter van de generator

De stroom door de wikkelingen, diodes en belasting zal in de richting van deze pijlen vloeien. Als we andere tijdstippen in ogenschouw hebben genomen, is het gemakkelijk om te verifiëren dat in een driefasig systeem de spanning die ontstaat in de wikkelingen van de generatorfasen, de gelijkrichterdiodes van open naar gesloten en terug bewegen op een zodanige manier dat de stroom in de belasting heeft slechts één richting - van de "+" aansluiting van de generatorinstallatie naar de aansluiting "-" ("aarde"), d.w.z. er vloeit een gelijkgerichte (gelijkgerichte) stroom in de belasting.

Voor een aanzienlijk aantal typen generatoren is de bekrachtigingswikkeling verbonden met een eigen gelijkrichter, gemonteerd op drie diodes. Deze aansluiting van de veldwikkeling voorkomt dat de ontlaadstroom van de accu erdoorheen vloeit als de motor van de auto niet draait. De gelijkrichtdiodes van de veldwikkeling werken op een vergelijkbare manier en leveren gelijkgerichte stroom aan deze wikkeling. Bovendien bevat de veldwikkelingsgelijkrichter ook 6 diodes, waarvan er drie gemeenschappelijk zijn met de vermogensgelijkrichter (negatieve diodes). De bekrachtigingsstroom is aanzienlijk minder dan de stroom die door de generator aan de belasting wordt geleverd. Daarom worden kleine zwakstroomdiodes met een stroom van niet meer dan 2 A gebruikt als bekrachtigingswikkelingsdiodes (ter vergelijking: vermogensgelijkrichterdiodes laten stromen tot 25... 35 A toe).

Als het nodig is om het generatorvermogen te vergroten, wordt een extra gelijkrichterarm gebruikt.

Een dergelijk gelijkrichtcircuit kan alleen plaatsvinden als de statorwikkelingen in een “ster” zijn aangesloten, aangezien de extra arm wordt gevoed vanuit het “nulpunt” van de “ster”. Als de fasespanningen puur sinusoïdaal zouden variëren, zouden deze diodes helemaal niet deelnemen aan het proces van het omzetten van wisselstroom in gelijkstroom. Bij echte generatoren verschilt de vorm van fasespanningen echter van die van een sinusoïde. Het is de som van sinusoïden, die harmonische componenten of harmonischen worden genoemd - de eerste, waarvan de frequentie samenvalt met de frequentie van de fasespanning, en de hogere, voornamelijk de derde, waarvan de frequentie drie keer hoger is dan de Eerst.

De werkelijke vorm van de fasespanning als de som van twee harmonischen:
1. fasespanning van de wikkeling;
2. eerste harmonische;
3. derde harmonische;
Uit de elektrotechniek is bekend dat er in de lineaire spanning, dat wil zeggen in de spanning die aan de gelijkrichter wordt geleverd en gelijkgericht, geen derde harmonische bestaat. Dit wordt verklaard door het feit dat de derde harmonischen van alle fasespanningen in fase zijn, dat wil zeggen dat ze tegelijkertijd dezelfde waarden bereiken en tegelijkertijd onderling in evenwicht zijn en elkaar opheffen in de lineaire spanning. De derde harmonische is dus aanwezig in de fasespanning, maar niet in de lineaire spanning. Bijgevolg kan het vermogen dat wordt ontwikkeld door de derde harmonische van de fasespanning niet door consumenten worden gebruikt. Om dit vermogen te gebruiken, worden diodes toegevoegd, verbonden met het nulpunt van de fasewikkelingen, dat wil zeggen met het punt waar de werking van de fasespanning voelbaar is. Deze diodes corrigeren dus alleen de derde harmonische spanning van de fasespanning. Het gebruik van deze diodes verhoogt het generatorvermogen met 5...15% bij een rotatiesnelheid van meer dan 3000 min -1.

De spanning van een generator zonder regelaar hangt sterk af van de rotatiesnelheid van de rotor, de magnetische flux die wordt gecreëerd door de bekrachtigingswikkeling, en bijgevolg van de stroomsterkte in deze wikkeling en de hoeveelheid stroom die door de generator aan de consumenten wordt geleverd. Hoe hoger de rotatiesnelheid en de bekrachtigingsstroom, hoe groter de generatorspanning; hoe groter de stroom van zijn belasting, hoe lager deze spanning. Functie spanningsregelaar is om de spanning te stabiliseren wanneer de rotatiesnelheid en de belasting veranderen als gevolg van het effect op de bekrachtigingsstroom. Eerder werden trillingsregelaars gebruikt, en vervolgens contacttransistorregelaars. Deze twee soorten regelaars zijn inmiddels volledig vervangen door elektronische exemplaren.

Uiterlijk van elektronische spanningsregelaars

Het ontwerp van elektronische halfgeleiderregelaars kan verschillen, maar het werkingsprincipe van alle regelaars is hetzelfde. Natuurlijk kun je de stroom in het bekrachtigingscircuit veranderen door een extra weerstand in dit circuit te introduceren, zoals werd gedaan bij eerdere trillingsspanningsregelaars, maar deze methode gaat gepaard met vermogensverlies in deze weerstand en wordt niet gebruikt in elektronische regelaars . Elektronische regelaars veranderen de bekrachtigingsstroom door de bekrachtigingswikkeling aan en uit te zetten via het voedingsnetwerk, terwijl de relatieve tijdsduur waarin de bekrachtigingswikkeling is ingeschakeld, wordt gewijzigd. Als het voor het stabiliseren van de spanning nodig is om de bekrachtigingsstroom te verminderen, wordt de schakeltijd van de bekrachtigingswikkeling verkort, als het nodig is om deze te verhogen, wordt deze vergroot;

Het nadeel van deze optie voor het aansluiten van de regelaar is dat de regelaar spanning handhaaft op de “D+”-aansluiting van de generator en dat verbruikers, inclusief de accu, worden aangesloten op de “B+”-aansluiting. Bovendien detecteert de regelaar, wanneer hij op deze manier wordt ingeschakeld, geen spanningsdaling in de verbindingsdraden tussen de generator en de accu en maakt hij geen aanpassingen aan de generatorspanning om deze daling te compenseren. Deze tekortkomingen worden geëlimineerd in het volgende circuit, waarbij de spanning naar het ingangscircuit van de regelaar wordt geleverd vanaf het knooppunt waar deze moet worden gestabiliseerd, meestal is dit de “B+”-aansluiting van de generator.

Sommige spanningsregelaars hebben de eigenschap van thermische compensatie: het veranderen van de aan de accu geleverde spanning, afhankelijk van de luchttemperatuur in het motorcompartiment, voor een optimaal opladen van de accu. Hoe lager de luchttemperatuur, hoe groter de spanning die aan de accu moet worden geleverd en omgekeerd. De thermische compensatiewaarde reikt tot 0,01 V per 1°C.