Це такий тип електричної машини, яка сприяє перетворенню механічної енергії на електричну. Засновано дію генераторів струму за принципом електромагнітної індукції: електрорушійна сила (ЕРС) наводиться в дроті, що рухається в магнітному полі.

Виробляти генератор струмуможе як постійний, а й змінний струм. Латиною слово генератор (generator) означає - виробник.

На світовому ринку найбільш відомими постачальниками генераторів є компанії General Electric (GE), ABB, Siemens AG, Mecc Alte.

Генератори постійного струму

Єдиним типом джерела для отримання електроенергії протягом тривалого часу були електричні генератори.

Змінний струм індуктується в обмотці якоря генератора постійного струму , потім електромеханічним випрямлячем - колектором перетворюється на постійний струм. Особливо при великій частоті обертання якоря генератора процес випрямлення струму колектором пов'язаний з дуже частим зносом щіток і колектора.

Розрізняються генератори постійного струмуза характером їх збудження, вони бувають із самозбудженням та незалежного збудження. До незалежного джерела живлення в генераторах з електромагнітним збудженням підключається обмотка збудження, що знаходиться на головних полюсах.

Постійними магнітами, з яких виробляються полюси машини, збуджуються генератори з магнітоелектричним збудженням. Основне застосування генератори постійного струму знаходять у тих галузях промисловості, де постійний струм є кращим за умовами виробництва (підприємства електролізної та металургійної промисловості, судна, транспорт та інші). Як джерела постійного струму та збудників синхронних генераторів застосовуються генератори постійного струму на електростанціях.

Може досягати до 10 мегават. потужність генератора струму.

При досить високій напрузі отримувати великі струми дозволяють генератори змінного струму. Декілька типів індукційних генераторів розрізняють в даний час.

Вони складаються з що створює магнітне поле постійного магніту або електромагніту та обмотки, індукується в якій змінна ЕРС. Так як складаються наведені в послідовно з'єднаних витках ЕРС, то в рамках індукції амплітуда ЕРС буде пропорційна кількості в ній витків. Також вона пропорційна через кожен виток амплітуді змінного магнітного потоку. У генераторах струму, щоб отримати великий магнітний потік застосовується спеціальна магнітна система, що складається з двох сердечників, виготовлених з електротехнічної сталі. У пазах одного з сердечників розміщені обмотки, що створюють магнітне поле, а в пазах другого розташовуються обмотки, в яких індукується ЕРС. Один із сердечників називається ротором, тому що він обертається навколо вертикальної або горизонтальної осі, разом зі своєю обмоткою.

Інший сердечник називається статором - це нерухомий сердечник з його обмоткою. Якнайменше робиться зазор між сердечниками ротора і статора, найбільше значення потоку магнітної індукції забезпечується цим. Електромагніт, що є ротором, обертається у великих промислових генераторіва обмотки, укладені в пазах статора і в яких наводиться ЕРС залишаються нерухомими.

За допомогою ковзних контактів доводиться у зовнішній ланцюг підводити струм до ротора або відводити його з обмотки ротора. Контактними кільцями, які приєднані до кінців обмотки для цього забезпечується ротор. До кільцям притиснуті нерухомі пластини-щітки, вони здійснюють зв'язок із зовнішнім ланцюгом обмотки ротора. В обмотках електромагніту, що створює магнітне поле, сила струму значно менше тієї сили струму, яку віддає генератор струму у зовнішній ланцюг. Тому набагато зручніше знімати струм, що генерується, з нерухомих обмоток, а порівняно слабкий струм підводити через ковзаючі контакти до електромагніту, що обертається. Виробляється цей струм, розташованим на тому ж валу окремим генератором постійного струму(збудником). магнітом, Що обертається, створюється магнітне поле в малопотужних генераторах струму, щітки і кільця в такому випадку взагалі не потрібні.

Бувають двох типів обмотки збудження синхронних генераторів: з явнополюсними та неявнополюсними роторами. Виступають з індуктора обмотки, що несуть, збудження в генераторах з явнополюсними роторами полюса. На порівняно низькі частоти обертання розраховані генератори даного типу, вони використовуються для роботи з приводом поршневих парових машин, гідротурбін, дизельних двигунів. Для приводу синхронних генераторівз неявнополюсними роторами застосовуються газові та парові турбіни. Сталеву поковку з фрезерованими поздовжніми пазами для витків обмотки збудження, які зазвичай виконані у вигляді мідних пластин, є ротором такого генератора. У пазах фіксуються витки, а для зниження втрат потужності та рівня шуму, пов'язаних із опором повітря шліфується, а потім полірується поверхня ротора.

Здебільшого трифазними робляться обмотки генераторів струму. Подібне поєднання частин, що рухаються, здатних створювати енергію також економічно і безперервно, зустрічається в механіці рідко.

Сучасний генератор струмує великою спорудою, що складається з мідних проводів, сталевих конструкцій та ізоляційних матеріалів. З точністю до 1 міліметра виготовляються найважливіші деталі генераторів, які мають розміри кілька метрів.

Змінний струм – рушійна сила багатьох виробництв та транспорту, зокрема автомобілів. Існують як невеликі моделі завбільшки з кулак, так і гігантські пристрої кілька метрів заввишки.

Генератор - та сама технічна система, яка перетворює механічну (кінетичну) енергію в електричну. Як діє генератор?

Як би не було влаштовано генератор, в основі його дії лежить процес електромагнітної індукції- Поява в замкнутому контурі електричного струму під впливом зміненого магнітного потоку.

Генератор умовно ділять на 2 частини: індуктор та якір.

Індуктором називають ту частину пристрою, де створюється магнітне поле, а якорем – ту половину, де утворюється електрорушійна сила чи струм.

Постійним залишається його технічна будова: дротяна обмотка та магніт.

В обмотці виникає електрорушійна сила під впливом магнітного поля. Це є основою для генератора. Але потужний змінний струм не можна одержати з такої примітивної конструкції. Для перетворення потрібний потужний магнітний потік.

Для цього в дротяну намотування додають 2 сталевих сердечника, які визначають призначення і пристрій генератора змінного струму. Це статор та ротор. Обмотка, яка створює магнітне поле, поміщається в паз одного осердя – це статор, або індуктор. Він залишається нерухомий на відміну від ротора. Статор живиться постійним струмом. Бувають двополюсним чи багатополюсним.

Ротор, або також якір, активно обертається за допомогою підшипників і продукує електрорушійну силу або змінний струм. Є внутрішнім сердечником з мідною дротяною намоткою.

Генератор має міцний металевий корпус із кількома виходами, що залежить від цільового призначення пристрою. Мінлива кількість котушок із дротяним намотуванням.

Розбираємось в особливостях функціонування агрегату

Тепер з'ясуємо, на якому принципі ґрунтується робота генераторів змінного струму. Схема функціонування досить проста та зрозуміла. За умови постійної швидкості ротора електричний струм вироблятиметься єдиним потоком.

Обертання ротора провокує зміну магнітного потоку. У свою чергу, електричне поле породжує появу електричного струму. Через контакти з кільцями на кінці струм від ротора проходить в електричний ланцюг пристрою. Кільця мають гарну ковзну властивість. Вони міцно контактують зі щіточками, які є постійними нерухомими провідниками між електричним ланцюгом та мідною дротяною обмоткою ротора.

У мідній обмотці навколо магніту є струм, але він дуже слабкий у порівнянні з силою електричного струму, який виходить з ротора по ланцюгу в пристрій.

Тому для обертання ротора використовують тільки слабкий струм, підведений по контактах зі ковзанням.

При складанні генератора змінного струму дуже важливо витримувати пропорції деталей, розмір, величини зазорів, товщину дротяних жил.
Зібрати генератор змінного струму можна, якщо у вашому будинку знайдуться всі необхідні деталі та достатню кількість мідного дроту. Змайструвати невеликий агрегат цілком реально. Або для використання існує докладна інструкція.

Пристрій та принцип роботи генератора змінного струму на відео

Генератор змінного струму або генератор постійного струму є пристрій вироблення електрики шляхом перетворення механічної енергії.

Як виглядає генератор змінного струму

Як працює генератор змінного струму? Струм генерується у провіднику під дією магнітного поля. Зручно виробляти струм, якщо обертати прямокутну електропровідну рамку в нерухомому полі чи постійного магніту всередині неї.

При його обертанні навколо осі створюваного ним магнітного поля всередині рамки з кутовою швидкістю ω вертикальні сторони контуру будуть активними, оскільки вони перетинаються магнітними лініями. На горизонтальні сторони, що збігаються у напрямку з магнітним полем, немає ніякої дії. Тож у них струм не індукується.

Як виглядає генератор із магнітним ротором

ЕРС у рамці складе:

e = 2 B max lv sin ωt,

B max- Максимальна індукція, Тл;

l- Висота рамки, м;

v- Швидкість рамки, м / с;

t - час, с.

Таким чином, від дії магнітного поля, що змінюється, у провіднику індукується змінна ЕРС.

Для великої кількості витків wвисловивши формулу через максимальний потік F m, Отримаємо такий вираз:

e = wF m sin ω t.

Принцип роботи генератора змінного струму іншого типу заснований на обертанні струмопровідної рамки між двома постійними магнітами із протилежними полюсами. Найпростіший приклад наведено на малюнку нижче. Напруга, що з'являється в ній, знімається струмознімальними кільцями.

Генератор струму із постійними магнітами

Застосування пристрою не дуже поширене через навантаження рухомих контактів великим струмом через ротор. Конструкція першого наведеного варіанту також їх містить, але через них подається значно менше постійного струму через витки електромагніту, що обертається, а основна потужність знімається з нерухомої обмотки статора.

Синхронний генератор

Особливістю пристрою є рівність між частотою f, наведеною у статорі ЕРС та частотою оборотів ротора ω :

ω = 60∙f/ pпро/хв,

де pкількість пар полюсів в обмотці статора.

Синхронний генератор створює в обмотці статора ЕРС, миттєве значення якої визначається з виразу:

e = 2π B max lwDn sinω t,

де lі D- Довжина і внутрішній діаметр сердечника статора.

Синхронний генератор виробляє напругу із синусоїдальною характеристикою. При підключенні до його висновків 1 , 2 , 3 споживачів, через ланцюг протікає одно-, або трифазний струм, схема нижче.

Схема трифазного синхронного генератора

Від дії електричного навантаження, що змінюється, також змінюється механічне навантаження. У цьому збільшується чи знижується швидкість обертання, у результаті змінюються напруга і частота. Щоб така зміна не відбувалася, електричні характеристики автоматично підтримують на заданому рівні через зворотні зв'язки напруги та струму на роторній обмотці. Якщо ротор генератора виконаний із постійного магніту, він має обмежені можливості стабілізації електричних параметрів.

Ротор примусово приводиться у обертання. На його обмотку подається індукційний струм. У статорі магнітне поле ротора, що обертається з тією ж швидкістю, індукує 3 змінні ЕРС зі зсувом по фазі.

p align="justify"> Основний магнітний потік генератора створюється від дії постійного струму, що проходить через обмотку ротора. Харчування може надходити з іншого джерела. Також поширений спосіб самозбудження, коли незначна частина змінного струму забирається від статора обмотки і проходить через обмотку ротора після попереднього випрямлення. Процес заснований на залишковому магнетизмі, якого достатньо для запуску генератора.

Основні пристрої, що виробляють майже всю електроенергію у світі – це синхронні гідро-, або турбогенератори.

Асинхронний генератор

Пристрій генератора змінного струму асинхронного типу відрізняється різницею частоти обертання ЕРС ω та ротора ω r. Вона виражається через коефіцієнт, званий ковзанням:

s = (ω - r) / ω.

У робочому режимі магнітне поле гальмує обертання якоря та його частота нижче.

Асинхронний двигун може працювати в генераторному режимі, якщо r >ω, коли струм змінює напрям і енергія віддається назад в мережу. Тут електромагнітний момент стає гальмуючим. Застосування цієї властивості поширене при опускання вантажів або на електротранспорті.

Асинхронний генератор вибирають, коли вимоги до електричних параметрів не дуже високі. За наявності пускових навантажень краще буде синхронний генератор.

Пристрій автомобільного генератора нічим не відрізняється від звичайного струму, що виробляє електричний струм. Він виробляє змінний струм, який випрямляється.

Як виглядає автомобільний генератор

Конструкція складається з електромагнітного ротора, що обертається у двох підшипниках із приводом через шків. Обмотка у нього всього одна, з подачею постійного струму через 2 мідні кільця та графітові щітки.

Електронне реле-регулятор підтримує стабільну напругу 12В, що не залежить від швидкості обертання.

Схема автомобільного генератора

Струм від АКБ надходить на обмотку ротора через регулятор напруги. Момент обертання передається йому через шків і в витках статора обмотки індуктується ЕРС. Генерований трифазний струм випрямляється діодами. Підтримка постійної вихідної напруги проводиться регулятором, що керує струмом збудження.

Коли двигун збільшує оберти, струм збудження зменшується, що сприяє підтримці постійної вихідної напруги.

Класичний генератор

Конструкція містить двигун, що працює на рідкому паливі, що обертає генератор. Обороти ротора повинні бути стабільними, інакше якість вироблення електрики знижується. При зносі генератора швидкість обертання стає нижчою, що є суттєвим недоліком пристрою.

Якщо навантаження на генератор нижче номінальної, він частково працюватиме вхолосту, з'їдаючи зайве паливо.

Тому важливо при його придбанні зробити точний розрахунок необхідної потужності, щоб він був правильно завантажений. Навантаження нижче 25% забороняється, оскільки це впливає його довговічність. У паспортах вказані всі можливі режими роботи, яких необхідно дотримуватись.

Багато видів класичних моделей мають прийнятні ціни, високу надійність та великий діапазон потужностей. Важливо завантажувати його добре і вчасно проводити техогляд. На малюнку нижче представлені моделі бензинового та дизельного генераторів.

Класичний генератор: а) – бензиновий генератор; б) – дизельний генератор

Дизельний генератор

Генератор приводить у дію двигун, що працює на дизельному паливі. ДВС складається з механічної частини, панелі управління, системи подачі палива, охолодження та змащення. Від потужності ДВЗ залежить потужність генератора. Якщо вона потрібна невелика, наприклад, побутові прилади, доцільним є застосування бензинового генератора. Дизельні генератори застосовуються там, де потрібна велика потужність.

ДВЗ застосовуються здебільшого з верхньою установкою клапанів. Вони компактніші, надійніші, зручніші в ремонті, менше виділяють токсичних відходів.

Генератор воліють вибирати з корпусом із металу, оскільки пластик менш довговічний. Пристрої без щіток довговічніші, а напруга, що виробляється, більш стабільне.

Місткість паливного бака забезпечує роботу на одній заправці не більше 7 годин. У стаціонарних установках застосовується зовнішній бак із великим обсягом.

Бензогенератор

Як джерело механічної енергії найбільш поширений чотиритактний карбюраторний двигун. Здебільшого застосовуються моделі від 1 до 6 кВт. Існують пристрої до 10 кВт, здатні забезпечити на певному рівні заміський будинок. Ціни бензинових генераторів є прийнятними, а ресурс – цілком достатнім, хоч і меншим, ніж у дизельних.

Генератор вибирається залежно від навантажень.

Для великих пускових струмів та при частому застосуванні електрозварювання краще використовувати синхронний генератор. Якщо взяти асинхронний генератор потужніший, він подолає пускові струми. Однак тут важливо, щоб він був завантажений, інакше бензин витрачатиметься нераціонально.

Інверторний генератор

Машини застосовуються там, де потрібна електроенергія високої якості. Вони можуть працювати безперервно або проміжками. Об'єктами енергоспоживання є установи, де не допускаються стрибки напруги.

Основою інверторного генератора є електронний блок, який складається з випрямляча, мікропроцесора та перетворювача.

Блок-схема інверторного генератора

Вироблення електроенергії починається так само, як і в класичній моделі. Спочатку виробляється змінний струм, який потім випрямляється і надходить на інвертор, де знову перетворюється на змінний, з потрібними параметрами.

Типи інверторних генераторів відрізняються за характером вихідної напруги:

• прямокутний - найдешевший, здатний живити лише електроінструменти;
• трапецеїдальний імпульс - підходить для багатьох приладів, за винятком чутливої ​​техніки (середня цінова категорія);
• синусоїдальна напруга - стабільні характеристики, що підходять для всіх електроприладів (найвища ціна).

Переваги інверторних генераторів:

• невеликі габарити та вага;
• мінімальний витрата палива рахунок регулювання вироблення кількості електроенергії, яке потрібно споживачам на даний момент;
• можливість короткочасної роботи з навантаженням.

Недоліками є високі ціни, чутливість до температурних змін електронної частини, невелика потужність. Крім того, дорого коштує ремонт електронного блоку.

Інверторна модель вибирається у таких випадках:

• пристрій купується тільки в тих випадках, коли звичайний генератор не підходить, оскільки ціна на нього висока;
Оцініть статтю:

Електрогенератор– один із складових елементів автономної електростанції, а також багатьох інших. По суті, він і є найважливішим елементом, без якого неможливе вироблення електричної енергії. Електрогенератор перетворює обертальну механічну енергію на електричну. Принцип його дії заснований на так званому явищі самоіндукції, коли в провіднику (котушці), що рухається в силових лініях магнітного поля, виникає електрорушійна сила (ЕРС), яку можна (для кращого розуміння питання) назвати електричною напругою (хоча це і не те саме ).

Складовими частинами електричного генератора є магнітна система (в основному використовуються електромагніти) та система провідників (котушок). Перша створює магнітне поле, а друга, обертаючись у ньому, перетворює їх у електричне. Додатково в генераторі є ще й система відведення напруги (колектор та щітки, з'єднання котушок певним чином). Вона власне пов'язує генератор із споживачами електричного струму.

Отримати електроенергію можна і самому, провівши найпростіший досвід. Для цього потрібно взяти два різнополюсні магніти або повернути два магніти різними полюсами один до одного, і помістити між ними металевий провідник у вигляді рамки. До її кінців підключити невелику електричну лампочку. Якщо рамку почати обертати в той чи інший бік, лампочка почне світитись, тобто на кінцях рамки з'явилася електрична напруга, а через її спіраль потік електричний струм. Так само відбувається в електрогенераторі, стій лише різницею, що в електрогенераторі складніша система електромагнітів і набагато складніша котушка з провідників, зазвичай мідних.

Електрогенератори розрізняються як за типом приводу, так і за видом вихідної напруги. За типом приводу, який наводить його в рух:

• Турбогенератор - наводиться в рух за допомогою парової турбіни або газотурбінного двигуна. В основному використовуються на великих (промислових) електростанціях.
• Гідрогенератор – рухається за допомогою гідравлічної турбіни. Застосовується також великих електростанціях, які працюють у вигляді руху річкової і морської води.
• Вітрогенератор – рухається за допомогою енергії вітру. Використовується як у маленьких (приватних) вітряних електростанціях, так і великих промислових.
• Дизель-генератор і бензо-генератор рухаються відповідно дизельним і бензиновим двигуном.

На вигляд вихідного електричного струму:

• Генератори постійного струму – на виході одержуємо постійний струм.
• Генератори змінного струму Бувають однофазні та трифазні, з однофазним та трифазним вихідним змінним струмом відповідно.

Різні типи генераторів мають свої конструктивні особливості та практично несумісні вузли. Поєднує їх лише загальний принцип створення електромагнітного поля шляхом взаємного обертання однієї системи котушок щодо іншої або щодо постійних магнітів. Зважаючи на ці особливості ремонт генераторів або їх окремих компонентів під силу тільки кваліфікованим фахівцям.

Електроустаткування будь-якого автомобіля включає в себе генератор- пристрій, що перетворює механічну енергію, одержувану від двигуна, електричну. Разом із регулятором напруги він називається генераторною установкою. На сучасні автомобілі встановлюються генератори змінного струму. Вони найбільшою мірою відповідають вимогам, що висуваються.

Вимоги до генератора:

• вихідні параметри генератора повинні бути такими, щоб у будь-яких режимах руху автомобіля не відбувався прогресивний розряд акумуляторної батареї;
• напруга в бортовій мережі автомобіля, що живиться генератором, має бути стабільним у широкому діапазоні зміни частоти обертання та навантажень.

Остання вимога викликана тим, що акумуляторна батарея дуже чутлива до ступеня стабільності напруги. Занадто низька напруга викликає недозаряд батареї і, як наслідок, утруднення з пуском двигуна, занадто висока напруга призводить до перезаряду батареї і прискореного виходу її з ладу.

Принцип роботи генератора та його принциповий конструктивний пристрій однакові для всіх автомобілів, відрізняються лише якістю виготовлення, габаритами та розташуванням приєднувальних вузлів.

Основні частини генератора:

1. Шків– служить передачі механічної енергії від двигуна до валу генератора у вигляді ременя;
2. Корпус генератораскладається з двох кришок: передня (з боку шківа) та задня (з боку контактних кілець), призначені для кріплення статора, установки генератора на двигуні та розміщення підшипників (опор) ротора. На задній кришці розміщуються випрямляч, щітковий вузол, регулятор напруги (якщо він вбудований) та зовнішні висновки для підключення до системи електроустаткування;
3. Ротор- Сталевий вал з розташованими на ньому двома сталевими втулками кпювоподібної форми. Між ними знаходиться обмотка збудження, висновки якої з'єднані з контактними кільцями. Генератори обладнані переважно циліндричними мідними контактними кільцями;
4. Статор- Пакет, набраний із сталевих листів, що має форму труби. У його пазах розташована трифазна обмотка, в якій виробляється потужність генератора;
5. Складання з випрямлювальними діодами- об'єднує шість потужних діодів, запресованих по три в позитивний та негативний тепловідведення;
6. Регулятор напруги- пристрій, що підтримує напругу бортової мережі автомобіля в заданих межах при зміні електричного навантаження, частоти обертання ротора генератора та температури навколишнього середовища;
7. Щітковий вузол- Знімна пластмасова конструкція. У ній встановлені пружні щітки, що контактують з кільцями ротора;
8. Захисна кришка діодного модуля.

Розглянемо електричну схему з'єднання елементів генератора.


Принципова електрична схема генераторної установки:
1. Вмикач запалювання;
2. Перешкододавлюючий конденсатор;
3. Акумуляторна батарея;
4. Лампа-індикатор справності генератора;
5. Позитивні діоди силового випрямляча;
6. Негативні діоди силового випрямляча;
7. Діоди обмотки збудження;
8. Обмотки трьох фаз статора;
9. Обмотка збудження (ротор);
10. Щіточний вузол;
11. Регулятор напруги;
B+ Вихід генератора "+";
B- "Маса" генератора;
D+ Живлення обмотки збудження, опорна напруга регулятора напруги.

В основі роботи генератора лежить ефект електромагнітної індукції. Якщо котушку, наприклад, з мідного дроту, пронизує магнітний потік, то при його зміні на виводах котушки з'являється електрична напруга, пропорційна швидкості зміни магнітного потоку. І навпаки, для утворення магнітного потоку достатньо пропустити через котушку електричний струм. Таким чином, для отримання змінного електричного струму потрібні джерело змінного магнітного поля та котушка, з якої безпосередньо зніматиметься змінна напруга.

Обмотка збудження з полюсною системою, валом та контактними кільцями утворюють ротор, його найважливішу частину, що обертається, яка і є джерелом змінного магнітного поля.

Ротор генератора 1. вал ротора;
2. полюси ротора;
3. обмотка збудження;
4. контактні кільця.
Полюсна система ротора має залишковий магнітний потік, який є навіть за відсутності струму в обмотці збудження. Однак його значення невелике і здатне забезпечити самозбудження генератора тільки на високих частотах обертання. Тому для початкового намагнічування ротора через його обмотку пропускають невеликий струм від акумуляторної батареї, зазвичай через лампу контролю працездатності генератора. Сила цього струму не повинна бути надто великою, щоб не розряджати акумуляторну батарею, але й не надто малою, щоб генератор міг збудитися вже на холостих обертах двигуна. З цих міркувань, потужність контрольної лампи зазвичай становить 2…3 Вт. Після того, як напруга на статорних обмотках досягає робочої величини, лампа тухне, і живлення обмотки збудження здійснюється від самого генератора. У цьому випадку генератор працює на збудженні.

Вихідна напруга знімається з обмоток статора. При обертанні ротора навпроти котушок обмотки статора з'являються поперемінно "північний" і "південний" полюси ротора, тобто напрямок магнітного потоку, що пронизує котушку статора, змінюється, що викликає появу в ній змінної напруги. Частота цієї напруги залежить від частоти обертання ротора генератора та числа його пар полюсів.

Статор генератора
1. обмотка статора;
2. висновки обмоток;
3. магнітопровід.
Обмотка статора трифазна. Вона складається з трьох окремих обмоток, званих обмотками фаз або просто фазами, намотаних за певною технологією на магнітопровід. Напруга і струми в обмотках зміщені один щодо одного третину періоду, тобто. на 120 градусів, як це показано на малюнку.

Осцилограми фазових напруг обмоток
U 1 , U 2 , U 3 - напруги обмоток;
Т – період сигналу (360 градусів);
F – фаза усунення (120 градусів).
Фазові обмотки можуть з'єднуватись у "зірку" або "трикутник".


Види з'єднання обмоток
1. «зіркою»;
2. "трикутником".
При з'єднанні "трикутник" струм у кожній з обмоток в 1,7 рази менше струму, що віддається генератором. Це означає, що при тому ж струмі, що віддається генератором, струм в обмотках при з'єднанні в "трикутник" значно менше, ніж у "зірки". Тому в генераторах великої потужності досить часто застосовують з'єднання в "трикутник", тому що при менших струмах обмотки можна намотувати тоншим дротом, що технологічніше. Більш тонкий провід можна застосовувати і при з'єднанні типу "зірка". У цьому випадку обмотку виконують із двох паралельних обмоток, кожна з яких з'єднана в "зірку", тобто виходить "подвійна зірка".

Бортова мережа автомобіля вимагає підведення до неї постійної напруги. Тому обмотка статора живить бортову мережу автомобіля через випрямляч, вбудований у генератор. Випрямлячдля трифазної системи містить шість силових напівпровідникових діодів, три з яких з'єднані з виведенням "+" генератора, інші три з виведенням "-" ("масою"). Напівпровідникові діоди знаходяться у відкритому стані і не надають суттєвого опору проходженню струму при додатку до них напруги у прямому напрямку та практично не пропускають струм при зворотній напрузі. Слід звернути увагу на те, що під терміном "випрямляючий діод" не завжди ховається звична конструкція, що має корпус, висновки і т. д. іноді це напівпровідниковий кремнієвий перехід, загерметизований на тепловідводі.

Складання з випрямлювальними діодами
1. силові діоди;
2. додаткові діоди;
3. тепловідведення.
Багато виробників з метою захисту електронних вузлів автомобіля від сплесків напруги замінюють діоди силового моста на стабілітрони. Відмінність стабілітрона від випрямного діода полягає в тому, що при впливі на нього напруги у зворотному напрямку він не пропускає струм лише до певної величини цієї напруги, що називається напругою стабілізації. Зазвичай у силових стабілітронах напруга стабілізації становить 25...30 В. При досягненні цієї напруги стабілітрони "пробиваються", тобто починають пропускати струм у зворотному напрямку, причому в певних межах зміни сили цього струму напруга на стабілітроні, а, отже, і на виведенні "+" генератора залишається незмінним, що не досягає небезпечних для електронних вузлів значень. Властивість стабілітрона підтримувати на своїх висновках сталість напруги після "пробою" використовується і в регуляторах напруги.

Як було зазначено вище, напруги на обмотках змінюються по кривих, близьких до синусоїди і в одні моменти часу вони позитивні, інші негативні. Якщо позитивний напрямок напруги у фазі прийняти за стрілкою, спрямованою до нульової точки обмотки статора, а негативне від неї то, наприклад, для моменту часу t коли напруга другої фази відсутня, першої фази - позитивно, а третьої - негативно. Напрямок напруг фаз відповідає стрілкам, показаним на малюнку.

Напрямок струмів в обмотках та випрямлячі генератора

Струм через обмотки, діоди та навантаження протікатиме у напрямку цих стрілок. Розглянувши будь-які інші моменти часу, легко переконатися, що в трифазній системі напруги, що виникає в обмотках фаз генератора, діоди силового випрямляча переходять з відкритого стану в закритий і назад таким чином, що струм навантаження має тільки один напрямок - від виведення "+" генераторної установки для її виведення "-" ("масі"), т. е. у навантаженні протікає постійний (випрямлений) струм.

У значної кількості типів генераторів обмотка збудження підключається до свого випрямляча, зібраного на трьох діодах. Таке підключення обмотки збудження перешкоджає протіканню через неї струму розряду акумулятора при непрацюючому двигуні автомобіля. Діоди випрямляча обмотки збудження працюють аналогічно, живлячи випрямленим струмом цю обмотку. Причому випрямляч обмотки збудження теж входять 6 діодів, три їх загальні з силовим випрямлячем (негативні діоди). Струм збудження значно менше, ніж струм, що віддається генератором у навантаження. Тому як діоди обмотки збудження застосовуються малогабаритні слаботочні діоди на струм не більше 2 А (для порівняння, діоди силового випрямляча допускають протікання струмів силою до 25... 35 А).

При необхідності збільшення потужності генератора застосовується додаткове плече випрямляча.

Така схема випрямляча може мати місце лише при з'єднанні обмоток статора в "зірку", тому що додаткове плече запитується від "нульової" точки "зірки". Якби фазні напруги змінювалися суто по синусоїді, ці діоди взагалі брали участь у процесі перетворення змінного струму на постійний. Однак у реальних генераторах форма фазної напруги відрізняється від синусоїди. Вона є сумою синусоїд, які називаються гармонійними складовими або гармоніками - першою, частота якої збігається з частотою фазної напруги, і вищими, головним чином, третьою, частота якої втричі вища, ніж перша.

Реальна форма фазної напруги у вигляді суми двох гармонік:
1. фазне напруження обмотки;
2. перша гармоніка;
3. третя гармоніка;
З електротехніки відомо, що в лінійній напрузі, тобто в тій напрузі, яка підводиться до випрямляча і випрямляється, третя гармоніка відсутня. Це тим, що треті гармоніки всіх фазних напруг збігаються по фазі, тобто одночасно досягають однакових значень і при цьому взаємно врівноважують і взаємознищують один одного в лінійній напрузі. Таким чином, третя гармоніка у фазній напрузі присутня, а в лінійній – ні. Отже, потужність, що розвивається третьою гармонікою фазної напруги, не може бути використана споживачами. Щоб використовувати цю потужність, додані діоди, приєднані до нульової точки обмоток фаз, тобто до точки де позначається дія фазної напруги. Таким чином, ці діоди випрямляють лише напругу третьої гармоніки фазної напруги. Застосування цих діодів збільшує потужність генератора на 5...15% за частоти обертання понад 3000 хв -1 .

Напруга генератора без регулятора залежить від частоти обертання його ротора, магнітного потоку, створюваного обмоткою збудження, отже, від сили струму у цій обмотці і величини струму, що віддається генератором споживачам. Чим більша частота обертання і сила струму збудження, тим більша напруга генератора, чим більша сила струму його навантаження - тим менша ця напруга. функцією регулятора напругиє стабілізація напруги при зміні частоти обертання та навантаження за рахунок впливу на струм збудження. Раніше застосовувалися вібраційні регулятори, а згодом контактно-транзисторні. Ці два типи регуляторів нині повністю витіснені електронними.

Зовнішній вигляд електронних регуляторів напруги

Оформлення напівпровідникових електронних регуляторів може бути різним, але принцип роботи у всіх регуляторів однаковий. Звичайно, можна змінювати струм в ланцюзі збудження введенням в цей ланцюг додаткового резистора, як це робилося в колишніх вібраційних регуляторах напруги, але цей спосіб пов'язаний із втратою потужності в цьому резисторі та в електронних регуляторах не застосовується. Електронні регулятори змінюють струм збудження шляхом включення та відключення обмотки збудження від мережі живлення, при цьому змінюється відносна тривалість часу включення обмотки збудження. Якщо для стабілізації напруги потрібно зменшити силу струму збудження, час увімкнення обмотки збудження зменшується, якщо потрібно збільшити - збільшується.

Недоліком наведеного варіанта підключення регулятора є те, що регулятор підтримує напругу на виводі "D+" генератора, а споживачі, в тому числі акумуляторна батарея, включені на виведення "В+". Крім того, при такому включенні регулятор не сприймає падіння напруги в з'єднувальних проводах між генератором і акумуляторною батареєю і не вносить коригування напруги генератора, щоб компенсувати це падіння. Ці недоліки усунуті в наступній схемі, де напруга на вхідний ланцюг регулятора подається від того вузла, де його слід стабілізувати, зазвичай, це висновок "В+" генератора.

Деякі регулятори напруги мають властивість термокомпенсації - зміни напруги, що підводиться до акумуляторної батареї, в залежності від температури повітря в підкапотному просторі для оптимального заряду АКБ. Чим нижча температура повітря, тим більше напруга повинна підводитися до батареї і навпаки. Величина термокомпенсації досягає до 0,01 на 1°С.