Электрогенераторы - это электрические машины, преобразующие механическую энергию в электрическую энергию.

Действие электрических генераторов основано на принципе электромагнитной индукции: в проводе, движущемся в магнитном поле, наводится электродвижущая сила - ЭДС .

Электрические генераторы постоянного тока

Долгое время электрические генераторы постоянного тока были единственными типом источника электроэнергии.

В обмотке якоря генератора постоянного тока индуктируется переменный ток, который преобразуется в постоянный ток электромеханическим выпрямителем - коллектором. Однако процесс выпрямления тока коллектором связан с повышенным износом коллектора и щеток, особенно при большой частоте вращения якоря генератора .

1– коллектор; 2 – щетки; 3 – магнитные полюса; 4 – витки; 5 – вал; 6 – якорь

Генераторы постоянного тока различают по характеру их возбуждения - независимого возбуждения и самовозбуждением. В генераторах с электромагнитным возбуждением обмотка возбуждения, располагаемая на главных полюсах, подключается к независимому источнику питания. Генераторы с магнитоэлектрическим возбуждением возбуждаются постоянными магнитами, из которых изготовляются полюсы машины. Генераторы постоянного тока находят применение в тех отраслях промышленности, где по условиям производства предпочтительным является постоянный ток - на предприятиях металлургической и электролизной промышленности, на транспорте, судах и др. Генераторы постоянного тока используются на электростанциях в качестве возбудителей синхронных генераторов и .

Мощность генераторов постоянного тока может достигать десятка мегаватт.

Генераторы переменного тока

Генераторы переменного тока позволяют получать большие токи при достаточно высоком напряжении. В настоящее время имеется несколько типов индукционных генераторов .

Они состоят из электромагнита или постоянного магнита, создающие магнитное поле, и обмотки, в которой индуцируется переменная ЭДС. Так как ЭДС, наводимые в последовательно соединенных витках, складываются, то амплитуда ЭДС индукции в рамке пропорциональна числу витков в ней. Она пропорциональна также амплитуде переменного магнитного потока через каждый виток. Для получения большого магнитного потока в генераторах применяют специальную магнитную систему, состоящую из двух сердечников, сделанных из электротехнической стали. Обмотки, создающие магнитное поле, размещены в пазах одного из сердечников, а обмотки, в которых индуцируется ЭДС, - в пазах другого. Один из сердечников (обычно внутренний) вместе со своей обмоткой вращается вокруг горизонтальной или вертикальной оси. Поэтому он называется ротором.

Неподвижный сердечник с его обмоткой называют статором. Зазор между сердечниками статора и ротора делают как можно меньшим. Этим обеспечивается наибольшее значение потока магнитной индукции. В больших промышленных генераторах вращается электромагнит, который является ротором, в то время как обмотки, в которых наводится ЭДС, уложены в пазах статора и остаются неподвижными.

Подводить ток к ротору или отводить его из обмотки ротора во внешнюю цепь приходится при помощи скользящих контактов. Для этого ротор снабжается контактными кольцами, присоединенными к концам его обмотки. Неподвижные пластины - щетки - прижаты к кольцам и осуществляют связь обмотки ротора с внешней цепью. Сила тока в обмотках электромагнита, создающего магнитное поле, значительно меньше силы тока, отдаваемого генератором во внешнюю цепь. Поэтому генерируемый ток удобнее снимать с неподвижных обмоток, а через скользящие контакты подводить сравнительно слабый ток к вращающемуся электромагниту. Этот ток вырабатывается отдельным генератором постоянного тока (возбудителем), расположенным на том же валу.

В маломощных генераторах магнитное поле создается вращающимся постоянным магнитом. В таком случае кольца и щетки вообще не нужны. Появление ЭДС в неподвижных обмотках статора объясняется возникновением в них вихревого электрического поля, порожденного изменением магнитного потока при вращении ротора.

Обмотки возбуждения синхронных генераторов бывают двух типов: с явнополюсными и неявнополюсными роторами. В генераторах с явнополюсными роторами полюса, несущие обмотки возбуждения, выступают из индуктора. Генераторы такого типа рассчитаны на сравнительно низкие частоты вращения, для работы с приводом от поршневых паровых машин, дизельных двигателей, гидротурбин. Паровые и газовые турбины используются для привода синхронных генераторов с неявнополюсными роторами. Ротор такого генератора представляет собой стальную поковку с фрезерованными продольными пазами для витков обмотки возбуждения, которые обычно выполняются в виде медных пластин. Витки закрепляются в пазах, а поверхность ротора шлифуется и полируется для снижения уровня шума и потерь мощности, связанных с сопротивлением воздуха.

Обмотки генераторов по большей части делают трехфазными - на выходных зажимах генератора вырабатываются три синусоидальных напряжения переменного тока, поочередно достигающих своего максимального амплитудного значения. В механике редко встречается подобное сочетание движущихся частей, которые могли бы порождать энергию столь же непрерывно и экономично.

Мощные синхронные генераторы охлаждаются водородом . Современный генератор электрического тока - это внушительное сооружение из медных проводов, изоляционных материалов и стальных конструкций. При размерах в несколько метров важнейшие детали генераторов изготовляются с точностью до миллиметра.

Они могли вырабатывать высокое напряжение , но имели маленький ток . Их работа была основана на использовании наэлектризованных ремней, пластин и дисков для переноса электрических зарядов с одного электрода на другой. Заряды вырабатывались, используя один из двух механизмов:

• Трибоэлектрический эффект, при котором электрический заряд возникал из-за механического контакта двух диэлектриков

По причине низкой эффективности и сложностей с изоляцией машин, вырабатывающих высокие напряжения, электростатические генераторы имели низкую мощность и никогда не использовались для выработки электроэнергии в значимых для промышленности масштабах. Примерами доживших до наших дней машин подобного рода являются электрофорная машина и генератор Ван де Граафа .

Динамо-машина Йедлика

Динамо-машина стала первым электрическим генератором, способным вырабатывать мощность для промышленности. Работа динамо-машины основана на законах электромагнетизма для преобразования механической энергии в пульсирующий постоянный ток. Постоянный ток вырабатывался благодаря использованию механического коммутатора. Первая динамо-машина была построена Hippolyte Pixii в 1832.

Пройдя ряд менее значимых открытий динамо-машина стала прообразом из которого появились дальнейшие изобретения, такие как двигатель постоянного тока , генератор переменного тока, синхронный двигатель , роторный преобразователь.

Классификация

• Электромеханические
  • Индукционные
• Термоионные генераторы

Электромеханические индукционные генераторы

На сегодняшний день наиболее распространённым типом является индукционный электромеханический генератор. Абсолютное большинство тепловых, гидравлических, ветряных, атомных, приливных, геотермальных электростанций, а так же некоторые солнечные используют этот тип генератора.

Электромеханический генера?тор - это электрическая машина , в которой механическая работа преобразуется в электрическую энергию .

Классификация электромеханических генераторов

• По типу первичного двигателя:
  • Турбогенератор паровой турбиной или газотурбинным двигателем ;
  • Гидрогенератор - электрический генератор, приводимый в движение гидравлической турбиной;
  • Дизель-генератор - электрический генератор, приводимый в движение дизельным двигателем ;
  • Газотурбинный генератор - электрический генератор, приводимый в движение газотурбинным двигателем ;
  • Паро-генератор - электрический генератор, приводимый в движение паровой турбиной ;
  • Ветро-генератор - электрический генератор, преобразующий в электричество кинетическую энергию ветра;
• По виду выходного электрического тока
  • Генератор постоянного тока
    • Коллекторные генераторы
    • Вентильные генераторы
  • Генератор переменного тока
    • Однофазный генератор

Генераторы были придуманы для того, чтобы обеспечить бесперебойную подачу электроэнергии за счет сжигания других видов топлива, в случае потери первой. Потеря электроэнергии в современном мире не редкость - ремонты старых электростанций, тяжелые погодные условия и другие форс-мажорные обстоятельства. Для дачных поселков, к которым еще не подведена электромагистраль, такое оборудование является единственным выходом из трудной ситуации.

Электрогенераторы делятся по видам потребляемого топлива, размером, количеством фаз, мощностью. Именно мощность относит автономную электростанцию в группу профессиональных или бытовых условий. Профессиональные станции выработки электроэнергии выделяются огромной мощностью для обслуживания электрического оборудования и возможностью долгой и интенсивной эксплуатации. Такие типы электростанций стоят очень дорого и в обслуживании недешево обходятся. Потому, если это аварийный вид потребления энергии, допустим, для производства, то в экстренных случаях аренда генератора - это лучший выход. Это услуга сэкономит финансы в плане покупки, а также ремонта.

Бытовые электростанции проще в эксплуатации, портативны, относительно недорогие. При выборе этого оборудования надо обращать внимание на мощность прибора. Но предварительно нужно просчитывать количество потребляемой электроэнергии. Не забывать учитывать коэффициент пускового тока, на который умножается суммарное количество киловатт со всего оборудования, подключаемого к генератору. Коэффициент зависит от типа прибора: для лампочки, допустим, он равен единице, а для холодильника или кондиционера - 3,5. Но в каждом отдельном случае нужно считать потребление согласно техническим характеристикам бытовой техники. Генераторы по типам потребляемого топлива делятся на виды:

• дизельные;
• бензиновые;
• газотурбинные;
• инверторные.

Самыми распространенными видами портативных электростанций, благодаря доступности сырья для работы, являются первые три в списке.

Дизельный генератор

Данный образец оборудования является электростанцией с дизельным двигателем. Используется как для основного, так и для аварийного источника питания. Стоимость самого прибора относительно других видов выше, но учитывая экономность в потреблении сырья и высокую длительность срока эксплуатации можно сказать, что это несущественный недостаток. Ремонт, в сравнении с бензиновым, обойдется дороже за счет запчастей, но экономия на высокой теплотворной способности, сведет к минимуму сомнения о покупке.

Бензиновые генераторы

Первое преимущество станции с бензиновым двигателем - это компактность и портативность. Стоимость этого типа оборудования относительно низкая. Следующим плюсом есть низкая шумопроизводительность. За счет высокооктанового бензина двигатель внутреннего сгорания обеспечивает тихую работу электрогенератора. Решающей привилегией над дизельной станцией является экологичность. Чтобы двигатель бензиновой установки работал дольше надо вовремя производить ремонт в специальных центрах обслуживания и менять быстроизнашивающиеся материалы.

Газотурбинные генераторы

Эта газотурбинная установка нужна для получения газа на продолжения рабочей деятельности бытовых котлов, промышленных котельных, другого нагревательного и сушильного оборудования, а также газовых турбин. Газогенератор благодаря термохимии и кислороду превращает твердые виды топлива в горючий газ. Это альтернатива жидкому топливу и природному газу.

Инверторные генераторы

Появление инверторного генератора помогло сделать следующий шаг в будущий прогресс цивилизованного населения. Звукопоглощающая система, высокая экологичность, защита от перегрузки и сниженное потребления топлива - это только основные преимущества нового поколения очень компактного и удобного цифрового генератора энергии.

Любой автомобиль имеет свою электрическую сеть, выполняющую несколько функций: запуск двигателя стартером, обеспечение стабильного образования разряда искр для воспламенения бензиновой смеси, звуковой и световой сигнализации, а также освещения и создания комфортных условий в салоне.

Для обеспечения электрической энергией потребителей автомобильной электрической сети предусмотрены два источника питания: генератор и , которая питает энергией бортовую сеть до момента запуска двигателя. Ее особенностью является неспособность выработки электрического тока, а только его удержания внутри себя, и отдачи потребителям при необходимости. Поэтому аккумуляторная батарея не сможет одна долго обеспечивать электроэнергией сеть автомобиля, так как быстро разрядится, отдав всю энергию. Чем чаще запускается двигатель, и используются мощные потребители тока, тем быстрее произойдет ее разряд.

Для восстановления заряда батареи и обеспечения электричеством остальных потребителей автомобиля применяется автомобильный генератор, который постоянно вырабатывает электроэнергию во время работы двигателя.

Виды автогенераторов

Существует два вида генераторов, применяемых на автомобилях.

1. Генератор постоянного тока на современных автомобилях не используется. Для его работы не требуется выпрямление тока. Ранее применялся на автомобилях Победа, ГАЗ-51 и некоторых других марках, выпущенных до 1960 года.
2. Генератор переменного тока широко применяется на автомобилях в настоящее время. Первые такие генераторы были разработаны в Америке в 1946 году. Это более надежная и современная конструкция. На выходе генератора встроен .

Устройство и работа

Оба вида генераторов служат для выработки электрического тока, необходимого для эксплуатации автомобиля. Их устройство и принцип работы имеют отличительные особенности, так как они вырабатывают разные виды тока. Рассмотрим конструктивные особенности и принцип действия, которые имеет автомобильный генератор каждого вида.

Автомобильный генератор постоянного тока

Такой автомобильный генератор имеет много недостатков:

• Малая эффективность работы.
• Недостаточная мощность.
• Несовершенная схема подключения.
• Необходим постоянный контроль.
• Частое техническое обслуживание.
• Малый срок службы.

Аналогичные конструкции, включающие в себя коллектор, могут одновременно функционировать в режиме генератора или двигателя. В гибридных автомобилях они нашли широкое применение.

Их отличием от автогенераторов переменного тока является то, что создающие электромагниты абсолютно неподвижны. Электродвижущая сила находится во вращающихся обмотках ротора. Электрический ток снимается с полуколец, изолированных между собой. На каждой щетке имеется напряжение одной полярности.

Автомобильный генератор переменного тока

Это популярная модель современных автогенераторов. Любая конструкция автогенератора включает в себя обмотку, расположенную в неподвижном статоре, который зафиксирован между двумя крышками: задней и передней. Со стороны задней крышки находятся контактные кольца ротора. Со стороны передней крышки находится привод со шкивом. Автомобильный генератор расположен впереди двигателя и крепится с помощью болтового соединения на специальные кронштейны. Натяжная проушина и крепежные лапы расположены на крышках генератора.

Крышки генератора изготовлены литьем из алюминиевых сплавов. Они имеют окна для вентиляции корпуса генератора. В разных конструкциях такие окна могут выполняться как в торцевой части генератора, так и на цилиндрической части над обмотками статора.

На задней крышке закреплен щеточный узел, объединенный с регулятором напряжения, а также блок выпрямителя. Крышки генератора стягиваются длинными винтами, зажимая между собой корпус статора с обмотками.

Статор автогенератора состоит:

Статор изготавливается из листовой стали толщиной 1 мм. Для экономии металла конструкторы создали статор, состоящий из отдельных сегментов в виде подковы. Листы статора скреплены между собой в одну конструкцию с помощью заклепок или сварки. Все основные виды конструкций статора содержат 36 пазов, в которых находится обмотка. Пазы статора изолированы эпоксидным компаундом или специальной пленкой.

Ротор генератора состоит:

Автомобильный генератор имеет особенный вид системы полюсов ротора , состоящей из двух половин, имеющих выступы в виде клюва. На каждой половине имеется шесть полюсов, которые изготавливаются методом штамповки. Полюсные половины напрессовываются на вал. Между ними устанавливается втулка, на которой расположена обмотка возбуждения.Вал ротора обычно изготавливается из автоматной стали низкой твердости. Но при использовании роликового подшипника, который работает на конце вала со стороны задней крышки, вал изготавливают из твердой легированной стали, при этом цапфу вала подвергают закалке. Конец вала имеет резьбу, шпоночный паз для фиксации шкива.

В современных генераторах шпонка не применяется. Шкив фиксируется на валу усилием затяжки гайки. Для облегчения разборки на валу имеется шестигранный выступ для ключа, или углубление.

Щетки автогенератора расположены в щеточном узле и прижимаются к кольцам с помощью пружин.

Автомобильный генератор может оснащаться двумя типами щеток:

1. Меднографитовые.
2. Электрографитовые.

Второй тип обладает значительной потерей напряжения при контакте с кольцом. Это отрицательно влияет на выходные параметры генератора. Положительным моментом является длительный срок службы колец и щеток.

Узел выпрямления используется двух типов

1. Теплоотводящие пластины, в которые запрессованы силовые диоды выпрямителя.
2. Конструкция с большими ребрами охлаждения, на которые припаиваются таблеточные диоды.

Вспомогательный выпрямитель включает в себя диоды в пластиковом корпусе формой в виде горошины или цилиндра, а также могут изготавливаться отдельным герметичным блоком, подключаемым к схеме специальными шинами.

Большую опасность для автогенератора может вызвать короткое замыкание теплоотводящих пластин положительного и отрицательного полюса. Это может произойти из-за случайного попадания металлического предмета или токопроводящей грязи. При этом в цепи аккумулятора возникает замыкание, которое может привести к пожару. Чтобы этого не произошло, многие токопроводящие элементы выпрямителя покрывают слоем изоляции.

В генераторе используются шариковые радиальные подшипники с заложенной в них разовой смазкой и уплотнением. Роликовые подшипники иногда применяются на импортных генераторах.

Охлаждение автогенератора происходит за счет закрепленных на валу лопастей вентилятора. Воздух засасывается в отверстия задней крышки. Существуют и другие способы охлаждения.

На автомобилях, у которых подкапотное пространство слишком плотное, и имеющее большую температуру, используют генераторы с особым кожухом, по которому отдельно поступает прохладный воздух для охлаждения.

Регулятор напряжения

Служит для поддержания напряжения автогенератора в необходимом диапазоне для нормальной работы электрооборудования автомобиля.

Такие регуляторы работают на основе полупроводниковых элементов. Их конструктивное исполнение может быть различным, но принцип их действия не отличается.

Регуляторы напряжения имеют свойство термокомпенсации. Это способность изменять величину напряжения в зависимости от температуры рабочего пространства для наилучшей зарядки аккумулятора. Чем прохладнее воздух, тем выше должно быть подводимое к аккумулятору напряжение.

Работа генератора

При запуске двигателя автомобиля главным потребителем электричества является стартер. При этом сила тока может достичь нескольких сотен ампер. В таком режиме электрооборудование работает только от аккумулятора, который подвержен сильному разряду. После запуска мотора автомобильный генератор является основным источником питания.

Во время работы двигателя происходит непрерывная дозарядка аккумулятора и обеспечивается работа электрических потребителей, подключенных к бортовой сети автомобиля. Если генератор выйдет из строя, то аккумуляторная батарея быстро разрядится. После зарядки напряжение аккумулятора и генератора отличается незначительно, поэтому зарядный ток уменьшается.

При работе мощных электроприборов автомобиля и низких оборотах двигателя, общий ток потребления становится выше способности генератора, поэтому реле напряжения переключает питание на аккумулятор.

Крепление и привод

Генератор приводится в действие с помощью шкива двигателя через ременную передачу. Обороты вращения генератора зависят от диаметра шкива генератора и шкива коленвала двигателя.

Современные автомобили оснащены поликлиновым ремнем, так как он обладает большей гибкостью и может приводить в действие шкивы небольшого диаметра. Это позволяет получить большие обороты генератора. Ремень может натягиваться разными способами, в зависимости от марки автомобиля и конструкции натяжителя. Чаще всего в качестве натяжителя используют специальные ролики.

Неисправности

Автогенераторы представляют собой надежное устройство, однако у них также случаются некоторые неисправности, которые делятся на два вида:

1. Механические неисправности чаще всего возникают вследствие износа деталей: шкива, приводного ремня, подшипников качения, меднографитных щеток. Такие неисправности легко обнаруживаются, так как возникают посторонние шумы, стуки со стороны генератора. Эти поломки устраняют путем замены изношенных деталей, так как восстановлению они не подлежат.
2. Электрические неисправности возникают гораздо чаще. Они могут выражаться в замыкании обмоток статора или ротора, поломке регулятора напряжения, пробое выпрямителя и т.д. До выявления неисправностей такие поломки могут отрицательно повлиять на аккумуляторную батарею. Например, пробитый регулятор напряжения будет постоянно перезаряжать батарею. При этом нет особых внешних признаков. Это выявляется только с помощью замеров напряжения выхода генератора.

Электрические неисправности также устраняются путем замены неисправных деталей новыми. Замыкание в обмотках требует их перемотки, что значительно повышает стоимость ремонта. В торговой сети можно найти запчасти к генераторам, в том числе и корпус статора с обмотками.

ВИДЫ ГЕНЕРАТОРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА – существуют три основных вида генераторов переменного и постоянного тока, использующие следующие виды топлива (дизель, бензин, газ). Не знаете, какой вид генератора выбрать? Компания «АГТ» предлагает купить разные виды электрических генераторов, но самые экономичные – это газовые, 1 кВт – всего 2 рубля. Основные виды генераторов переменного тока на газе собираются на базе двигателя ВАЗ, и имеют мощность от 10 до 35 кВт.

Виды электрических генераторов

Специалисты компании «АГТ» расскажут вам про виды электрических генераторов и помогут вам с выбором электростанции постоянного или переменного тока, проектными работами, гарантийным и постгарантийным обслуживанием. Благодаря годовой гарантии каждый вид электрического генератора обслуживается инженерами нашей компании. Впрочем, вероятность возникновения поломки крайне мала при соблюдении правил эксплуатации. В случае поломки запасные части для генераторов тока всегда в наличии на нашем складе. Использование генераторов постоянного тока серии Энергия поможет вам и в экстренной ситуации, когда по какой-то причине центральное электроснабжение будет отключено.

Многие частные дома и промышленные предприятия используют разные виды электрогенераторов в режиме постоянной работы. Подобрать электрический генератор можно из следующих видов:

• Бензиновый электрогенератор - хорошо подходит в использовании как резервный источник электроснабжения. Очень простой в работе, для запуска не требует специальных навыков. Небольшие мощности от 2-6 кВт, а также габаритные и весовые характеристики позволяют брать с собой в частный дом, гараж, на природу;
• Дизельный электрогенератор - часто используется как резервный источник электроэнергии на любых производствах, магазинах, спорткомплексов и т. д. Широко применяется для постоянной работы, где невозможно найти источник электроэнергии. Дорогой кВт, около 15 рублей;
• Газовый электрогенератор - в 90% случаях устанавливаются для постоянного режима работы, позволяют экономить в 2.5-3 раза с учетом тепловой и электрической энергии. Отлично подходят для круглосуточных потребителей.

Виды генераторов для дома

Самые экономичные виды генераторов для дома это газовые. В основном топливо для этих генераторов это центральная газовая магистраль, в этом случае вы не производите дополнительных действий по заправке или заказу газа. Так же можно использовать разные виды носителей топлива: газовые баллоны или газгольдер, в этом случае вам понадобится менять баллоны и делать дозаправку газгольдера, который устанавливается под землей. Таким образом, вы можете построить полностью автономную систему электроснабжения, не зависимую от централизованных источников. Кроме того, это обеспечивает значительную экономию средств.

Виды генераторов постоянного тока

Технические параметры видов генераторов постоянного тока следующие: двигатель ВАЗ российского производства, генератор Sinocox, система управления, Datakom (Турция), расход природного газа 0,35 м?/ч * 1 кВт (из 1 м? газа мы можем получить 3 кВт электроэнергии), напряжение220В/380В. Генераторы постоянного тока могут работать круглосуточно, интервал замены масла составляет 300-500 часов. Мы предоставляем гарантию 360 дней с момента подписания актов сдачи генераторов в эксплуатацию, которые предполагают полный комплекс услуг от наших специалистов. Моторесурс любого вида генераторов составляет 28 000 моточасов. Все виды генераторов постоянного тока могут быть укомплектованы крепким алюминиевым шумопоглащающим корпусом, внутри он обшит сэндвич панелями, поэтому отлично защищает от любых погодных условий и шума. К примеру, если вам необходима общая мощность 500 кВт, то можно в один контейнер установить несколько генераторов постоянного тока по 150 кВт, общей мощностью 600 кВт. В постоянном режиме работы вы получите необходимую мощность. Преимуществом модульного подключения генераторов является низкий расход топлива и удобство обслуживания. Вам не потребуется отключать весь энергокомплекс.

Преимущества видов генераторов постоянного тока

• Преимущества модульной системы: Все модули имеют стопроцентную заводскую готовность. Требуется лишь подключения к коммуникациям на месте.
• Максимальная совместимость: Все модули переменного тока имеют максимальную совместимость друг с другом. При их разработке и производстве используется единая программа компонентов и комплектующих, применяемая для всех продуктов выпускаемых нами. Это особенно важно для систем автоматизации и диспетчеризации.
• Синхронизация: Во время синхронизации с внешней сетью потребитель даже не знает, откуда в настоящий момент поступает электричество. Это крайне важно на пограничных режимах работы двигателя.

Нужна более подробная информация на виды генераторов?