Princip činnosti a účel generátorového soustrojí

Souprava generátoru je hlavním zdrojem elektrické energie v autě.

Je určen k napájení spotřebičů elektrické energie na stroji a dobíjení baterií za chodu motoru.

GU se skládá (nabíjecí obvod, budící obvod):

generátor s elektromagnetickým buzením;

relé-regulátor (regulátor napětí);

Generátor je určen k přeměně části mechanické energie motoru na elektrickou energii a spotřebiče energie během provozu motoru a nabíjení baterie.

Funkce: střídavý, třífázový, synchronní, s mechanickým pohonem. Na vozech rodiny GAZ je nainstalován G250, na ZIL – G250P1, 287; G266 – na autobusu PAZ-672 a G271 – na vozech rodiny MAZ, na KamAZ – G250, 288.

Ubytování: generátor je zpravidla umístěn v motorovém prostoru stroje a je mechanicky spojen s klikovým hřídelem motoru. To určuje konkrétní podmínky jeho provozu (frekvence otáčení klikového hřídele motoru, a tím i rotoru generátoru, se může lišit v širokých mezích: u dieselových motorů 3-4krát a u karburátorových motorů 5-6krát , široký rozsah změn zatížení od – kvůli velkému počtu spotřebitelů (od 10% do 100% jmenovitého výkonu); široký rozsah provozních teplot (od -40 0 С do +80 0 С); obsah prachu a vysokou vlhkostí (je třeba mít na paměti, že během provozu je zařízení vystaveno agresivnímu prostředí motorového prostoru).

Prvky elektrického zařízení jsou ovlivněny:

atmosférické jevy a v důsledku toho špína, prach, voda obsahující soli;

palivo a maziva – olej, palivo;

silné vibrace a výrazné mechanické přetížení (vibrace generátorů instalovaných na motoru mohou dosáhnout 10-15 dB);

možnost úplného nebo částečného ponoření do vody při překonávání vodních bariér: to způsobuje pokles elektrické pevnosti, stárnutí izolace a korozi kovových povrchů prvků elektrických zařízení, jako ochranu proti korozi zajišťují nátěry, chemické, galvanické nátěry .

Právě z těchto důvodů jsou na GU kladeny velmi přísné požadavky.

Požadavky na GU:

zajištění kladné bilance elektřiny v palubní síti;

hmotnost a rozměry generátorového soustrojí musí být co nejmenší;

napájecí napětí spotřebitelů musí být konstantní v celém rozsahu provozních režimů rychlosti a zatížení a nesmí se odchylovat o více než 3-5%;

životnost musí být stejná nebo vyšší než životnost motoru (u generátorů střídavého proudu a regulátorů napětí tranzistorů je stanovena životnost nejméně 300 tisíc km jízdy automobilu);

úroveň rádiového rušení z prvků generátorového soustrojí nesmí překročit hodnotu stanovenou celounijními normami přípustného průmyslového rádiového rušení.

usměrňovací blok (VB);

Zamýšlený: vytvořit magnetický tok F (kvůli energii baterie)

Skládá se z: hřídel, konce vinutí připájené na kroužky, magnetický obvod.

Práce: proud baterie přiváděný do sběracích kroužků prochází budícím vinutím a magnetizuje poloviny pólů s různou polaritou.

Poruchy: prasknutí budícího vinutí (nejčastěji v místech pájení na kontaktní kroužky), zkrat OB k zemi a mezizávitový zkrat.

Je: Zdroj EMF (ve statoru se tvoří třífázový střídavý proud).

Skládá se z: jádro, vinutí.

Jádro je vyrobeno z plechů z elektrooceli, vzájemně izolovaných lakem a spojených svařováním na šesti místech. Uvnitř jádra je 18 slotů, ve kterých je umístěno třífázové vinutí statoru, spojené hvězdou (trojúhelník v G KamAZ).

Práce: když se rotor otáčí, bipolární “zobáky” pólových polovin se otáčí před vinutími statoru. Výsledkem je, že v každé fázi podle zákona EMP vzniká střídavý proud.

Usměrňovací blok

Zamýšlený pro přeměnu třífázového střídavého proudu na stejnosměrný.

Skládá se z: šest křemíkových diod zapojených podle Larionova schématu.

Práce: střídavý proud z vinutí třífázového statoru vstupuje do jednotky usměrňovače. Usměrňovací jednotka posílá proud kladné půlvlny do plusu, záporné půlvlny do mínusu.

Poruchy: poškození nebo poruchy křemíkových diod.

To znamená, Shrňme, co bylo řečeno o provozu generátoru:

rotor vytváří magnetický tok v důsledku energie baterie;

se začátkem rotace rotoru se ve statoru vytvoří třífázový střídavý proud;

třífázový střídavý proud v usměrňovací jednotce je přeměněn na stejnosměrný proud.

Reléový regulátor (regulátor napětí).

Účel: automaticky řídí činnost generátoru a udržuje jeho konstantní napětí (U=14,0+/-0,2; 28+/-0,4V) bez ohledu na otáčky klikového hřídele.

výkonový tranzistor (VT1);

citlivý prvek: zenerova dioda (VD2);

řídicí tranzistor (VT2);

samoindukční ochranný obvod EMF.

Na U_г1 (14.0 V): proud protéká budícím vinutím, protože tranzistor VT1 je otevřený (protože má proud báze) a tranzistor VT2 je uzavřený, protože zenerova dioda VD2 je zavřená a VT2 nemá proud báze.

Na U_г> U₂ (14.2V): v budícím vinutí se proud zastaví, protože tranzistor VT1 se uzavře, protože zenerova dioda VD2 prorazí, tranzistor VT2 se otevře a „sní“ základní proud VT1.

Poruchy: tranzistor VT1 je neustále otevřený (přerušený VT1 nebo VD2 je otevřený), tranzistor VT1 je otevřený nebo VD2 je přerušený.

Práce RR-132 podobné (schematické schéma), ale aby se zachránil VT1 před poruchou samoindukčního EMF budícího vinutí, je nainstalována dioda VD1.

Aby nedocházelo k falešným pozitivům z pulzů v obvodu, je zde tlumivka L.

R3, R6 děliče, které vytvářejí určitý potenciál základny VT1.

R1, R4 děliče, které vytvářejí určitý potenciál základny VT2.

Diody VD3, VD4 zajišťují přehlednost uzavření tranzistoru.

R2 tvoří pozitivní zpětnou vazbu, která zajišťuje rychlé otevření tranzistoru VT2, a tím i uzavření VT1.

Princip regulace napětí a proudu v GU.

Hodnota napětí generátorového soustrojí automobilu souvisí především s nutností nabíjení akumulátoru, což vyžaduje omezení napětí na nastavené úrovni. Bylo zjištěno, že když napětí generátoru překročí vypočtené napětí o 10%, životnost baterie a automobilových žárovek se sníží 12krát. Pro vysvětlení principu činnosti generátoru je použita parametrická závislost, ve které lze rozlišit nezávislé a nastavitelné parametry.

V tomto případě jsou nezávislými parametry samozřejmě zatěžovací proud a rychlost otáčení rotor generátoru je zpravidla kinematicky pevně spojen s klikovým hřídelem motoru.

Z technického hlediska je poměrně obtížné zorganizovat změnu rychlosti rotoru. Omezení napětí na nastavené úrovni ve všech režimech se tedy provádí změnou magnetického toku, přesněji budicího proudu. Působí jako regulátor budícího proudu – relé-regulátor. Dosud fungovaly napěťové regulátory bez ohledu na jejich konstrukci podle zákona diskrétní regulace, jinými slovy, argument funkce mění svou hodnotu v důsledku periodického zapínání a vypínání budícího proudu při zatížení generátoru nebo rotoru. změny rychlosti.

Nyní se v automobilech používají kontaktní tranzistorové a bezkontaktní tranzistorové regulátory napětí, které pracují s alternátory.

Když je napětí generátoru menší než U₁–U₂ proud budícího vinutí generátoru není omezen a tudíž není omezeno ani napětí generátoru.

Se zvýšením frekvence otáčení rotoru generátoru, když napětí generátoru dosáhne U_2,Proud vstupuje do budícího vinutí generátoru pouze přes přídavný odpor a v tomto ohledu napětí generátoru klesá, dokud se zenerova dioda nezavře. Při zavřené zenerově diodě proudí proud do budícího vinutí přes otevřený tranzistor. Napětí generátoru se začne zvyšovat až do dalšího otevření zenerovy diody.

Napětí generátoru je tak udržováno stabilní bez ohledu na otáčky klikového hřídele motoru (rotor generátoru).

V poslední době se rozšířily generátory s vestavěnými tranzistorovými regulátory napětí Ya112A, 11.3702 na integrovaných obvodech, které se montují na zadní kryt generátoru.

Princip činnosti těchto regulátorů je podobný uvažovanému. Když je napětí na svorkách generátoru menší než mezní hodnota, tranzistor zapojený do série s budicím vinutím generátoru je otevřený a prochází budicí proud.

Pokud napětí překročí mezní hodnotu, pak se tranzistor zablokuje a prudce se změní síla proudu v budícím vinutí generátoru. Tento proces se obvykle vyskytuje s vysokou frekvencí a napětí generátoru zůstává prakticky konstantní.

Integrovaný regulátor napětí je neoddělitelný a neopravitelný výrobek. Napětí regulátoru je nastaveno z výroby.

Elektřina se používá všude – od domácích elektrických spotřebičů až po složité průmyslové stroje. Ne každý však ví, že za jeho výrobu jsou zodpovědná speciální zařízení, která přeměňují mechanickou energii na elektrický proud. Pojďme si rozebrat, co je to alternátor, z jakých částí se skládá a na jakém principu funguje, jak se používá a podle jakých pravidel se zapojuje a také na jaké typy se dělí.

Generátor generuje střídavý proud, když se firma otáčí z externího disku Zdroj building-tech.org

Elektrocentrála – zařízení, princip činnosti

Generátor je zařízení pro generování elektrického proudu přeměnou mechanické energie. Bez ohledu na typ, konstrukci a zdroj energie, díky kterému se pohon pohybuje, všechny elektrické generátory pracují v souladu se zákonem elektromagnetické indukce. V tomto případě jsou možné 2 možnosti interakce:

1. Vodičem prochází rotující magnetické pole.
2. Vodič se otáčí v pevném magnetickém poli.

V praxi se rozšířila první možnost. To se vysvětluje především tím, že proud přijímaný z rotujícího vodiče je mnohem menší než proud vydávaný pevným vinutím. Kromě toho je snazší uvolnit napětí z nepřetrženého řetězu než pomocí systému kartáčů a kroužků pohyblivého rotoru.

Elektromechanický indukční alternátor se v podstatě skládá z toho samého, z čeho je vyroben (někdy vypadá stejně) klasický elektromotor – z pevné části neboli statoru a rotujícího hřídele nebo rotoru, nazývaného také kotva. Navíc každá jeho část má svou vlastní funkci:

• Tělo nebo rám. Jsou k němu připevněny vinutí statoru, stejně jako všechny ostatní prvky mechanismu. Aby byla zajištěna stabilita a stabilita práce, stejně jako ochrana před vnějšími faktory, je plášť vyroben z odolného silnostěnného kovu.
• Stator. Na něm je upevněno vinutí, ve kterém působením rotujícího elektromagnetu vzniká elektromotorická síla. Vyrobeno z feromagnetické ocelové slitiny.
• Rotor. Ve skutečnosti se jedná o jádro s vinutím, které je poháněno vnější mechanickou silou pomocí hřídele. Účel – vytvoření rotujícího magnetického pole.
• Patogen. Jedná se o blok pro napájení elektromagnetu rotoru stejnosměrným elektrickým proudem.

Malý alternátor pro domácnost vypadá jako elektromotor Zdroj autosshop.ru

Nízkopříkonové generátory jsou uspořádány bez elektromagnetu v rotoru – na jeho místě pracuje permanentní rotující magnet. Díky tomu je konstrukce zjednodušena – nejsou použity kroužky a kartáče nutné pro napájení vinutí rotoru napětím.

Mechanismus instalace je následující:

1. Hřídel rotoru je poháněna vnější mechanickou silou, jako je spalovací motor.
2. Při rotaci rotoru s jádrem, kterým se pohybuje stejnosměrný proud, vzniká střídavé magnetické pole.
3. Pronikáním do pevného vinutí statoru vytváří elektromotorickou sílu.
4. V důsledku toho se na výstupech statoru objevuje střídavý elektrický proud.

K poznámce! V některých případech jsou generátory navíc vybaveny bateriemi. Fungují jako spouštěcí zdroj energie při spouštění i při výpadku proudu.

Aplikace, možnosti připojení

Nejjednodušší alternátory se poprvé začaly v elektrárnách používat prakticky ihned po vynálezu, kdy bylo statorové zařízení poněkud modernizováno a princip činnosti byl přizpůsoben pro průmysl. Stalo se tak koncem 19. století. Dnes našly elektrocentrály širší uplatnění:

• Elektrárny pro všeobecné použití. Vodní elektrárna, tepelná elektrárna, jaderná elektrárna atd. Výroba elektřiny je určena k vybavení objektů různého druhu – domy, nemocnice, dílny atd.
• Automatické generátory elektrické energie. Jsou určeny pro výrobu elektrické energie přímo v místě použití – například na stavbě, v místě, kde ještě není připojeno elektrické vedení. Jako zdroj energie lze využít různá paliva – benzín, naftu, plyn.
• Automobilové generátory. Miniaturní modely pro vybavení automobilů pro napájení místního elektrického obvodu a dobíjení baterie.
• Trakční generátory pro zajištění provozu dieselových lokomotiv.

Existují 3 možnosti, jak zahrnout generátor do místního elektrického obvodu:

1. Manuál. Nejjednodušší způsob ovládání, kdy uživatel samostatně zapíná a vypíná jednotku podle potřeby.
2. Automatický. Jednotka je vybavena jednotkou nouzového startu. Jakmile je externí síť bez napětí, generátor se spustí a začne napájet domácí elektrický obvod.
3. Synchronní. Schéma zapojení více provozních stanic současně. Zpravidla se aplikuje na velké objekty. Charakteristickým rysem systému je synchronní provoz zařízení až do shody pořadí fází proudu.

Pomozte! Vzhledem k tomu, že zařízení a princip činnosti klasického generátoru jsou založeny na interakci rotačního zdroje magnetického pole s pevným vodičem, vyrábí střídavý proud. Proto modely pro domácnost existují v 1-, 2- a 3-fázové verzi. Z praktického hlediska jsou stejné – jen u toho druhého je při zapojování potřeba dodržet správné rozdělení fází.

Typy a jejich vlastnosti

Moderní modely domácích elektrických generátorů jsou klasifikovány podle 3 kritérií:

1. Synchronicita.
2. Druh použitého paliva.
3. Jmenování.

Pojďme analyzovat jejich vlastnosti podrobněji.

Synchronní a asynchronní

V závislosti na tom, jaký princip spočívá v práci, jsou jednotky rozděleny do 2 typů:

Hlavním specifikem generátorů tohoto typu je přímá závislost charakteristiky generovaného proudu na rychlosti otáčení kotvy. Díky tomu je možné přesně nastavit parametry výstupní elektřiny.

Pracuje podle algoritmu:

1. Rotor se otáčí z jakéhokoli motoru, jako je turbína.
2. Do jeho vinutí je přiváděn stejnosměrný proud.
3. Výsledné EMF generuje střídavé magnetické pole.
4. Při jeho působení se ve vinutí statoru objeví proud.

Většina elektráren je vybavena tímto typem generátorů energie.

Asynchronní alternátor je ve skutečnosti asynchronní elektromotor, protože oba patří ke stejnému typu zařízení stator-rotor. Současně, aby motor fungoval jako elektrický generátor, bude nutné zvýšit rychlost otáčení kotvy na požadovanou hodnotu.

Nevýhody tohoto typu jednotek jsou vyjádřeny v nutnosti vybuzení vinutí po připojení jalové zátěže – z důvodu zvýšení startovací zátěže a následného výpadku napájení. Kromě toho je zapotřebí přesně přizpůsobený kondenzátor. V opačném případě bude proud nižší, než je nutné, nebo se jednotka přehřeje.

Typ paliva

Ke generování točivého momentu se používá spalovací motor. V něm se tepelná energie ze spalování paliva přeměňuje na mechanickou energii, která se zase přenáší na rotaci hřídele rotoru. K tomuto účelu se používají následující typy energetických zdrojů:

Vlastnosti plynových jednotek se projevují v následujícím:

1. Žádné znečišťující emise.
2. Dostupnost a levnost paliva.
3. Automatický přívod a kontrola hladiny plynu.

Nevýhoda je vyjádřena v potřebě vybavit samostatnou teplou místnost pro ovládací zařízení. Kromě toho jsou na zásobník plynu kladeny zvláštní bezpečnostní požadavky.

Nejjednodušší dieselové alternátory mají následující řadu výhod:

1. Dostupnost a nízké náklady na energetické zdroje.
2. Požární a výbuchová bezpečnost, která je zvláště důležitá ve srovnání s plynovými modely.
3. Dlouhá práce bez zastávek a poruch od jednoho startu.
4. Možnost automatického spuštění.
5. Trvanlivost.

Problém dieselových agregátů se projevuje v obtížném startování za studena.

Výhody benzínových modelů jsou vyjádřeny takto:

1. Malé rozměry a hmotnost instalací.
2. Dostupnost provozu, údržby a oprav.
3. Vybaveno automatickou ochranou.
4. Minimální hladina provozního hluku.
5. Možnost vnitřního použití.

Popis videa

Video o tom, co je generátor a jak funguje:

Hlavní nevýhoda se projevuje ve vysoké ceně paliva.

Jmenování

Podle účelu jsou generátory rozděleny do 3 typů:

• Domácnost. V závislosti na účelu použití v každodenním životě se používají instalace o výkonu 0,6 až 25-27 kW. Jsou dodávány se spotřebiči, které fungují v domě, garáži, přilehlých budovách a na místě. Takové modely se také berou na staveniště a venkovní rekreaci.
• Profesionální. Výkon instalací je omezen na jmenovitou hodnotu 100 kW. Jednotku lze použít na objekty dočasně i trvale.
• Průmyslový. Pro napájení výkonného dílenského zařízení se používají agregáty o výkonu více než 100 kW. Vyznačují se velkými rozměry, hmotností a náročností na údržbu.

Dávejte pozor! Účelem budícího vinutí v elektrickém obvodu generátoru, umístěného na rotoru, je vytvoření magnetického pole pro následnou generaci střídavého proudu ve statoru. Pro tento účel může být proud do cívky rotoru přiváděn různými způsoby – z baterie, samostatného elektrického generátoru na stejné hřídeli nebo z usměrňovače stejného generátoru.

Popis videa

Video příklad výroby generátoru z asynchronního motoru:

Nejdůležitější znaky

Elektrický generátor pracuje podle zákona elektromagnetické indukce – když proud vzniká při průchodu střídavého magnetického pole pevným vodičem. Jednotka se skládá z rotoru otáčejícího se z externího pohonu a pevného statoru v podobě vinutí, z jehož kontaktů je případně odváděn elektrický proud.

Elektrické generátory se používají v různých oblastech – jak v každodenním životě, tak v průmyslu. Mohou být připojeny ručně, automaticky a synchronně. Jsou klasifikovány podle několika kritérií:

• Asynchronní a synchronní.
• Plyn, nafta a benzín.
• Domácí, profesionální, průmyslové.

V každém případě generátor vyrábí elektřinu specifikovaných parametrů v souladu s účelem aplikace.