Принцип роботи генератора. Принцип роботи генератора постійного струму
Генератор - це пристрій, який виробляє продукт, виробляє електроенергію або створює електромагнітні, електричні, звукові, світлові коливання і імпульси. Залежно від функцій їх можна розділити на види, які ми розглянемо далі.
Генератор постійного струму
Для того щоб зрозуміти принцип роботи генератора постійного струму, потрібно з'ясувати його основні характеристики, а саме залежності головних величин, які й визначають роботу пристрою в застосовуваної схемою збудження.
Основною величиною є напруга, на яке впливає швидкість обертання генератора, токовозбужденія і навантаження.
Основний принцип роботи генератора постійного струму залежить від впливу розділу енергії на магнітний потік основного полюса і, відповідно, від одержуваного з колектора напруги при незмінному положенні щіток на ньому. У апаратів, які оснащені додатковими полюсами, елементи розташовуються таким чином, щоб токораздел повністю збігався з геометричною нейтральністю. Завдяки цьому, він буде зміщуватися по лінії обертання якоря в положення оптимальної комутації з подальшим закріпленням щіткотримачів в такому положенні.
Генератор змінного струму
Принцип роботи генератора змінного струму заснований на перетворенні механічної в електроенергію завдяки обертанню дротяної котушки у створеному магнітному полі. Це пристосування складається з нерухомого магніту і дротяної рамки. Кожен з її кінців з'єднується між собою за допомогою контактного кільця, яке ковзає по електропровідної вугільної щітці. За рахунок такої схеми електричний індукований струм починає переходити до внутрішнього контактному кільцю в той момент, коли половина рамки, що з'єднується з ним, проходить повз північного полюса магніту і, навпаки, до зовнішньому кільцю в той момент, коли інша частина проходить повз північного полюса.
Найекономічніший спосіб, на якому ґрунтується принцип роботи генератора змінного струму, є сильна вироблення. Це явище виходить за рахунок використання одного магніту, який обертається щодо кількох обмоток. Якщо його вставити в дротяну котушку, він почне індукувати електричний струм, таким чином буде змушувати стрілку гальванометра відхиляться убік від положення «0». Після того як магніт буде вийнято з кільця, ток поміняє свій напрямок, а стрілка приладу почне відхилятися в інший бік.
Автомобільний генератор
Найчастіше його можна відшукати на передній частині двигуна, основна частина роботи полягає в обертанні колінчастого валу. Нові машини можуть похвалитися гібридним типом, який також виконує і роль стартера.
Принцип роботи автомобільного генератора полягає у включенні запалювання, при якому струм рухається по контактним кільцям і прямує до лужного вузлу, а після переходить на перемотування збудження. В результаті такої дії буде утворено магнітне поле.
Спільно з колінчастим валом починає свою роботу ротор, який і створює хвилі, що пронизують обмотку статора. Змінний струм починає з'являтися на виході перемотування. При роботі генератора в режимі самозбудження частота обертання збільшується до певного значення, потім в випрямному блоці починає змінюватися змінну напругу на постійне. Зрештою пристрій буде забезпечувати споживачів необхідним електрикою, а акумулятор - струмом.
Принцип роботи автомобільного генератора полягає в зміні швидкості колінчастого вала або зміни навантаження, при якій включається регулятор напруги, він управляє часом при включенні перемотування збудження. У момент зменшення зовнішніх навантажень або збільшення обертання ротора період включення обмотки збудження значно скорочується. У той момент, коли струм збільшується настільки, що генератор припиняє справлятися, приступає до роботи АКБ.
У сучасних автомобілів на панелі приладів знаходиться контрольна лампочка, яка і оповіщає водія про можливі відхилення в генераторі.
Електричний генератор
Принцип роботи електричного генератора полягає в переробці енергії механічної на електричне поле. Основними джерелами такої сили можуть бути вода, пара, вітер, двигун внутрішнього згоряння. Принцип роботи генератора грунтується на спільному взаємодії магнітного поля і провідника, а саме в момент обертання рамки її починають перетинати лінії магнітної індукції, і в цей час з'являється електрорушійна сила. Вона змушує струм протікати по рамці за допомогою контактних кілець і вливатися в зовнішній ланцюг.
Інвентарні генератори
На сьогоднішній день стає дуже популярним інверторний генератор, принцип роботи якого полягає у створенні автономного джерела живлення, що виробляє високоякісну електроенергію. Такі прилади застосовують як тимчасові, а також постійні джерела живлення. Найчастіше вони використовуються в лікарнях, школах та інших установах, де не повинні бути присутніми навіть найменші скачки напруги. Усього цього можна домогтися, використовуючи інверторний генератор, принцип роботи якого заснований на сталості і проходить за такою схемою:
- Вироблення високочастотного змінного струму.
- Завдяки випрямителю перетворюється отриманий струм в постійний.
- Потім утворюється накопичення струму в акумуляторах і стабілізується коливання електрохвиль.
- За допомогою інвертора постійна енергія змінюється на змінний струм потрібної напруги і частоти, а потім надходить до користувача.
Дизельний генератор
Принцип роботи дизель-генератора полягає в перетворенні енергії палива в електроенергію, основні дії якого полягають у наступному:
- при попаданні в дизель палива воно починає згоряти, після чого трансформується з хімічної в теплову енергію;
- завдяки наявності кривошипно-шатунного механізму теплова сила перетворюється на механічну, це все відбувається в колінчастому валі;
- отримана енергія за допомогою ротора перетворюється в електричну, яка і необхідна на виході.
Синхронний генератор
Принцип роботи синхронного генератора заснований на однаковій чистоті обертання магнітного поля статора і ротора, який і створює разом з полюсами магнітне поле, і воно перетинає обмотку статора. У цьому агрегаті ротор - постійний електромагніт, число полюсів якого може починатися від 2-х і вище, але кратним вони повинні бути 2-му.
При запуску генератора ротор створює слабке поле, але після збільшення оборотів починає з'являтися велика сила в обмотці збудження. Одержуване напруга через автоматичний блок регулювання надходить на пристрій і контролює вихідну напругу за рахунок змін у магнітному полі. Основний принцип роботи генератора полягає у високій стабільності вихідного напруги, а недоліком є істотна можливість перевантажень по струму. Ще до негативних якостей можна додати присутність щіткового вузла, який все одно в певний час доведеться обслуговувати, а це само собою тягне додаткові фінансові витрати.
Асинхронний генератор
Принцип роботи генератора полягає в постійному перебуванні в режимі гальмування з ротором, що обертається з випередженням, але все-таки в тій же орієнтації, що і магнітне поле у статора.
Залежно від використовуваного типу обмотки ротор може бути фазним або короткозамкненим. Створене за допомогою допоміжної обмотки обертове магнітне поле починає індукувати його на роторі, яке і обертається разом з ним. Частота і напруга на виході безпосередньо залежить від кількості оборотів, так як магнітне поле не регулюється і залишається незмінним.
Електрохімічний генератор
Також існує електрохімічний генератор, пристрій і принцип роботи якого полягають у виробленні з водню електричної енергії в автомобілі для його руху і харчування всіх електроприладів. Цей апарат є хімічним джерелом струму, так як він виробляє енергію за рахунок проходження реакції кисню і водню, який для вироблення палива використовується в газоподібному стані.
Генератор акустичних перешкод
Принцип роботи генератора акустичних перешкод полягає в захисті організацій і фізичних осіб від прослуховування переговорів і різного роду заходів. За ними можна простежити через шибки, стіни, системи вентиляції, опалювальні труби, радіомікрофони, провідні мікрофони і пристрої лазерного знімання отриманої акустичної інформації з вікон.
Тому фірми дуже часто для захисту своєї конфіденційної інформації використовують генератор, пристрій і принцип роботи якого полягає в налагодженні апарату на задану частоту, якщо вона відома, або на певний діапазон. Потім створюється універсальна перешкода у вигляді шумового сигналу. Для цього в самому апараті знаходиться генератор шуму потрібної потужності.
Також існують і генератори, які знаходяться в шумовому діапазоні, завдяки яким можна замаскувати корисний звуковий сигнал. У цей комплект входить блок, який і формує шум, а також його посилення і акустичні випромінювачі. Основним недоліком використання таких пристроїв є перешкоди, які з'являються при проведенні переговорів. Для того щоб апарат справлявся повністю зі своєю роботою, переговори варто проводити всього лише протягом 15 хвилин.
Регулятор напруги
Основний принцип роботи регулятора напруги грунтується на підтримуванні енергії бортової мережі у всіх режимах роботи при різноманітному зміні частоти поворотів ротора генератора, температури зовнішнього середовища і електричного навантаження. Цей прилад також може виконувати і другорядні функції, а саме захищати частини генераторної установки від можливого аварійного режиму установки і перевантаження, автоматично підключати в бортову систему ланцюг обмотки збудження або сигналізацію аварійної роботи пристрою.
Всі такі прилади працюють за одним принципом. Напруга в генераторі визначається декількома факторами - силою струму, частотою обертання ротора і величиною магнітного потоку. Чим менше навантаження на генератор і вище частота обертання, тим буде більше напруга пристрою. Завдяки більшому току в обмотці збудження починає збільшуватися магнітний потік, а з ним і напруга в генераторі, а після того, як зменшується струм, стає меншим і напругу.
Незалежно від виробника таких генераторів, всі вони нормалізують напруга зміною струму збудження однаково. При зростанні або зменшенні напруги починає збільшуватися або зменшуватися струм збудження і проводити напруга в необхідні межі.
У повсякденному житті використання генераторів дуже допомагає людині у вирішенні безлічі виникаючих питань.
