Генератор – это электрическая машина, преобразующая механическую энергию в электрическую. По конструкции генератор похож на двигатель, некоторые из них при определенных условиях выполняют функции генерации напряжения.
Генераторы постоянного тока
При вращении в магнитном поле в рамке индуцируется ЭДС. Если напряжение от рамки снимать через сплошные контактные кольца, обеспечивающие непрерывный контакт каждого из выводов с нагрузкой, то получается ток синусоидальной формы. Это происходит, так как вращающаяся обмотка то пересекает силовые линии поля под прямым углом, то движется параллельно им. При переходе рамки через положение, перпендикулярное линиям магнитного поля, ЭДС в ней меняет направление.
Если снимать напряжение с полуколец, к которым подключены выводы обмотки, то напряжение на выходе будет выпрямленным, но пульсирующим. При увеличении числа обмоток и количества ламелей коллектора, величина пульсаций уменьшается.
Генераторы постоянного тока редко используются. Они нужны там, где необходимы мощные источники постоянного тока. Одно из назначений: получение напряжения для обмоток возбуждения генераторов переменного тока.
Обязательно прочитайте статьи про автомобильные генераторы:
- «Ремонт автомобильного генератора: признаки неисправности«
- «Принцип работы генератора переменного и постоянного тока«
Генераторы переменного тока
Наибольшее распространение получили синхронные генераторы, у которых частота генерируемого напряжения совпадает с частотой вращения ротора. Асинхронные генераторы не стабильны и плохо переносят перегрузки по току. Они не терпят перемену нагрузок, пусковые токи электродвигателей, сварочные аппараты. Для устойчивой работы с ними необходим запас по мощности.
Режим генерации используется при работе асинхронных электродвигателей для торможения.
В роторе синхронного генератора располагается обмотка возбуждения, в нее через сплошные кольца и щеточный аппарат подается постоянный ток. Для мощных машин на электростанциях его источником служит генератор постоянного тока, называемый возбудителем. Он расположен на одном валу с генератором и турбиной, приводящей его во вращение.
Регулировка выходного напряжения генератора на холостом ходу осуществляется изменением тока в роторе. При работе в составе энергосистемы током ротора регулируется коэффициент мощности.
Обмотки статора генератора в процессе работы нагреваются и требуют охлаждения. У машин небольшой мощности для отвода тепла используется вентилятор, установленный на валу. Для мощных агрегатов для охлаждения используется водород, имеющий большую теплопроводность. В целях безопасности такая система находится под избыточным давлением и окружена газоанализаторами, регистрирующими утечки.
Автомобильный генератор переменного тока
Для зарядки аккумуляторной батареи автомобиля и питания его электрооборудования используется трехфазный генератор переменного тока. Ротор его с обмоткой возбуждения приводится во вращение шкивом, соединенный с коленвалом двигателя. На обмотку возбуждения через щетки и кольца подается ток, пропорциональный напряжению на аккумуляторной батарее. Его формирует электронное реле, контролирующее заряд аккумуляторной батареи и подающее сигнал на приборную панель в случае его отсутствия.
Напряжение от обмотки статора выпрямляется при помощи диодов и поступает к аккумуляторной батарее и потребителям.
Чаще всего в автомобильном генераторе выходят из строя щетки и электронное реле. Реже наблюдается пробой или обрыв диодов, износ подшипников.
Бензиновые генераторы переменного тока
Для работы в составе автономной бензиновой электростанции применяются синхронные или асинхронные генераторы трехфазного или однофазного переменного тока. Они приводятся во вращение двигателем внутреннего сгорания.
Для управления возбуждением в электростанциях служат блоки автоматики и управления. Они же защищают генератор от перегрузок по току и коротких замыканий.
