Как устроен генератор переменного тока

Пример приложения

В качестве примера рассмотрим использование трехфазного асинхронного двигателя мощностью 10 л.с., 1760 об / мин, 440 В в качестве асинхронного генератора. Ток полной нагрузки двигателя составляет 10 А, а коэффициент мощности при полной нагрузке составляет 0,8.

Требуемая емкость на фазу, если конденсаторы подключены треугольником:

Полная мощность S = √3 E I = 1,73 × 440 × 10 = 7612 ВА
Активная мощность P = S cos θ = 7612 × 0,8 = 6090 Вт
Реактивная сила Q = S2−п2{displaystyle {sqrt {S ^ {2} -P ^ {2}}}} = 4567 ВАР

Чтобы машина работала как асинхронный генератор, конденсаторная батарея должна обеспечивать минимум 4567/3 фазы = 1523 ВА на фазу. Напряжение на конденсатор составляет 440 В, поскольку конденсаторы соединены треугольником.

Емкостной ток Ic = Q / E = 1523/440 = 3,46 А
Емкостное реактивное сопротивление на фазу Xc = E / Ic = 127 Ом

Минимальная емкость на фазу:

C = 1 / (2 * π * f * Xc) = 1 / (2 * 3,141 * 60 * 127) = 21 мкФ.

Если нагрузка также поглощает реактивную мощность, емкость конденсаторной батареи необходимо увеличить для компенсации.

Скорость первичного двигателя следует использовать для генерации частоты 60 Гц:

Как правило, скольжение должно быть аналогично значению полной нагрузки, когда машина работает как двигатель, но отрицательным (работа генератора):

если Ns = 1800, можно выбрать N = Ns + 40 об / мин.
Требуемая частота вращения первичного двигателя N = 1800 + 40 = 1840 об / мин.

Виды и варианты исполнения

Дизельные электростанции различаются по выходной электрической мощности, виду тока (переменный трёхфазный/однофазный, постоянный), выходному напряжению, а также частоте тока (например, 50, 60, 400 Гц).

Также дизельные электростанции разделяют по типу охлаждения дизельного двигателя, воздушному или жидкостному. Электростанции с дизельным двигателем жидкостного охлаждения — это агрегаты больших мощностей и размеров.

По назначению

  • Портативные (бытовые, переносные) — электростанции с дизельным двигателем воздушного охлаждения мощностью от 0,3 кВт до 20 кВт.
  • Стационарные (промышленные) — электростанции с дизельным двигателем жидкостного охлаждения. Как правило, выходной ток — трехфазный, напряжением от 400/230В до 10 кВ. Единичная мощность установок составляет от 8 кВт (10 кВА) до 2000 кВт (2400 кВА).

По конструктивному исполнению

  • Открытого исполнения — базовое исполнение электростанции, предназначено для размещения электроустановки в специально оборудованном помещении.
  • В шумозащитном кожухе — для установки в помещение при наличии требований к снижению шума.
  • Во всепогодном шумозащитном кожухе — для установки на улице при наличии требований к снижению шума.
  • Контейнерные — монтаж электростанции в блок-контейнер осуществляется для эксплуатации установки в тяжелых климатических условиях и повышенной вандалозащищённости.
  • Электростанция может быть установлена в фургон, машину или на шасси. Таким образом, она приобретает статус мобильной электростанции.

По роду тока

Маломощные дизельные электростанции вырабатывают, как правило, однофазный переменный ток напряжением 220 В и/или трёхфазный напряжением 380 В.

Трёхфазные электростанции имеют более высокий КПД за счёт более высокого КПД генератора переменного тока.

Переносные дизельные электростанции с встроенным выпрямителем (инвертором) могут иметь дополнительный выход постоянного тока напряжением 12-14 вольт, например, для зарядки аккумуляторов.

Мощные дизельные электростанции вырабатывают трёхфазный ток:

  • низковольтные — с напряжением до 1 кВ;
  • высоковольтные — с напряжением более 1 кВ (6,3 кВ, 10 кВ).

Если необходимо передавать электроэнергию, выработанную низковольтными электростанциями, на значительные расстояние по линиям электропередачи, напряжение повышается на электрических подстанциях до 6,3 кВ или 10,5 кВ.

По типу генератора переменного тока

Синхронный генератор переменного тока Так как частота переменного тока синхронного генератора определяется числом оборотов ротора (двигателя), то дизельная электростанция должна иметь механизм, обеспечивающий постоянное число оборотов дизельного двигателя независимо от нагрузки (генерируемой электрической мощности). Частота переменного тока синхронного генератора будет: f = n 60 {\displaystyle f={\frac {n}{60}}} , где f {\displaystyle f} — частота в герцах; n {\displaystyle n} — число оборотов ротора в минуту.

Если генератор имеет число пар полюсов p {\displaystyle p} , то соответственно этому частота электродвижущей силы такого генератора будет в p {\displaystyle p} раз больше частоты электродвижущей силы двухполюсного генератора: f = p n 60 {\displaystyle f=p{\frac {n}{60}}} .

ЭДС синхронного генератора регулируется изменением тока возбуждения.

Асинхронный генератор переменного тока

Асинхронный генератор может генерировать переменный ток произвольной, нестандартной частоты (значительно отличающейся, например, от используемой в промышленности и быту частоты 50 Гц). Переменный ток после выхода из генератора подвергается выпрямлению, затем получившийся постоянный ток инвертор преобразует в переменный ток с параметрами, определяемыми стандартом. Следует отметить, что недорогие модели инверторов имеют на выходе переменный ток несинусоидальной формы, обычно прямоугольные импульсы или модифицированная синусоида.

ЭДС асинхронного генератора регулируется изменением числа оборотов двигателя и изменением тока возбуждения (если предусмотрено конструкцией генератора).

Асинхронные генераторы без встроенной системы «стартового усиления» плохо переносят длительные перегрузки, в отличие от синхронных.

Сварочные агрегаты

Особой разновидностью дизельных и бензиновых электростанций следует считать сварочные агрегаты, генерирующие постоянный или переменный ток для электродуговой сварки. Выходное электрическое напряжение относительно низкое (около 90 вольт), однако сила тока велика, электрические генераторы не боятся коротких замыканий.

Устройство генератора переменного тока

Схематическое устройство однофазного 4-полюсного генератора переменного тока. Генератор с вращающимися магнитными полюсами и неподвижным статором.

Автомобильный генератор переменного тока в разрезе. Видны полюсные наконечники.

К трёхфазному генератору (соединение «звездой») подключена активная нагрузка (соединение «звездой»), нейтральный провод отсутствует.

По конструкции можно выделить:

  • генераторы с неподвижными магнитными полюсами и вращающимся якорем;
  • генераторы с вращающимися магнитными полюсами и неподвижным статором.

Последние получили большее распространение, так как благодаря неподвижности статорной обмотки отпадает необходимость снимать с ротора большой ток высокого напряжения с использованием скользящих контактов (щёток) и контактных колец.

Подвижная часть генератора называется ротор, а неподвижная — статор.

Статор собирается из отдельных железных листов, изолированных друг от друга. На внутренней поверхности статора имеются пазы, куда вкладываются провода статорной обмотки генератора.

Ротор изготавливается, обычно, из сплошного железа, полюсные наконечники магнитных полюсов ротора собираются из листового железа. При вращении между статором и полюсными наконечниками ротора присутствует минимальный зазор, для создания максимально возможной магнитной индукции. Геометрическая форма полюсных наконечников подбирается такой, чтобы вырабатываемый генератором ток был наиболее близок к синусоидальному.

На сердечники полюсов посажены катушки возбуждения, питаемые постоянным током. Постоянный ток подводится с помощью щёток к контактным кольцам, расположенным на валу генератора.

По способу возбуждения генераторы переменного тока делятся на:

  • генераторы, обмотки возбуждения которых питаются постоянным током от постороннего источника электрической энергии, например от аккумуляторной батареи (генераторы с независимым возбуждением).
  • генераторы, обмотки возбуждения которых питаются от постороннего генератора постоянного тока малой мощности (возбудителя), сидящего на одном валу с обслуживаемым им генератором.
  • генераторы, обмотки возбуждения которых питаются выпрямленным током самих же генераторов (генераторы с самовозбуждением). См также бесщёточный синхронный генератор.
  • генераторы с возбуждением от постоянных магнитов.

Конструктивно можно выделить:

  • генераторы с явно выраженными полюсами;
  • генераторы с неявно выраженными полюсами.

По количеству фаз можно выделить:

  • Однофазные генераторы. См. также конденсаторный двигатель, однофазный двигатель.
  • Двухфазные генераторы. См. также двухфазная электрическая сеть, двухфазный двигатель.
  • Трёхфазные генераторы. См. также трёхфазная система электроснабжения, трёхфазный двигатель.

По соединению фазных обмоток трёхфазного генератора:

  • шестипроводная система Тесла (практического значения не имеет);
  • соединение «звездой»;
  • соединение «треугольником»;
  • соединение шести обмоток в виде одной “звезды” и одного “треугольника” на одном статоре.

Наиболее распространено соединение «звездой» с нейтральным проводом (четырёхпроводная схема), позволяющее легко компенсировать фазовые перекосы и исключающее появление постоянной составляющей и паразитных кольцевых токов в обмотках генератора, приводящих к потерям энергии и перегреву.

Так как на практике в электросетях с множеством мелких потребителей нагрузка на разные фазы не является симметричной (подключается разная электрическая мощность, или например, активная нагрузка на одной фазе, а на другой индуктивная или ёмкостная, то при соединении «треугольником» или «звездой» без нейтрального провода можно получить такое неприятное явление как «перекос фаз», например, лампы накаливания, подключенные к одной из фаз, слабо светятся, а на другие фазы подаётся чрезмерно большое электрическое напряжение и включенные приборы благополучно «сгорают».

К трёхфазному генератору (соединение «звездой») подключена активная нагрузка (соединение «звездой») с нейтральным проводом.

К трёхфазному генератору (соединение «треугольником») подключена активная нагрузка (соединение «треугольником»).

Устройство динамо-машин

Виток провода, вращающийся между полюсами магнита, за каждый оборот дважды меняет полюса на концах проводника. Чтобы превратить простейшую модель в генератор постоянного тока, необходимо сделать две вещи:

  • отвести ток с витка на нагрузку;
  • организовать протекание отведённого тока только в одном направлении.

Роль коллектора

Устройство, называемое коллектором, способно выполнить обе задачи. Его отличие от контактного щёточного узла в том, что его основу составляет не кольцо из проводника, а набор из сегментов, изолированных друг от друга. Каждый конец вращающегося контура соединён с соответствующим сектором коллектора, а две неподвижные угольные щётки снимают с коммутатора электрический ток.

Коллектор устроен таким образом, что независимо от полярности на концах витка и фазы вращения ротора контактная группа обеспечивает току нужное направление при передаче его на нагрузку. Обмотки в практических динамо состоят из множества сегментов, поэтому для генераторов постоянного тока из-за необходимости их коммутации схема, при которой якорь с индуцируемыми катушками вращается в магнитном поле, оказалась предпочтительнее.

Питание электромагнитов

Классические динамо используют постоянный магнит для индуцирования поля. Остальные генераторы DC нуждаются в питании для электромагнитов. В так называемых раздельно возбуждаемых генераторах для этого используются внешние источники постоянного тока. Самовозбуждающиеся устройства реализуют часть самостоятельно производимого электричества для управления электромагнитами. Запуск таких генераторов после остановки зависит от их возможности накапливать остаточный магнетизм. В зависимости от способа соединения катушек возбуждения с обмотками якоря разделяют:

  • шунтовые (с параллельным возбуждением);
  • сериесные (с последовательным возбуждением);
  • смешанного возбуждения (с комбинацией шунтового и последовательного).

Типы возбуждения применяются в зависимости от требуемого контроля напряжения. Например, генераторы, используемые для зарядки аккумуляторов, нуждаются в простом управлении напряжением. В этом случае подходящим типом будет шунтовой. В качестве машин, генерирующих энергию для пассажирского лифта, применяют отдельно возбуждаемый генератор, так как подобные системы требуют сложного управления.

Применение коллекторных генераторов

Многие генераторы DC приводятся в действие двигателями переменного тока в комбинациях, называемых мотор-генераторными установками. Это один из способов изменения переменного тока на постоянный. Заводы, выполняющие гальванизацию, производящие алюминий, хлор и некоторые другие материалы электрохимическим способом, нуждаются в большом количестве прямого тока.

С помощью дизель-электрогенераторов производится также энергоснабжение DC на локомотивах и судах. Поскольку коллекторы являются сложными и ненадёжными устройствами, зачастую генераторы DC заменяются на машины, производящие AC в сочетании с электронными. Коммутаторные генераторы нашли применение в маломощных сетях, позволяющих использовать динамо на постоянных магнитах без контуров возбуждения.

Классический генератор

Принцип работы генераторов тока в автомобилях

Конструкция содержит двигатель, работающий на жидком топливе, вращающий генератор. Обороты ротора должны быть стабильными, иначе качество выработки электричества снижается. При износе генератора скорость вращения становится ниже, что является существенным недостатком устройства.

Если нагрузка на генератор ниже номинальной, он будет частично работать вхолостую, съедая лишнее топливо.

Поэтому важно при его приобретении сделать точный расчёт требуемой мощности, чтобы он был правильно загружен. Нагрузка ниже 25% запрещается, так как это влияет на его долговечность

В паспортах указаны все возможные режимы работы, которые необходимо соблюдать.

Многие виды классических моделей имеют приемлемые цены, высокую надёжность и большой диапазон мощностей

Важно загружать его как следует и вовремя производить техосмотр. На рисунке ниже представлены модели бензинового и дизельного генераторов


Классический генератор: а) – бензиновый генератор, б) – дизельный генератор

Дизельный генератор

Генератор приводит в действие двигатель, работающий на дизельном топливе. ДВС состоит из механической части, панели управления, системы подачи топлива, охлаждения и смазки. От мощности ДВС зависит мощность генератора. Если она требуется небольшая, например, на бытовые приборы, целесообразным является применение бензинового генератора. Дизельные генераторы применяются там, где нужна большая мощность.

ДВС применяются в большинстве с верхней установкой клапанов. Они компактней, надёжней, удобны в ремонте, меньше выделяют токсичных отходов.

Генератор предпочитают выбирать с корпусом из металла, поскольку пластик менее долговечный. Устройства без щёток долговечней, а вырабатываемое напряжение более стабильное.

Ёмкость топливного бака обеспечивает работу на одной заправке не более 7 часов. В стационарных установках применяется внешний бак с большим объёмом.

Бензогенератор

В качестве источника механической энергии наиболее распространён четырёхтактный карбюраторный двигатель. Большей частью применяются модели от 1 до 6 кВт. Есть устройства до 10 кВт, способные обеспечить на определённом уровне загородный дом. Цены бензиновых генераторов являются приемлемыми, а ресурс – вполне достаточным, хотя и меньшим, чем у дизельных.

Генератор выбирается в зависимости от нагрузок.

Для больших пусковых токов и при частом применении электросварки лучше использовать синхронный генератор. Если взять асинхронный генератор мощнее, он справится с пусковыми токами

Однако, здесь важно, чтобы он был загружен, иначе бензин будет расходоваться нерационально

Пример приложения

В качестве примера рассмотрим использование трехфазного асинхронного двигателя мощностью 10 л.с., 1760 об / мин, 440 В в качестве асинхронного генератора. Ток полной нагрузки двигателя составляет 10 А, а коэффициент мощности при полной нагрузке составляет 0,8.

Требуемая емкость на фазу, если конденсаторы подключены треугольником:

Полная мощность S = √3 E I = 1,73 × 440 × 10 = 7612 ВА
Активная мощность P = S cos θ = 7612 × 0,8 = 6090 Вт
Реактивная сила Q = S2−п2{displaystyle {sqrt {S ^ {2} -P ^ {2}}}} = 4567 ВАР

Чтобы машина работала как асинхронный генератор, конденсаторная батарея должна обеспечивать минимум 4567/3 фазы = 1523 ВА на фазу. Напряжение на конденсатор составляет 440 В, поскольку конденсаторы соединены треугольником.

Емкостной ток Ic = Q / E = 1523/440 = 3,46 А
Емкостное реактивное сопротивление на фазу Xc = E / Ic = 127 Ом

Минимальная емкость на фазу:

C = 1 / (2 * π * f * Xc) = 1 / (2 * 3,141 * 60 * 127) = 21 мкФ.

Если нагрузка также поглощает реактивную мощность, емкость конденсаторной батареи необходимо увеличить для компенсации.

Скорость первичного двигателя следует использовать для генерации частоты 60 Гц:

Как правило, скольжение должно быть аналогично значению полной нагрузки, когда машина работает как двигатель, но отрицательным (работа генератора):

если Ns = 1800, можно выбрать N = Ns + 40 об / мин.
Требуемая частота вращения первичного двигателя N = 1800 + 40 = 1840 об / мин.

Электромеханические индукционные генераторы

Электромеханический генера́тор

— это электрическая машина, в которой механическая работа преобразуется в электрическую энергию. E=-\frac{d\Phi}{dt} — устанавливает связь между ЭДС и скоростью изменения магнитного потока \Phi пронизывающего обмотку генератора.

Классификация электромеханических генераторов

  • По типу первичного двигателя: Турбогенератор — электрический генератор, приводимый в движение паровой турбиной или газотурбинным двигателем;
  • Гидрогенератор — электрический генератор, приводимый в движение гидравлической турбиной;
  • Дизель-генератор — электрический генератор, приводимый в движение дизельным двигателем;
  • Ветрогенератор — электрический генератор, преобразующий в электричество кинетическую энергию ветра;

По виду выходного электрического тока

  • Трёхфазный генератор С включением обмоток звездой

С включением обмоток треугольником
По способу возбуждения

  • С возбуждением постоянными магнитами

С внешним возбуждением
С самовозбуждением С последовательным возбуждением
С параллельным возбуждением
Со смешанным возбуждением

Предназначение аппаратов

Устройства используются для таких операций:

  1. поверхностная закалка валов, валов-шестерней, зубчатых колёс, штоков, звеньев;
  2. закалка внутренних поверхностей отверстий изделий из стали;
  3. пайка с использованием мягких и твёрдых припоев пластин металлорежущих инструментов из твёрдых сплавов;
  4. нагрев труб перед сваркой;
  5. нагрев заготовок для последующей прокатки, штамповки, пластической деформации, а также для последующего прессования;
  6. термообработка сварных швов;
  7. горячая посадка таких изделий, как составные элементы мощных двигателей и других аппаратов;
  8. подача питания на индукционные лабораторные печи.

Благодаря оригинальным техническим решениям и современной элементной базе компания «Термолит» может создавать высокоэкономичные и универсальные в применении высокочастотные индукционные  генераторы. Микропроцессорная система, которая применяется в устройствах данного вида, на автомате поддерживает параметры нагрева в заданном диапазоне частот, и, помимо этого, защищает генераторы в аварийных режимах.

Комплект поставки

ВЧ генераторы для индукционного нагрева поставляются в таком наборе:

  1. индукционный генератор;
  2. нагревательный блок;
  3. станция водоохлаждения.

Пример приложения

В качестве примера рассмотрим использование трехфазного асинхронного двигателя мощностью 10 л.с., 1760 об / мин, 440 В в качестве асинхронного генератора. Ток полной нагрузки двигателя составляет 10 А, а коэффициент мощности при полной нагрузке составляет 0,8.

Требуемая емкость на фазу, если конденсаторы подключены треугольником:

Полная мощность S = √3 E I = 1,73 × 440 × 10 = 7612 ВА
Активная мощность P = S cos θ = 7612 × 0,8 = 6090 Вт
Реактивная сила Q = S2−п2{displaystyle {sqrt {S ^ {2} -P ^ {2}}}} = 4567 ВАР

Чтобы машина работала как асинхронный генератор, конденсаторная батарея должна обеспечивать минимум 4567/3 фазы = 1523 ВА на фазу. Напряжение на конденсатор составляет 440 В, поскольку конденсаторы соединены треугольником.

Емкостной ток Ic = Q / E = 1523/440 = 3,46 А
Емкостное реактивное сопротивление на фазу Xc = E / Ic = 127 Ом

Минимальная емкость на фазу:

C = 1 / (2 * π * f * Xc) = 1 / (2 * 3,141 * 60 * 127) = 21 мкФ.

Если нагрузка также поглощает реактивную мощность, емкость конденсаторной батареи необходимо увеличить для компенсации.

Скорость первичного двигателя следует использовать для генерации частоты 60 Гц:

Как правило, скольжение должно быть аналогично значению полной нагрузки, когда машина работает как двигатель, но отрицательным (работа генератора):

если Ns = 1800, можно выбрать N = Ns + 40 об / мин.
Требуемая частота вращения первичного двигателя N = 1800 + 40 = 1840 об / мин.

Классификация генераторов

Существует несколько признаков, на основании которых электрический генератор можно отнести к одной из разновидностей:

  • Сфера применения.
  • Режимы работы.
  • Фазность.
  • Автономность.

Эксплуатация По каждому из признаков надо изучить модель заранее, тогда и выбор проще будет сделать.

Автономность

Полная независимость от централизованных источников энергии — одно из главных преимуществ, которыми обладают современные генераторы. В зависимости от этого показателя, модели делятся на мобильные либо стационарные.

Стационарные

Речь идёт о генераторных станциях, в основе работы которых — дизельные двигатели. Подходят для снабжения электрической энергии потребителей, удалённых от других подобных объектов. Обеспечивают снабжение током на тех территориях, где даже малейшая остановка производственных процессов приведёт к серьёзным негативным последствиям.

Мобильные

Чаще всего эти агрегаты — самые компактные. Допускают перемещение в пространстве установки. У передвижных станций сфера применения довольно широка:

  1. Электросварка.
  2. Местное освещение.
  3. Снабжение током бытовых электроприборов, и так далее.

Обслуживание и ремонт Внутри оборудования размещают двигатель внутреннего сгорания, который способен работать на дизельном топливе либо бензине. Агрегаты отличаются друг от друга по габаритам. Одного человека хватает, чтобы перемещать только самые маленькие устройства. Но есть мобильные варианты, монтаж которых проводят на автомобильных прицепах.

Фазность

Агрегаты разделяют на трёх- и однофазные в зависимости от внутренней структуры устройств.

Однофазные

Отличаются способностью производить однофазный ток. Питание бытовых приборов — главное назначение устройств. Обычно аппараты выпускают мобильными, чтобы с ними было проще обращаться. Частные домовладения — объекты, внутри которых однофазные агрегаты можно встретить чаще всего. Например — для удовлетворения различных нужд на бытовом уровне.

Трёхфазные

Питание силового электрооборудования — вот в чём состоит основная функция. Иногда происходит разделение такой энергии по нескольким фазам. Для питания электропроводки это очень удобное решение, позволяющее развести линию на несколько частей.

Интересно! Главное — чтобы мощность потребления у всех линий оставалась примерно одинаковой. Генератор быстро выходит из строя, если между значениями образуется серьёзная разница.

Режимы работы

Основные и резервные — две главные разновидности режимов работы согласно этой классификации.

Основные

Такие аппараты созданы, чтобы работать на постоянной основе. Группу промышленных установок представляют мощные электрогенераторы, снабжённые дизельными двигателями. Актуальны для объектов, которым наличие электрической энергии требуется постоянно.

Резервные

По названию легко понять, что такие электрические генераторы применяются лишь в некоторых, исключительно крайних случаях. Например, если централизованное электроснабжение отключают на некоторое время. Такие приборы могут включаться, если срабатывает реле, реагирующее на уменьшение напряжения. Беспрерывная работа допустима только на протяжении нескольких часов.

Сфера применения

Генераторы выпускают с расчётом на два основных направления — бытовые условия либо промышленные объекты.

В быту

Выбор бытовых генераторов на современном рынке порадует любого потребителя, вне зависимости от масштабов и запросов. Обычно выбирают однофазные установки, способные наладить бесперебойное снабжение электрическим током при аварийных ситуациях. Питание выносного электрооборудования — ещё одна сфера применения. Качество тока становится особенно важным показателем, если речь идёт о бытовых электроприборах, применяющих цифровую элементную базу. В этом случае энергия должна обладать такими параметрами: 220 В, 1 А, 50 Ггц.

Вам это будет интересно Виды и применение греющего электрического кабеля

На даче

При электросварочных работах применяют установки, обладающие повышенной мощностью. Преимущество в том, что для формирования электромеханической дуги вырабатывается ток с серьёзной силой.

Обратите внимание! Если в инструкции не описано сразу применение для электросварки, то стоит отказаться от подобной идеи. Иначе генераторы быстро портятся

Промышленные объекты

Чаще речь идёт о независимых мощных стационарных установках. Они актуальны для промышленных предприятий и целых жилых районов, больниц, общественных учреждений с высокой проходимостью. Тогда такие механические приспособления актуальны.

Однофазный

В соответствии с количеством фаз, все генераторы представлены двумя большими группами:

  1. Однофазными.
  2. Трехфазными.

Первый вариант предназначается исключительно для работы с любыми однофазными потребителями электрической энергии, а трехфазные генераторы относятся к категории универсальных, но дорогостоящих машин, нуждающихся в затратном обслуживании.

Однофазный тип генератора

Простейшие конструкции представлены магнитным полем, вращающейся рамкой и обычным коллекторным щеточным узлом, отводящим ток.

Благодаря коллекторному узлу, рамочное вращение через щетки создает постоянство контакта с половинкой рамки в условиях отсутствия циклического изменения положения. Токовые величины, изменяющиеся в соответствии с законами гармоники, передаются на щетки и в схему потребителей энергии.

Трехфазный тип генератора

Однофазные генераторы в настоящее время являются самыми популярными автономными источниками тока и предназначаются для питания любых однофазных потребителей электрической энергии, к которым относятся практически все бытовые приборы.

Индуктивная связь генератора с кабельной линией или металлическим трубопроводом

Индуктивная связь используется в тех случаях, когда необходимо исследовать определенную местность на наличие кабельных ли­ний, металлических трубопроводов или иных электропроводных коммуникаций, например перед проведением земляных работ, или когда невозможно непосредственно подключить генератор к коммуникации.

Сигнал в коммуникации наводится с помощью подключенной к выходу генератора индукционной катушки (рамки). Индукцион­ную катушку, подключенную к генератору, располагают на поверх­ности земли над предполагаемым местом нахождения кабельной линии или иной коммуникации. Принцип индуктивной связи ге­нератора с кабельной линией показан на рисунке:

Принцип индуктивной связи генератора с кабельной линией

Выходной ток генератора протекает по виткам индукционной рамки и вызывает появление магнитного поля, проходящего через окно рамки. Это поле проникает через землю и охватывает кабель­ную линию или трубопровод. В кабеле или трубопроводе начинает протекать индуцированный ток. Этот ток в свою очередь вызыва­ет появление магнитного поля, которое опоясывает кабель (тру­бопровод) и может быть принято индукционным приемником. Таким образом, появляется возможность обнаружить кабельную линию (трубопровод) без непосредственного подключения к ним генератора.

Рассмотрим некоторые особенности определения местонахожде­ния кабельных линий или металлических трубопроводов при ин­дуктивной связи с ними генератора звуковых частот. На рисунке ниже изображено положение рамки, при котором эффективность ин­дуктивной связи генератора с кабельной линией будет наиболь­шей. Методика определения местонахождения кабельной линии или трубопровода при индуктивной связи с ними генератора зву­ковых частот поясняется на рисунке:

Определение местонахождения кабельной линии или металлического трубопровода при индуктивной связи с генератором

Согласно рисунку можно рекомендовать следующую методику определения местонахождения кабельной линии или трубопрово­да:

  • Расположить индукционный приемник на местности в зоне предполагаемого местонахождения кабельной линии или трубо­провода. Поисковая катушка должна находиться в центре обсле­дуемой зоны.
  • К выходу генератора, имеющего автономное питание, под­ключить индукционную рамку.
  • Исключить возможность прямой связи индукционной рамки генератора с индукционным приемником. Для этого от­нести генератор от приемника на расстояние не менее 15 метров. Установить плоскость индукционной рамки генератора перпенди­кулярно поверхности земли по направлению на приемник.
  • С включенным генератором начать обход местности во­круг приемника по окружности, сохраняя ориентировку плоско­сти рамки генератора перпендикулярно поверхности земли и по направлению на приемник.
  • При пересечении места прохождения кабельной линии или металлического трубопровода приемником будет зафиксирован максимальный сигнал. Отметить указанное местонахождение ге­нератора и продолжать обход местности до завершения окружно­сти. Отметить другое место пересечения трассы на местности.
  • Обойти указанную местность еще раз и проверить найден­ные ранее точки пересечения.
  • Расположить генератор непосредственно над обнаружен­ной кабельной линией и определить точное место прохождения трассы, проходя с приемником по обследуемой местности, от од­ной отмеченной точки до другой.

Мощность автогенератора

Если включить все энергоемкие приборы в автомобиле, то генератор может не справляться с нагрузкой и часть энергии будет отдавать аккумулятор.

Чтобы рассчитать мощность генератора достаточно воспользоваться простой формулой из школьного курса P = I * U, где Р — мощность, I — сила тока, U — напряжение.

Мы узнали, что напряжение на выходе генератора должно быть в районе 13,5В — 14,2В. Сила тока у разных моделей может отличаться. В среднем это от 80А до 140А. Возьмем среднее значение в 100А.

По формуле получаем 13,5В*100А = 1 350 Вт или 1,35 КВт. Это и есть мощность генератора, которая измеряется в Ваттах. Нужно также учитывать, что это максимальное значение, которое достигается при определенных оборотах двигателя, как правило, от 3000 об/мин и выше. На холостом ходе выдаваемая мощность равняется 75% от максимально возможной. Считается, что для автомобиля хватает 80А. Если применить более мощный автогенератор, то бортовая сеть может не справиться с нагрузкой. Нужно это учитывать. Большая мощность не всегда идет на пользу.