Генератор без щеток принцип работы


Бесщеточный генератор. Устройство и принцип работы

Бесщеточные генераторы существенно отличаются от генераторов с клювообразной магнитной системой.

В генераторе, показанном на рисунке использован интегральный регулятор напряжения. Статор 8 генератора имеет пазы, в которых расположены катушки обмотки статора, закрепленные там пазовыми клиньями. Катушки фаз соединены между собой последовательно, а фазы – в треугольник или, при пятифазной конструкции, в пятиугольник. Сердечник статора зажат между двумя крышками — задней 2, выполненной из алюминиевого сплава, и передней 1. Передняя крышка выполнена из стали, поскольку она является магнитопроводом (проводит магнитный поток, образованный неподвижной обмоткой возбуждения  расположенной на втулке индуктора генератора). Индуктор 10 фланцем прижат к торцу передней крышки 1.

В бесщеточном вентильном генераторе с неподвижной обмоткой возбуждения (индукторный генератор) ротор представляет собой многолучевую стальную звездочку, насаженную на вал. Обмотка возбуждения соосна с ротором и закреплена в стальной крышке. На вал ротора генератора надеты втулка 9, в которую через дополнительный воздушный зазор проходит магнитный поток из втулки индуктора; звездочка пакета 6 ротора с шестью зубцами, набранная из стальных листов; алюминиевый фланец 7, в выступах которого, расположенных между зубцами пакета ротора, за­литы постоянные магниты. Эти магниты кроме повышения мощности генератора обеспечивают надежное его самовозбуждение, т. е. возможность работы генератора при отключенной аккумуляторной батарее.

Подшипниковый щит 12 генератора выполнен из алюминиевого сплава. Задняя крышка 2 стянута с ним шпильками. Выпрямитель­ный блок 4 расположен во внутренней полости задней крышки 2 и закреплен на ней тремя изолированными болтами. Блок регулятора напряжения 5, содержащий интегральный регулятор напряжения и подстроенный резистор, расположен на наружной поверхности задней крышки и закрыт пластмассовым кожухом.

Рис. Бесщеточный генератор:
1 – передняя крышка; 2 – задняя крышка; 3 – кожух; 4 – выпрямительный блок; 5 – блок регулятора напряжения; 6 – пакет ротора; 7 – фланец с посто­янными магнитами; 8 – статор; 9 – втулка ротора; 10 – индуктор; 11– обмотка возбуждения; 12 – подшипниковый щит

Магнитный поток, проходящий из ротора в статор через зубцы звездочки ротора, велик, а в промежутках между зубцами (по воздуху) мал. При вращении ротора напротив катушек обмоток фаз статора последовательно оказываются то зубцы, то впадины рото­ра. Пронизывающий их магнитный поток изменяется по величине, и в катушках появляется переменное напряжение. Для увеличения степени изменения магнитного потока и, следовательно, повышения мощности генератора во впадинах звездочки ротора закреплены постоянные магниты.

Видео: Принцип работы генератора

ustroistvo-avtomobilya.ru

устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

Генераторы — это электрические машины для трансформации механической, тепловой и других типов энергии в электрическую.

Среди всех прочих, наиболее популярны генераторы, преобразующие в электричество энергию вращения. Источников данного вида движения можно назвать множество:

  • двигатели внутреннего сгорания;
  • вращающиеся колеса вагона;
  • льющаяся на лопасти водяной мельницы вода и т.д.

Обычно, в конструкции генераторов используются щеточные узлы для передачи постоянного тока на вращающийся якорь, который выступает в роли постоянного магнита. Щетки, в силу механической конструкции, являются их слабым звеном.

Щеточный узел требует регулярного обслуживания, чистки и замены подверженных износу деталей. Этого недостатка лишены бесщеточные схемы возбуждения.

Устройство

Самыми распространенными, за счет простоты конструкции и практической надежности, являются бесщеточные синхронные генераторы с компаундной системой возбуждения.

Как любая другая электрическая машина, данный генератор состоит из двух ключевых узлов:

  • вращающийся ротор, с расположенными на нем обмотками возбуждения с выпрямительными диодами;
  • неподвижный статор, с основной обмотки которого снимается напряжение для питания потребительской нагрузки, а дополнительная обмотка с компенсирующим конденсатором предназначена для усиления магнитного потока. Обмотки статора питаются напрямую от ступенчатого стабилизатора напряжения и, как правило, соединены по схеме «звезда».

При пуске генератора, ток в обмотках ротора индуцируется остаточной намагниченностью железа генератора. За счет кремниевых выпрямительных диодов, ток индуцирует постоянное магнитное поле, которое при вращении приводит к возбуждению ЭДС в статорных обмотках. Замкнутая через компенсирующий конденсатор дополнительная обмотка, усиливает начальную намагниченность и запускает процесс лавинообразного возбуждения генератора, продолжающийся до момента насыщения магнитного потока. После этого, к генератору можно подключать потребительские устройства и агрегаты.

Чтобы подключение нагрузки не приводило к понижению выдаваемого напряжения, применяется компаундное регулирование. Оно осуществляется за счет того, что обмотки статора располагаются таким образом, чтобы оси их магнитных полей были смещены на 90 градусов. При этом, увеличение тока в цепи нагрузки приводит к повороту магнитного поля ротора в сторону основной обмотки и, следовательно, увеличению индуцируемой в ней ЭДС. Выходное напряжение стабилизируется.

Преимущества и недостатки

По сравнению с обычными генераторами бесщёточный имеет ряд преимуществ:

  1. Нет угольной пыли, являющейся причиной электрических пробоев.
  2. Нет необходимости в замене изношенных щеток и проточке коллектора якоря.
  3. Меньшее количество механических конструкций даёт более высокую надежность при минимальных трудозатратах на обслуживание.
  4. На  работу бесщёточного синхронного генератора не влияют окружающие климатические условия, его применение экономически целесообразно.
  5. Бесщёточные генераторы просты по конструкции и недороги.

К недостаткам можно отнести то, что данные генераторы могут быть только однофазными и имеют невысокий КПД, что, впрочем, устранимо путем применения системы независимого возбуждения с электронными регуляторами.

Бесщёточный синхронный генератор в настоящее время активно используется в бензиновых электростанциях, в речных и морских судах — везде, где их применение оправдано требованиями повышенной надёжности и долгого срока эксплуатации.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад, если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Всего доброго.

podvi.ru

Бесщёточный синхронный генератор — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

У этого термина существуют и другие значения, см. Генератор.

Бесщёточный синхронный генератор — синхронная машина, работающая только в генераторном режиме, ротор которой не имеет коллекторно-щёточного узла, а ток в обмотке возбуждения (в роторе) индуцируется за счёт переменного магнитного поля, создаваемого основной и/или дополнительной обмоткой статора.

Существует несколько практических реализаций бесщёточного синхронного генератора, отличающихся способом индуцирования тока в обмотке возбуждения и регулированием напряжения на выходных зажимах.

Генераторы с компаундным возбуждением и компенсирующей ёмкостью[править | править код]

Наиболее простым по технической реализации является бесщёточный генератор с компаундным возбуждением и компенсирующей ёмкостью, подключенной к дополнительной обмотке. Такой генератор представляет собой явнополюсную синхронную машину с обмоткой возбуждения в роторе.

Обмотка возбуждения разбита на две секции, концы каждой из которых замкнуты через диод. Таким образом, индуцированный ток в обмотке возбуждения может протекать только в одном направлении, создавая постоянное магнитное поле.

Статор имеет две обмотки: основную и дополнительную. К основной обмотке подключается нагрузка. К дополнительной обмотке подключается компенсирующий конденсатор. Основная обмотка занимает 2/3 пазов статора, а дополнительная 1/3 пазов.

Работает генератор следующим образом. При начале вращения ротора тока в обмотках нет. Однако магнитопроводы статора и ротора имеют остаточную намагниченность. За счёт последней в обмотках начинает индуцироваться ток. Так как за счёт диодов ток в обмотке ротора может протекать только в одном направлении, магнитопровод ротора начинает намагничиваться. При этом вращающееся магнитное поле, создаваемое ротором, индуцирует в обмотках статора электродвижущую силу. Поскольку дополнительная обмотка статора нагружена на конденсатор, через неё начинает протекать переменный ток. Этот переменный ток создаёт переменное, но не вращающееся магнитное поле статора, которое индуцирует электродвижущую силу в обмотке ротора. Под действием этой электродвижущей силы в обмотке ротора возникает ток, который выпрямляется диодами и ещё сильнее намагничивает ротор. Это в свою очередь вызывает увеличение электродвижущей силы и тока в обмотках статора, что в свою очередь ещё сильнее намагничивает ротор. Процесс возбуждения развивается лавинообразно до входа магнитопроводов статора и ротора в режим насыщения. В основной обмотке статора возникает электродвижущая сила номинальной величины. Генератор готов к подключению нагрузки.

При подключении нагрузки к основной обмотке в ней появляется ток, который создает своё магнитное поле. Если бы возбуждение генератора осталось на прежнем уровне, то напряжение на его выходных зажимах снизилось бы по двум причинам: падение напряжения на внутреннем сопротивлении и смещение магнитного поля относительно оси обмотки статора. Однако обмотки статора расположены таким образом, что их магнитные оси повернуты на 90 градусов. За счёт этого происходит поворот магнитного поля ротора в направлении основной обмотки, что увеличивает ЭДС индукции в ней. Чем больше ток основной обмотки — тем больше поворот магнитного поля ротора. Таким образом происходит стабилизация выходного напряжения генератора. Такой способ регулирования называется компаундным.

Генератор с компаундным возбуждением прост по конструкции, обладает малым весом и стоимостью, что обусловило его широкое применение в переносных бензиноэлектрических агрегатах («бензиновые электростанции»). В то же время этому типу генераторов присущ ряд недостатков, а именно:

  • генератор может быть только однофазным;
  • в случае подключения к генератору нагрузки с нелинейным характером сопротивления (например, нагреватель, включенный через диод) процесс компаундирования нарушается — напряжение на выходе генератора может оказаться сильно завышенным.
  • коэффициент полезного действия генератора относительно невысок, так как существенная часть энергии переменного магнитного поля теряется на перемагничивание магнитопроводов, работающих в режиме близком к насыщению.

Генераторы с независимым возбуждением[править | править код]

Недостатки генераторов с компаундным возбуждением и емкостной компенсацией устраняются в бесщёточных генераторах с независимым возбуждением. В этом случае передача электрической энергии к обмотке возбуждения (в виде переменного тока) происходит через вращающийся трансформатор, а выпрямление переменного тока для питания обмотки возбуждения происходит в самом роторе за счёт выпрямителя. Такие генераторы сложнее по конструкции (необходим вращающийся трансформатор). Регулирование напряжение может осуществляться как за счёт компаундирования, так и с применением электронного регулятора.

ru.wikipedia.org

Синхронный или асинхронный генератор: какой выбрать?

При выборе бензогенератора для дома, или покупки дизельного генератора для работы, предприятия, любой, рационально мыслящий покупатель, естественно, обращает внимание на мощность электрогенератора, подробно и обстоятельно рассчитывая ее. И это верно. Но следует помнить и о том, что выбор генератора – вопрос сложный и разноплановый, наподобие геометрического многогранника – стоит упустить из виду хоть одну грань, и фигура развалится.
Для того, чтобы электроэнергия от генератора поступала качественная и без сбоев, нужно помнить об одном важном факторе: тип встроенного альтернатора. Звучит довольно сложно, но на самом деле, это простой выбор между двумя видами: щеточный или бесщеточный.

Содержание статьи:

СТАТИСТИКА ПРОДАЖ ГЕНЕРАТОРОВ ПО ТИПУ АЛЬТЕРНАТОРА
 

ЧТО ТАКОЕ АЛЬТЕРНАТОР

Когда–то давно, на заре своего возникновения, устройство для выработки электрического тока так и называлось – альтернатор.  То есть, это устаревшее название генератора переменного тока. Позже его стали называть генератором, подразумевая под этим всю конструкцию: альтернатор и двигатель, размещенные на открытой раме или в корпусе.
Альтернатор в отдельности – самая важная часть генератора, именно он выполняет главную функцию – преобразовывает механическую энергию вращения вала двигателя в электрическую энергию переменного тока. В нем есть два стандартных элемента: вращающийся ротор и статор - неподвижная часть генератора.

storgom.ua

Альтернатор генератора: синхронный (щеточный) или асинхронный (бесщеточный)

Выбор генератора всегда был не самым простым вопросом и не так уж редко даже те, кто не понаслышке был знаком с такого рода оборудованием сталкивался с проблемами при выборе и уж что говорить о неподготовленном потребителе. Существует множество аспектов при выборе генератора для лома или же для промышленного применения, все эти аспекты необходимо знать и в равной степени уделять им внимание для формирования верного выбора агрегата, чтобы он мог полностью удовлетворить Вас своей работой.

Сегодня мы будет говорить о том, чтобы верно подобрать генератор исходя от того, какой тип альтернатора на него установлен, для того, чтобы выбранный Вами генератор обеспечивал Вас стабильным напряжением и не имел сбоев в своей работе. На первый взгляд вопрос очень сложный, но все не так страшно как кажется, выбор будет колебаться между всего двумя видами генераторов, синхронный, то есть щеточный, или асинхронный, бесщеточный альтернатор. Сегодня чаще всего покупаются модели именно с синхронным альтернатором, и почему Вы поймете далее. Надеемся, что сможем как можно лучше посвятить Вас в этот вопрос данной статьей.

Все об альтернаторе

Для начала стоит сказать немного о самом названии, в самом начале, когда технология, служащая для выработки электрического тока так и называлась, альтернатор, позже его стали называть генератор, весь, и альтернатор и двигатель и другие его части в сборе, это название проще и отражает саму суть работы такого агрегата – преобразование одного вида энергии в другой.

Что же касается самого альтернатора, то можно с полной уверенностью сказать что именно он является самой важной частью в любом генераторе, ведь именно от отвечает за самую важную работу этого агрегата, а именно преобразование кинетической работы, продуцируемой вращением вала двигателя в электрический ток переменного типа. Состоит альтернатор из подвижной и неподвижной части, как и любой электродвигатель, из статора и ротора.  

Вращение в альтернаторе производится за счет электродвижущей силы, а для возникновения оной необходимо возбудить магнитное поле на обмотке. В этом плане между альтернаторами разнице нет, разница лишь в том, в какой способ электромагнитное поле передается на а обмотку статора, а именно на синхронные и асинхронные. В конструктивном плане разница в том, что синхронный альтернатор имеет обмотку на роторе, в то время как асинхронный не имеет ее и способы передачи соответственно у них разные.

Если не углубляться в теорию и рассмотреть строение альтернаторов, то коротко говоря у синхронного альтернатора более сложное строение за счет наличия и щеток, и обмоток на роторе и статоре, а асинхронный по конструкции более простой по конструкции. Считается, что последний менее надежен и менее вынослив, но это еще не делает его хуже, чем первый, все зависит от того, в каких условиях применяется генератор, есть множество факторов, которые могут поменять их местами или уровнять.

Достоинства синхронного альтернатора

Есть разница между тем, какой обмоткой будет обладать Ваш альтернатор, если же Вы хотите купить генератор для редких включений, и Вы не намерены подавать на него слишком большую нагрузку, то есть смысл сэкономить деньги и купить алюминиевый тип, если же работать генератор будет часто и должен будет выдерживать достаточно высокую нагрузку, то стоит подумать о медной обмотке. Альтернатор с медной обмоткой будет давать максимально качественный ток на выходе. Важная часть синхронного альтернатора – это щетки, именно они отвечают за снятие тока со статора на ротор. Главное преимущество такого альтернатора – это возможность выдерживать пиковые нагрузки и кратковременные перепады и выдавать качественное электричество на выходе, что и делает его столь востребованным. Также стоит отметить, что только с таким генератором будет совместима система AVR. Синхронный генератор будет более правильным выбором для работы в бытовых условиях, для запитки дома или другого объекта с чувствительной к перепадам технике. Стоит отметить и высокую стоимость такого оборудования, такой генератор будет стоить дороже генератора с асинхронным альтернатором.

Недостатки синхронного альтернатора

Главным недостатком синхронного альтернатора можно назвать то, что он требует достаточно тщательного технического обслуживания. Щетки необходимо периодически заменять, график замены напрямую зависит от того, какие щетки установлены на альтернатор, угольные изнашиваются быстрее, медно-графитовые изнашиваются дольше. Помимо того, что у щеточного узла есть такой расходный материал как щетки, требующие периодической замены, сам альтернатор греется из-за трения щеток о ротор, и поэтому требует наличия охлаждения и тут есть побочный эффект.

Для охлаждения двигателя применяется вентилятор, который всасывает воздух и охлаждает обмотку, а вместе с воздухом он тянет и пыль, грязь и даже влагу. Более дорогие модели имеют достаточно высокий класс защиты для того, чтобы оградить альтернатор от влаги и пыли, но полностью защититься невозможно.

Преимущества асинхронного альтернатора

Преимущество асинхронного альтернатора заключается в том, что он имеет более простую конструкцию, а с этим и стоимость его меньше. Для движения подвижной части не требуется щетки для снятия электричества, достаточно магнитного поля и конденсаторов. Стоит отметить высокую степень защиты и отсутствие необходимости в сервисном обслуживании. Так как такой альтернатор нагревается намного меньше синхронного, отпадает необходимость в охлаждении, благодаря чему его конструкция более уплотненная, что позволило предотвратить попадание пыли, грязи и влаги внутрь альтернатора. Это делает его долговечным и надежным. Вес и физические размеры асинхронного альтернатора также намного меньше, чем у синхронного, так что и сам генератор компактнее. Также ощутимым преимуществом такого генератора будет в том, что его альтернатору не страшны короткие замыкания, что делает его хорошим вариантом для работы со сварочным оборудованием.

Недостатки асинхронного альтернатора

Помимо положительных сторон у него также есть и отрицательные стороны, которые заключаются в том, что выходящее напряжение не самого высокого качества, оно может скакать, а так как этот тип альтернатора несовместим с работой AVR, это может существенно отразится на его работе в бытовых условиях, например для запитки дома. Стоит отметить, что низкий уровень качества тока и скачки напряжения на выходе у асинхронного генератора вызвано тем, что он плохо переносит стартовые пиковые нагрузки от аппретуры, подключаемой к нему, и это может вызвать плачевные последствия для техники, очень чувствительной к перепадам напряжения, например компьютеры, телефоны и другая электроника.

Помните, что не все асинхронные генераторы имеют очень большие скачки напряжения на выходе, хороший проверенный бренд всегда будет устанавливать на свой генератор только самый надежный двигатель, который будет поддерживать постоянное число оборотов при скачках нагрузки, обеспечивая минимальные отклонения от нормы в работе генератора.

Подведение итогов, какой альтернатор выбрать: синхронный или асинхронный

При выборе между синхронным и асинхронным альтернатором стоит отталкиваться от того, в каких условиях будет применяться генератор и какие цели будут перед ним стоять и уже от этого отталкиваться при выборе.

Для того чтобы обеспечить свой дом или дачу стабильным электричеством, без перепадов и резких скачков, то стоит конечно же купить генератор синхронный, или щеточный, так как он будет давать на выходе ровное напряжение и качественный ток, что очень важно при подключении чувствительной аппретуры. Также такой генератор пригоден для работы с медицинским оборудованием, лабораторным или офисным оборудованием. Для всех этих целей старайтесь покупать модели с функцией AVR.

Если же главная цель генератора – это строительные работы на открытом воздухе, где большая загрязненность, пыль и влага, то стоит купить генератор с асинхронным альтернатором, который имеет большую устойчивость ко всем этим факторам. К тому же он пригоден для работы со сварочным оборудованием, так как исключен риск короткого замыкания при работе такого оборудования.


 

sea-tools.com.ua

Полезная инфа ( Генератор ) — DRIVE2

Назначение

Генератор предназначен для питания электрическим током всех потребителей и для подзарядки аккумуляторной батареи при работе двигателя на средних и больших оборотах. На современные автомобили устанавливается генератор переменного тока. Он включен в электрическую цепь автомобиля параллельно аккумуляторной батарее. Однако питать потребителей и заряжать батарею генератор будет только в том случае, если вырабатываемое им напряжение превысит напряжение аккумуляторной батареи. А произойдет это тогда, когда двигатель автомобиля начнет работать на оборотах выше холостых, так как напряжение, вырабатываемое генератором, зависит от скорости вращения его ротора. При этом, по мере увеличения частоты вращения ротора генератора, вырабатываемое им напряжение может превысить требуемое. Поэтому генератор работает в паре с регулятором напряжения. Регулятор напряжения является электронным прибором, который ограничивает вырабатываемое генератором напряжение и поддерживает его в пределах 13,6 — 14,2 вольта.

Конструкция

Статор (неподвижная часть генератора) представляет собой обмотки с магнитопроводом, в которых образуется электрический ток. Ротор — вращающаяся часть генератора. Ротор состоит из обмоток возбуждения с полюсной системой, вала и контактных колец. Кольца выполняются чаще всего из меди, с опрессовкой их пластмассой. Для снижения износа и предотвращения окисления они могут изготавливатья из латуни или нержавеющей стали. К кольцам присоединяются выводы обмотки возбуждения. Питание к обмоткам подается через щетки (скользящие контакты), которые прижимаются к кольцам с помощью пружин. Щетки бывают двух типов — меднографитные и электрографитные. Последние имеют более высокое электрическое сопротивление, что снижает выходные характеристики генератора, зато они обеспечивают значительно меньший износ контактных колец. Существуют и бесщеточные генераторы, у которых на роторе расположены постоянные магниты, а обмотки возбуждения — на статоре. Отсутствие щеток и контактных колец повышает надежность генератора, но увеличивает массу и шумность при работе.

При вращении ротора напротив катушек обмотки статора появляются попеременно разнополярные полюсы, т. е. направление и величина магнитного потока, пронизывающего катушку, меняется, что и приводит к появлению в ней переменного напряжения. Так как потребители электрической сети автомобиля работают на постоянном напряжении, в схему генератора вводится диодный выпрямитель.

Электронные регуляторы напряжения, как правило, встроены в генератор ("таблетка") и объединены со щеточным узлом. Иногда они располагаются отдельно в подкапотном пространстве. Регуляторы изменяют ток возбуждения путем изменения времени включения обмотки ротора в питающую сеть. Устройства необслуживаемые, необходимо лишь контролировать надежность контактов. Существуют регуляторы напряжения, наделенные функцией термокомпенсации, — они измененяют напряжение зарядки в зависимости от температуры воздуха в подкапотном пространстве для обеспечения оптимального заряда АКБ. Чем ниже температура воздуха, тем большее напряжение подводится к батарее, и наоборот.

Генераторы выпускаются в двух конструктивных исполнениях — "классическом", с вентилятором у приводного шкива, и компактном, с двумя вентиляторами внутри генератора. Так как "компактные" генераторы имеют привод с более высоким передаточным отношением, их называют еще высокоскоростными генераторами.

Генератор устанавливается на специальном кронштейне двигателя и приводится в действие от шкива коленчатого вала через ременную передачу. Чем больше диаметр шкива на коленчатом валу и меньше диаметр шкива генератора, тем выше обороты генератора, соответственно, он способен отдать потребителям больший ток. На современных моделях, как правило, привод осуществляется поликлиновым ремнем. Благодаря большей гибкости он позволяет устанавливать на генераторе шкив малого диаметра. Привод генератора может осуществляться как отдельно, так и одним ремнем вместе с насосом охлаждающей жидкости ("помпой"). Натяжение ремня регулируется либо отклонением корпуса генератора, либо (в случае применения поликлинового ремня) натяжными роликами при неподвижном генераторе.

Возможна ли замена генератора одной марки на другой? Вполне, если выполняются следующие условия:

— энергетические характеристики заменяющего генератора не ниже, чем у заменяемого;
— передаточное число от двигателя к генератору одинаково;
— габаритные и крепежные размеры заменяющего генератора позволяют установить его на двигатель. Большинство генераторов зарубежного производства имеют однолапное крепление, а отечественные крепятся за две лапы, поэтому замена "иномарочного" генератора отечественным потребует замены кронштейна;
— электрические схемы генераторных установок аналогичны.

И напоследок несколько "вредных" советов, как быстро и без проблем "сжечь" генератор:

1.Самый лучший и быстрый способ — "Переплюсовка". Поменяйте местами провода от клемм аккумуляторной батареи, при этом возможен не только оптический эффект (яркая вспышка внутри генератора, легкое дымовое облако), но также звуковой (от щелчка до хлопка и шипения), обонятельный (почувствуете непередаваемый аромат горящих проводов!), и, наконец, тактильный (ожог 1-3 степени — подбирается экспериментально!) После применения этого способа диодный мост выгорает с вероятностью 99%, статор — 60%, реле-регулятор — 20%, провода — 10%, автомобиль целиком — 0,01%! Способ очень эффективен при "прикуривании". Возможны побочные эффекты — выгорание бортовых компьютеров, сигнализации, музыки и т.д. Большой плюс — не требует специальных навыков и знаний, легко осваивается начинающими.

2.Способ "Мойка". Помойте двигатель своей машины. Особенно тщательно помойте генератор, проследите, чтобы потоки воды прополоскали все внутренности агрегата. Ни в коем случае не продувайте генератор после мойки! Сразу же заводите машину и включите побольше нагрузок — весь свет, обогрев, музыку. Если эффект не произошел — повторите попытку. Эффект появится, поверьте! Плюс — сгоревший генератор будет чистым.

3."Дедовский" метод — сдёргивание плюсовой клеммы аккумулятора на работающем двигателе вроде бы для проверки зарядной системы. Процент сгоревших релюшек увеличивается до 50-70%. Способ требует определенной сноровки — главное, чтобы было побольше искр! Возникающие в цепях высоковольтные коммутационные процессы рано или поздно должны будут сжечь хоть что-нибудь в Вашем генераторе, или, в крайнем случае, в машине! Как всегда, рекомендуется включить побольше всяких там нагрузок — свет, печки, подогрев. Способ не очень эффективен на старых машинах, но главное — верить, что так и будет!

4."Лужа" — способ, которым пользуется множество автолюбителей, даже не подозревая об этом. При этом многие искренне уверены, что автомобиль и его агрегаты, включая генератор, по водонепроницаемости должен быть сродни подводной лодке. Дерзайте! Как много неисследованных глубин ждут своих первооткрывателей! И еще простой совет — лужу надо проезжать на возможно максимальной скорости, тщательно следя, чтобы брызги равномерно захлестывали подкапотное пространство. Отсутствие защитных кожухов и поддонов во многом облегчит Вашу непростую задачу. Очень большой плюс — способом можно пользоваться практически ежедневно, не выходя из машины!

5.Способ "Меломан". Для очень крутых! Поставьте в Вашу машинку супер магнитолку, парочку CD чейнджеров, пару-тройку ламповых усилителей ватт по 200-300, сабвуфер ватт на 500, ну колонок с десяток, лучше полтора. Вообще, чем больше — тем лучше! Баксов на 12-25 тысяч! (Это не враки — случай зафиксирован!) Включайте! Если через пару минут генератор все ещё работает, а характерного дыма и запаха все еще нет — значит Вы поставили слишком дешёвую аппаратуру!

6."Аккумуляторный" способ — наиболее коварный и таинственный из всех, поскольку его осознание требует понимания химических и физических процессов (ну хотя бы закон Ома, что уже не всем дано!) А если по-простому — используйте давно просроченный аккумулятор, не моложе трех-пяти лет. Чем старше — тем больше вероятность, что в аккумуляторе окажется короткозамкнутая банка. При этом аккумулятор может подавать признаки жизни — заводить машину, подзаряжаться от зарядного устройства и т.д., но при этом он становится мощной паразитной нагрузкой в цепи генератора. Возможно, что силы тока будет хватать на работу инжектора, но при включении дальнего света и обогрева генератор будет греться так, что его можно использовать для приготовления яичницы в походных условиях! Главное — не обращать на это внимания, и способ когда-нибудь сработает!

www.drive2.ru

Автомобильный генератор. Устройство и принцип работы. — DRIVE2

Если сравнить по аналогии с человеческим организмом автомобиль то двигатель внутреннего сгорания станет сердцем, ну а роль нервной системы достанется генератору вкупе с бортовой проводкой. Будет ли двигаться автомобиль без генератора? Будет, но не долго, ровно до тех пор, пока не разрядится аккумуляторная батарея. Вот именно для зарядки аккумулятора и поддержания рабочего напряжения в бортовой сети и служит автомобильный генератор.

Строение генератора автомобиля представляет собой совокупность отдельных элементов собранных в одном корпусе.

1. Корпус генератора является одновременно и основанием для статорной обмотки. Выполнен из легко сплавных металлов (чаще дюралюминий), и имеет «окна» для лучшего охлаждения во время работы. В задней и передней частях корпуса расположены подшипники для крепления на них ротора.

2. Статорная обмотка генератора выполнена из медного провода и уложена в пазах сердечника. Сердечник выполнен в виде круга и изготавливается из металла с улучшенными магнитными характеристиками (трансформаторное железо). Поскольку генератор автомобиля является трехфазным производителем энергии, поэтому статор имеет три обмотки, соединенные между собой треугольником. В местах соединения фазных обмоток к ним подключается выпрямительный мост. Провод для изготовления фазных обмоток имеет двойную термоустойчивую изоляцию, чаще всего применяется специальный лак.

3. Ротор представляет собой электромагнит и имеет одну обмотку. Обмотка располагается на валу ротора. Сверху обмотки ротора расположен сердечник из ферро магнитного материала. Диаметр сердечника на 1,5-2 мм меньше диаметра статора. Для подачи напряжения управления с реле-регулятора на обмотки ротора, применяются медные кольца, которые располагаются на валу и соединены с обмоткой ротора посредством графитовых щеток. Реле-регулятор, выполняет функцию контроля и регулировки напряжения на выходе генератора. Выполнен в виде электронной схемы и имеющий выходы к щеткам.

4. Реле-регулятор может устанавливаться как непосредственно в корпусе генератора, в этом случае регулятор выполняется в одном корпусе со щетками. Или отдельно от генератора, тогда щетки устанавливаются на щеткодержатель.

5. Выпрямительный мост имеет шесть диодов с прямым током более 40 Ампер. Диоды располагаются на токопроводящих основаниях (плюсовом и минусовом), попарно и соединены по схеме Ларионова. Соединение по этой схеме позволяет на выходе получить постоянное напряжение из трёхфазного переменного. В народе выпрямительный мост именуется «подковой», потому, что токопроводящие основания диодов для удобного расположения в корпусе, имеют вид подковы.

Принцип работы автомобильного генератора

В основу работы автомобильного генератора положен принцип порождения переменного электрического напряжения в обмотках статора под воздействием постоянного магнитного поля, которое образуется вокруг сердечника ротора. Двигатель приводит в действие ротор генератора при помощи ременной передачи. На обмотку возбуждения (ротора) подается постоянное электрическое напряжение, достаточное для образования магнитного потока. При вращении сердечника вдоль обмоток статора, в последних наводится ЭДС. Сила магнитного потока регулируется реле-регулятором, увеличением или уменьшением подаваемого напряжения на щетки, и зависит от нагрузки, снимаемой с плюсовой клеммы генератора. Напряжение на выходе генератора колеблется в пределах 13,6 в летнее время и 14,2 в зимний период (для реле-регуляторов у которых имеется встроенный контроль температуры окружающего воздуха). Такого напряжения достаточно для дозаряда аккумулятора и поддержания его в заряженном состоянии. Бортовая сеть так же питается от клеммы генератора автомобиля и включена параллельно аккумулятору.

www.drive2.ru

Устройство и принцип действия генератора со щеточным узлом

В щеточном вентильном ге­нераторе магнитный поток создается обмоткой возбуждения 4 при протекании по ней электрического тока и системой полюсов 3. В автомобильных генераторах их, как правило, двена­дцать. Полюса с обмоткой возбуждения, кольца, через которые ток подводится к обмотке возбуждения, вал и некоторые другие конст­руктивные элементы образуют вращающийся ротор.

Рис. Схема вентильного генератора:
1 – магнитопровод статора; 2 – обмотка статора; 3 – полюсы ротора; 4 –обмотка возбуждения; 5 – кольца и щетки; 6 – выпрямитель; 7 – направле­ние магнитного потока

Обмотка 2, в которой вырабатывается электрический ток, уло­жена в пазы неподвижного магнитопровода 1. Вместе с магнитопроводом она представляет собой статор (якорь). Обмотка 2 ста­тора состоит из трех независимых обмоток фаз. Наиболее распро­страненные автомобильные генераторы имеют 36 пазов. В каждой обмотке фаз имеется по шесть катушек, включенных последова­тельно. Если обмотка фазы образована из двух параллельных ветвей, то в каждой ветви расположено по шесть катушек. Обмотки могут быть соединены между собой в звезду или треугольник.

Полюса ротора и магнитопровод статора изготовлены из стали, которая не оказывает существенного сопротивления прохождению основного магнитного потока. При вращении ротора у катушек об­моток фаз статора последовательно находятся то северный N, то южный S полюса ротора, а магнитный поток изменяется по вели­чине, что по закону Фарадея достаточно для появления на выводах обмоток фаз переменного электрического напряжения. Частота f напряжения связана с частотой пр вращения ротора и числом р пар полюсов ротора простым соотношением: f = рпр/60.

ustroistvo-avtomobilya.ru

Чем отличается генератор постоянного от генератора переменного тока?

В обоих генераторах применяется постоянный магнит, с помощью которого создаётся магнитный поток. Также в обоих генераторах мы найдём обмотка медного провода, которая благодаря вращению (строго говоря всё равно что мы вращаем обмотку или магнит) занимает различное положение в магнитном поле. В проводниках обмотки возникает наведённая ЭДС. Удобнее представить себе обмотку в виде прямоугольной рамки. Магнитный поток направим вертикально. И начальное положение рамки тоже возьмём вертикальное. Нижний край рамки назовём A, а верхний — B.

Если вращение рамки будет застигнуто в этот самый момент, то проводник А пересекает магнитный поток в одном направлении (по направлению к нам), а B — в противоположном (от нас). ЭДС в этот момент максимальна. К моменту когда рамка займёт горизонтальное положение ЭДС уменьшится до нуля, а потом опять будет расти. Но при дальнейшем вращении проводники A и B поменяются местами: А окажется сверху. Всё то же самое, но с точностью до знака. Если к этому витку подключить какой-нибудь потребитель, то ток потечёт в обратном направлении. Так направление тока будет меняться на противоположное 2 раза за 1 оборот. Стрелка прибора на этом рисунке будет качаться от центрального нулевого положения то в одну, то в другую сторону.

Если на втором полуобороте мы как-нибудь мгновенно переключим потребителя тока поменяв полярность, а на первом обратно быстро переключим обратно, то вместо переменного тока меняющего знак (то есть направление), он потребитель будет получать пульсирующий ток, но уже не знакопеременный.

В этом и есть конструктивное отличие генератора постоянного тока. Ток снимается с обмотки через специальный коллектор, позволяющий быстро, 2 раза за оборот поменять полярность подключения. Коммутация должна происходить в тот самый момент, когда ЭДС минимальна.

Теперь, при горизонтальном положении рамки щётки коллектора пересоединяются, меняются полукольцами. Стрелка амперметра будет по-прежнему делать два дрыга за 1 оборот, но уже не в разные стороны, а в одну и ту же.

UPD: (Тут выяснилось, что вопрос был про автомобильный генератор)

Ну, да, в автомобильном генераторе всё чуть-чуть сложнее, но сути это не меняет. Роль постоянного магнита там играет обмотка возбуждения, которая находится в роторе. Но давайте по порядку:

1) Автомобильный генератор — это генератор переменного тока, снабжённый диодным мостом, который "выпрямляет" переменный ток. На положительном полупериоде синусоиды ток идёт через один диод, а на отрицательном — через другой, встречный. По сути диодный мост выполняет ту же самую работу, что и коллектор в генераторе постоянного тока, но только без механического переключения, искр и механического износа.
2) Ток снимается с обмоток статора, расположенных в корпусе генератора. Т.е. условная вышеупомянутая рамка не вращается, а вращается всё остальное. Для уменьшения пульсации тока этих обмоток сделано не одна, а три. Когда максимум ЭДС на одной уже только прошёл, то на второй он только начинается. Выходы всех трёх обмоток подключены к парам диодов. В таком генераторе мы найдём шесть диодов.
3) Ну а вращается ротор, и, как справедливо замечено в комментарии, там нет постоянного магнита, однако там есть обмотка с током, которая превращается в магнит во время работы генератора. Она называется возбуждающей, и её ток — током возбуждения. Этот ток берётся с самого же генератора. Все три обмотки статора через еще три диода и регулятор напряжения питают обмотку ротора.

yandex.ru

Бесконтактные индукторные генераторы. Принцип работы

Переменная ЭДС индуктиру­ется в неподвижных катушках фазных обмоток 3 при пересечении витков изменяющимся электромагнитным полем, которое создается вращением шестилучевой звездочки ротора 4, намагниченной одно­именными полюсами обмоткой возбуждения 5. Обмотка возбуждения намотана на стальную втулку 7, закрепленную на крышке 6 генератора так, что лучи звездочки движутся у торца катушки возбужде­ния. Обмотка возбуждения питается постоянным током через клем­мы «Ш» и «М».

Катушки с одинаковой по фазе ЭДС со­единены между собой последовательно. Фазы включены между собой в «треугольник» На автомобильных генераторах широко применяют включение фаз в «звезду»: концы всех фаз соединяют вместе в общую нулевую точ­ку, которую иногда выводят отдельным (нулевым) проводом или изо­лируют в генераторе, а начала трех фаз подводят к выпрямителю.

Выпрямление переменного тока в автотракторных генераторах осуществляется кремниевыми полупроводниковыми диодами (венти­лями). Диоды для встроенных в автотракторные генераторы выпрямите­лей выпускаются двух типов — прямой и обратной полярности. У дио­да прямой полярности (VI, V2, V3 на рисунке) катодным выводом является корпус, а анодный вывод пропущен через изолятор. Эти диоды проводят ток от анодного вывода к корпусу. У диодов обрат­ной полярности с корпусом соединен анод, а катод выведен через изолятор. Диоды обратной полярности проводят ток от корпуса к выводу. Диоды прямой и обратной полярности не взаимозаменяемы. Диоды прямой полярности (серии ВА) помечены на корпусе красной краской, а обратной полярности — черной.

 

Рис. Схемы трехфазного индукторного генератора

ustroistvo-avtomobilya.ru

Электрощётка — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Угольные щётки

Электрощётка, также угольная щётка — электрический контакт, проводящий электрический ток между неподвижными проводами и движущимися частями, чаще всего — во вращающемся вале[1]. Часто применяются в электродвигателях, электрических генераторах постоянного и переменного тока, а также в переменных/подстроечных резисторах, ЛАТР, токоприёмниках электроподвижного состава (троллейбусах, трамваях, метрополитене), поворотных стендах.

Для функционирования некоторых типов электродвигателей и генераторов катушки ротора должны быть сопряжены для того, чтобы замкнуть электрическую цепь. Первоначально это достигалось путём прикрепления медного или латунного коммутатора или контактного кольца к валу, с помощью пружин, прижимающих плетёные медные проволочные «щётки» к проводящим ток кольцам. Такие щётки обеспечивали плохую коммутацию, поскольку они перемещались от одного сегмента коммутатора к другому. Помогло внедрение «высокоомных щёток», изготовленных из графита (иногда — с добавлением меди). Хотя сопротивление составляло порядка десятков миллиом, оно было достаточно высоким, чтобы обеспечить постепенный сдвиг тока от одного сегмента коммутатора к другому. Термин «щётка» остался в употреблении. Поскольку щётки изнашиваются, то в изделиях, предполагающих техническое обслуживание, их можно заменить[2].

Щётки из металлического волокна в настоящее время находятся в стадии разработки[3]. У них может быть преимущество по сравнению с современной технологией, но они пока ещё не получили широкого распространения.

Элементы угольной щётки

Состав компонентов[править | править код]

Конкретный состав щётки зависит от сферы применения. Обычно используется графитный/углеродный порошок. Для большей электропроводности используется медь (редко для использования с переменным током). Чтобы максимально увеличить электрическую проводимость и предел прочности, используется высокодендритный (электролитический) медный порошок[4]. Вяжущие вещества, в основном фенол или другие смолы или пек, смешиваются таким образом, чтобы порошок сохранял свою форму при уплотнении. Также добавками могут быть металлические порошки и твёрдые смазки, такие как MoS2 и WS2. Для того, чтобы определить состав щётки для каждой области применения или двигателя, требуется множество исследований и разработок.

Уплотнение смеси[править | править код]

Типы электрощёток коммутатора

Компоненты щётки уплотняются в механизме, состоящем из верхнего и нижнего пуансона и матрицы, на механических или гидравлических прессах. На этом этапе, в зависимости от последующей обработки, медная проволока (так называемая шунтирующая проволока) может быть автоматически вставлена через отверстие в верхнем пуансоне и зафиксирована в прессованном щеточном блоке порошком, спрессованным вокруг. Эта операция, называемая «трамбовкой», обычно выполняется с использованием электролитического медного порошка; возможно использование серебряного напыления в некоторых высокопроизводительных областях[5]. После этого процесса щётка всё ещё очень хрупкая и на профессиональном жаргоне называется «сырая щётка» (англ. green brush).

Обжиг сырых щёток[править | править код]

Щётки на электродвигателе, извлечённом из пылесоса

Затем производится термообработка «сырых щёток» в искусственной атмосфере (как правило, это водород и азот) при температуре до 1200 °C. Этот процесс называется спеканием или выпеканием. Во время спекания связующие вещества либо выгорают, либо карбонизируются и образуют кристаллическую структуру между углеродом, медью и другими компонентами. Выпекание сопровождается графитизацией (термообработкой). Термическая обработка варьируется согласно температурной кривой, точно определённой для каждой смеси материалов. После состава смеси, используемая температурная кривая является вторым большим «секретом» каждого производителя щёток. После термообработки структура щётки изменяется таким образом, что конкурирующим компаниям практически невозможно её скопировать.

Дополнительные операции[править | править код]

Щётки в небольшом коммутируемом двигателе постоянного тока

Спекание приводит к тому, что щётки дают усадку и изгибаются. Для придания им конечной формы необходимо шлифование. Некоторые производители для того, чтобы сделать щётку более долговечной, используют дополнительную обработку — пропитку рабочей поверхности специальными маслами, смолами и смазками.

Производство угольных щёток требует глубоких знаний материалов и опыта работы с составами смесей. Незначительные изменения в составе щётки всего на несколько процентов от массы компонентов могут существенно изменить её свойства при использовании. В мире существует всего несколько компаний, разрабатывающих щётки, которые в основном специализируются на определённых типах щёток.

Угольные щётки — одна из наименее дорогостоящих деталей в электродвигателе. С другой стороны, обычно они являются ключевой частью, которая обеспечивает долговечность («срок службы») и производительность двигателя, в котором они используются. Их изготовление требует пристального внимания к контролю качества и производственного процесса на всех этапах производства.

Периодически проводятся исследования по использованию жидких металлов для установления контактов. Недостатки этого подхода — необходимость удержания жидкого металла (поскольку обычно они токсичны или вызывают коррозию) и потери мощности из-за индукции и турбулентности.

  1. Бут Д. А. Глава 1. Общие сведения о бесконтактных электрических машинах // Бесконтактные электрические машины. — 2-е. — М. : Высшая школа, 1990. — С. 9. — 416 с. : ил. — ISBN 5-06-000719-7.
  2. ↑ Ошибка в сносках?: Неверный тег <ref>; для сносок volt не указан текст
  3. ↑ Metal Fiber Brushes and Slip Rings (неопр.). www.dh-inc.com. Дата обращения 5 ноября 2019.
  4. Zanon, Matteo; Rampin, Ilaria; Breda, Alessandro; Bortolotti, Francesco. The sintering behaviour of electrolytic and water-atomized copper powders (англ.) : journal. — 2015. — 5 October.
  5. Zanon, Matteo; Nassuato, Mirko; Rampin, Ilaria; Echeberria, Jon; Martinez, Ane Maite. The conductive behaviour of copper and silver-coated copper powders (англ.) : journal. — 2014. — 23 September.
  • Hans Fischer: Werkstoffe in der Elektrotechnik, 2. Auflage. Carl Hanser Verlag, München, Wien 1982, ISBN 3-446-13553-7
  • A. Senner: Fachkunde Elektrotechnik, 4. Auflage. Verlag Europa-Lehrmittel, 1965
  • Werner Schröter, Karl-Heinz Lautenschläger, Hildegard Bibrack: Taschenbuch der Chemie, 9. Auflage. Verlag Harry Deutsch, Frankfurt am Main 1981, ISBN 3-87144-308-5
  • Günter Springer: Fachkunde Elektrotechnik, 18. Auflage. Verlag Europa-Lehrmittel, Wuppertal 1989, ISBN 3-8085-3018-9
  • Gregor D. Häberle, Heinz O. Häberle, Armin Schonard: Elektrische Antriebe und Energieverteilung, 5. Auflage. Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten 2006, ISBN 978-3-8085-5005-2

ru.wikipedia.org


Смотрите также