Генератор постоянного и переменного тока: устройство, принцип работы
Сегодня тематика электроснабжения интересна многим пользователям. Пытаясь разобраться в особенностях современных систем электроснабжения, человек сталкивается с вопросом – как работает и устроен генератор тока. В действительности, в этом устройстве нет ничего чрезвычайно сложного и в его особенностях может разобраться любой желающий.
Конструктивные и эксплуатационные особенности генераторов тока
Генератором тока называют устройство, преобразующее механическую энергию в электричество. Современные генераторы способны вырабатывать как переменный, так и постоянный электрический ток. Самым простым примером использования генераторов являются автомобили. До середины прошлого столетия в автотранспорте устанавливали генераторы постоянного тока, которые впоследствии были заменены компактными, функциональными и современными генераторами переменного тока с полупроводниковыми диодами.
Принцип работы генератора
Генераторы тока преобразовывают механическую энергию в электрическую, за счет вращения проволочной катушки в магнитном поле – закон электромагнитной индукции Фарадея. В качестве примера можно рассмотреть конструкцию и принцип работы простого генератора переменного тока, состоящего из проволочной рамки, которая вращается между полюсами неподвижного магнитного элемента. Концы проволочной рамки соединяются с контактным кольцом, скользящим по электропроводной щетке. В этом случае индуцированный ток будет протекать к внутреннему контактному кольцу при прохождении соединенной половины рамки мимо северного магнитного полюса. И наоборот, если другая половина рамки будет проходить мимо северного полюса магнита, электроток будет двигаться к внешнему контактному кольцу.
Трехфазные генераторы отлично подходят для выработки мощного переменного тока с минимальными затратами. Работа таких устройств основана на использовании одного магнита, который вращается относительно нескольких обмоток. Стандартные трехфазные генераторы обладают тремя катушками, расположенными на одинаковом расстоянии от оси магнита. В этом случае каждая катушка генератора будет вырабатывать электрический переменный ток при прохождении рядом с полюсом магнита.
Синхронные и асинхронные генераторы тока
По принципу работы все генераторы электрического тока разделяются на синхронные и асинхронные.
Асинхронные устройства отличаются низкой стоимостью и простотой, они обладают высокой устойчивостью к перегрузкам и коротким замыканиям. Такие приборы чаще всего используются для питания активной нагрузки – электрических нагревателей, электробытовых приборов, ламп накаливания и т.д. Следует отметить, что мощные перегрузки могут вывести из строя даже качественный асинхронный генератор, потому при подключении некоторых электрических потребителей, к примеру, электродвигателей или электрических инструментов, запас мощности у генератора должен быть трех- или четырехкратным.
Синхронные генераторы подходят для индуктивных потребителей электричества, обладающих высокими значениями токов при пуске. Такие устройства способны выдерживать кратковременные перегрузки без каких-либо отрицательных последствий.
Устройство трехфазного автомобильного генератора
Чтобы лучше разобраться в том, как работает и устроен генератор тока, можно подробно рассмотреть конструкцию автомобильного генератора. Такое устройство состоит из корпуса и двух крышек, оснащенных вентиляционными отверстиями. Ротор (электромагнит с одной обмоткой) генератора приводится в движение с помощью шкива и вращается в 2-х подшипниках. Ток на обмотку ротора поступает от двух медных колец и графитовых щеток, соединенных с электронным реле. Реле в генераторе необходимо для поддержания напряжения на допустимых значениях. В различных автомобильных генераторах реле бывают встроенными в корпус устройства и расположенными за пределами корпуса.
Статор включает в себя три медные обмотки, соединенные в треугольник между собой. К точкам соединения обмоток подключается выпрямительный мост, включающий в себя 6 полупроводниковых диодов, преобразующих электрический ток из переменного в постоянный.
