Для питания обмотки ротора генератора переменного тока используют


Для питания обмотки генератора переменного тока используют

Для питания электрическим током всех потребителей при работе двигателя и подзарядки аккумуляторной батареи, компенсируя ее расход энергии при пуске двигателя, служит генератор. На современных автомобилях устанавливаются генераторы, представляющие собой синхронные электрические машины переменного тока с электромагнитным возбуждением, с встроенным выпрямителем на кремниевых диодах и электронным регулятором напряжения. Ротор генератора приводится во вращение от шкива коленчатого вала двигателя ремнем.

Генератор переменного тока состоит из статора, ротора и выпрямительного устройства.

Генератор преобразует механическую энергию в электрическую. В отличие от ранее использовавшихся генераторов постоянного тока в настоящее время применяют, в основном, генераторы переменного тока как более надежные и меньшие по размерам и массе.

Поскольку частота вращения генератора зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя, которая меняется в широких пределах, то для поддержания заданного напряжения генератора в нагрузке применяют регулятор напряжения. Название «генератор переменного тока» условно, поскольку в нем устанавливают блок полупроводниковых выпрямителей, благодаря которому потребителям поступает постоянный ток.

Основными элементами генератора Г-222 (рис.3) являются статор и ротор. Статор, к составным частям которого относятся сердечник (19)и неподвижная обмотка (20),установлен в корпусе (17)и зафиксирован крышкой (1) с помощью стяжного болта (21). Ротор состоит из клювообразных полюсных наконечников (15),размещенных на валу (6),опирающемся на подшипники (5) и (16). Вал приводится во вращение посредством шкива (14)с помощью клиновидного ремня от коленчатого вала двигателя.

При работе генератора по обмотке (18) возбуждения ротора проходит ток, подводимый от аккумуляторной батареи через регулятор напряжения и щетки (12),размещенные в щеткодержателе (11)и опирающиеся на контактные кольца (4). Этот ток создает магнитное поле возбуждения, которое распределяется между клювообразными полюсами и при вращении ротора индуцирует в обмотке статора переменный ток. Переменный ток поступает в блок (2)полупроводниковых выпрямителей, а подключение к потребителям осуществляется посредством вывода (8).

а — общий вид; б — полюсные наконечники ротора; в — статор с обмоткой;

1 — крышка; 2 блок выпрямителей; 3— винт; 4 контактные кольца; 5и 16— подшипники; 6— нал; 7— чехол вывода; 8 вывод выходного напряжения; 9 вывод обмотки возбуждения; 10 крышка; 11 — щеткодержатель; 12 щетки; 13 болт; 14— шкив; 15— полюсные наконечники; 17 корпус; 18 обмотка ротора; 19— сердечник статора; 20 обмотка статора; 21— стяжной болт; 22 стальная втулка; 23 резиновая втулка; 24 шайба.

В генераторе (см. схему на рис.4) используется двухполупериодный трехфазный выпрямитель (2)на полупроводниковых диодах. Фазовые обмотки (1)статора соединены в звезду и подключены к средним точкам трех пар последовательно соединенных диодов. Положительные и отрицательные выводы каждых трех диодов объединены.

Обмотка (7) возбуждения посредством контактных колец и щеток (6) через регулятор (5) напряжения, ключ (4) зажигания подключена к положительному выводу аккумуляторной батареи, соединенной с выводом аналогичной полярности выпрямителя генератора.

Электрическая схема генератора

1— статорная обмотка генератора; 2— блок выпрямительных диодов; 3 аккумуляторная батарея; 4 ключ зажигания; 5— регулятор напряжения; 6 щеточный узел генератора; 7 — обмотка возбуждения.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студентов недели бывают четные, нечетные и зачетные. 9493 — | 7459 — или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Термин «генерация» в электротехнику пришел из латинского языка. Он обозначает «рождение». Применительно к энергетике можно сказать, что генераторами называют технические устройства, занимающиеся выработкой электроэнергии.

При этом надо оговориться, что производить электрический ток можно за счет преобразования различных видов энергии, например:

тепловой и других.

Исторически сложилось так, что генераторами называют конструкции, которые преобразуют кинетическую энергию вращения в электричество.

По виду вырабатываемой электроэнергии генераторы бывают:

1. постоянного тока;

Принцип работы простейшего генератора

Физические законы, которые позволяют создавать современные электрические установки для выработки электроэнергии за счет преобразований механической энергии, открыты учеными Эрстедом и Фарадеем.

В конструкции любого генератора реализуется принцип электромагнитной индукции, когда происходит наводка электрического тока в замкнутой рамке за счет пересечения ее вращающимся магнитным полем, которое создается постоянными магнитами в упрощенных моделях бытового использования или обмотками возбуждения на промышленных изделиях повышенных мощностей.

При вращении рамки изменяется величина магнитного потока.

Электродвижущая сила, наводимая в витке, зависит от скорости изменения магнитного потока, пронизывающего рамку в замкнутом контуре S, и прямо пропорциональна его значению. Чем быстрее осуществляется вращение ротора, тем выше величина вырабатываемого напряжения.

Для того чтобы создать замкнутый контур и отвести с него электрический ток, потребовалось создать коллектор и щеточный узел, обеспечивающий постоянный контакт между вращающейся рамкой и стационарно расположенной частью схемы.

За счет конструкции подпружиненных щеток, прижимающихся к коллекторным пластинам, происходит передача электрического тока на выходные клеммы, а с них дальше он поступает в сеть потребителя.

Принцип работы простейшего генератора постоянного тока

При вращении рамки вокруг оси ее левая и правая половинки циклически проходят около южного или северного полюса магнитов. В них каждый раз происходит смена направлений токов на противоположное так, что у каждого полюса они протекают в одну сторону.

Для того чтобы в выходной цепи создавался постоянный ток, на коллекторном узле создано полукольцо для каждой половинки обмотки. Прилегающие к кольцу щетки снимают потенциал только своего знака: положительный или отрицательный.

Поскольку полукольцо вращающейся рамки разомкнуто, то в нем создаются моменты, когда ток достигает максимального значения или отсутствует. Чтобы поддерживать не только направление, но и постоянную величину вырабатываемого напряжения, рамку изготавливают по специально подготовленной технологии:

у нее используют не один виток, а несколько — в зависимости от величины запланированного напряжения;

число рамок не ограничивается одним экземпляром: их стараются сделать достаточным количеством для оптимального поддержания перепадов напряжения на одном уровне.

У генератора постоянного тока обмотки ротора располагают в пазах магнитопровода. Это позволяет сокращать потери наводимого электромагнитного поля.

Конструктивные особенности генераторов постоянного тока

Основными элементами устройства являются:

внешняя силовая рама;

коммутационный узел со щётками.

Корпус изготавливают из стальных сплавов или чугуна для придания механической прочности общей конструкции. Дополнительной задачей корпуса является передача магнитного потока между полюсами.

Полюса магнитов крепят к корпусу шпильками или болтами. На них монтируют обмотку.

Статор , называемый еще ярмом или остовом, изготавливают из ферромагнитных материалов. На нем размещают обмотку катушки возбуждения. Сердечник статора оснащен магнитными полюсами, образующими его магнитное силовое поле.

Ротор имеет синоним: якорь. Его магнитопровод состоит из шихтованных пластин, снижающих образование вихревых токов и повышающих КПД. В пазы сердечника заложены обмотки ротора и/или самовозбуждения.

Коммутационный узел со щетками может иметь разное количество полюсов, но оно всегда кратно двум. Материалом щеток обычно используют графит. Коллекторные пластины изготавливают из меди, как наиболее оптимального металла, подходящего по электрическим свойствам проводимости тока.

Благодаря использованию коммутатора на выходных клеммах генератора постоянного тока образуется сигнал пульсирующего вида.

Основные типы конструкций генераторов постоянного тока

По типу питания обмотки возбуждения различают устройства:

1. с самовозбуждением;

2. работающие на основе независимого включения.

Первые изделия могут:

использовать постоянные магниты;

или работать от внешних источников, например, аккумуляторных батарей, ветряной установки…

Генераторы с независимым включением работают от собственной обмотки, которая может быть подключена:

шунтами или параллельным возбуждением.

Один из вариантов подобного подключения показан на схеме.

Примером генератора постоянного тока может служить конструкция, которая раньше часто применялась на автомобильной технике. Ее устройство такое же, как у асинхронного двигателя.

Подобные коллекторные конструкции способны работать в режиме двигателя или генератора одновременно. За счет этого они получили распространение в существующих гибридных автомобилях.

Процесс образования якорной реакции

Она возникает в режиме холостого хода при неправильной настройке усилия прижатия щеток, создающее неоптимальный режим их трения. Это может привести к снижению магнитных полей или возникновению пожара из-за повышенного образования искр.

Способами ее снижения являются:

компенсации магнитных полей за счет подключения дополнительных полюсов;

настройка сдвига положения коллекторных щеток.

Преимущества генераторов постоянного тока

отсутствие потерь на гистерезис и образование вихревых токов;

работа в экстремальных условиях;

пониженный вес и маленькие габариты.

Принцип работы простейшего генератора переменного тока

Внутри этой конструкции используются все те же детали, что и у предыдущего аналога:

коллекторный узел со щетками для отвода тока.

Основное отличие заключается в устройстве коллекторного узла, который создан так, что при вращении рамки через щетки постоянно создается контакт со своей половинкой рамки без циклической смены их положения.

За счет этого ток, сменяющийся по законам гармоники в каждой половинке, полностью без изменений передается на щетки и далее через них в схему потребителя.

Естественно, что рамка создана намоткой не из одного витка, а рассчитанного их количества для достижения оптимального напряжения.

Таким образом, принцип работы генераторов постоянного и переменного тока общий, а отличия конструкции заключаются в изготовлении:

коллекторного узла вращающегося ротора;

конфигурации обмоток на роторе.

Конструктивные особенности промышленных генераторов переменного тока

Рассмотрим основные части промышленного индукционного генератора, у которого ротор получает вращательное движение от рядом расположенной турбины. В конструкцию статора включен электромагнит (хотя магнитное поле может создаваться набором постоянных магнитов) и обмотка ротора с определённым числом витков.

Внутри каждого витка индуктируется электродвижущая сила, которая последовательно складывается в каждом из них и образует на выходных зажимах суммарное значение напряжения, выдаваемого на схему питания подключенных потребителей.

Чтобы повысить на выходе генератора амплитуду ЭДС используют специальную конструкцию магнитной системы, выполненную из двух магнитопроводов за счет применения специальных сортов электротехнической стали в виде шихтованных пластин с пазами. Внутри их смонтированы обмотки.

В корпусе генератора расположен сердечник статора с пазами для размещения обмотки, создающей магнитное поле.

Вращающийся на подшипниках ротор тоже имеет магнитопровод с пазами, внутри которых смонтирована обмотка, получающая индуцируемую ЭДС. Обычно для размещения оси вращения выбирается горизонтальное направление, хотя, встречаются конструкции генераторов с вертикальным расположением и соответствующей конструкцией подшипников.

Между статором и ротором всегда создается зазор, необходимый для обеспечения вращения и исключения заклинивания. Но, в то же время в нем происходит потеря энергии магнитной индукции. Поэтому его стараются делать минимально возможным, оптимально учитывая оба этих требования.

Расположенный на одном валу с ротором возбудитель является электрогенератором постоянного тока, обладающим относительно небольшой мощностью. Его назначение: питать электроэнергией обмотки силового генератора в состоянии независимого возбуждения.

Подобные возбудители применяют чаще всего с конструкциями турбинных или гидравлических электрогенераторов при создании основного либо резервного способа возбуждения.

На картинке промышленного генератора показано расположение коллекторных колец и щеток для съема токов с конструкции вращающегося ротора. Этот узел при работе испытывает постоянные механические и электрические нагрузки. Для их преодоления создается сложная конструкция, которая при эксплуатации требует периодических осмотров и выполнения профилактических мероприятий.

Чтобы снизить создаваемые эксплуатационные затраты применяется другая, альтернативная технология, при которой тоже используется взаимодействие между вращающимися электромагнитными полями. Только на роторе располагают постоянные или электрические магниты, а напряжение снимают со стационарно расположенной обмотки.

При создании подобной схемы такую конструкцию могут называть термином «альтернатор». Она применяется в синхронных генераторах: высокочастотных, автомобильных, на тепловозах и судах, установках электрических станций энергетики для производства электроэнергии.

Особенности синхронных генераторов

Название и отличительный признак действия заключен в создании жесткой связи между частотой переменной электродвижущей силы, наводимой в статорной обмотке «f» и вращением ротора.

В статоре вмонтирована трехфазная обмотка, а на роторе — электромагнит с сердечником и обмоткой возбуждения, запитанной от цепей постоянного тока через щеточный коллекторный узел.

Ротор приводится во вращение от источника механической энергии — приводного двигателя с одинаковой скоростью. Его магнитное поле совершает такое же движение.

В обмотках статора наводятся одинаковые по величине, но сдвинутые на 120 градусов по направлению электродвижущие силы, создающие трехфазную симметричную систему.

При подключении на концы обмоток цепей потребителей в схеме начинают действовать токи фаз, которые образуют магнитное поле, вращающееся точно так же: синхронно.

Форма выходного сигнала наводимой ЭДС зависит только от закона распределения вектора магнитной индукции внутри зазора между полюсами ротора и пластинами статора. Поэтому добиваются создания такой конструкции, когда величина индукции меняется по синусоидальному закону.

Когда зазор имеет постоянную характеристику, то вектор магнитной индукции внутри зазора создается по форме трапеции, как показано на графике линий 1.

Если же форму краев на полюсах исправить на косоугольную с изменением зазора до максимального значения, то можно добиться синусоидальной формы распределения, как показано линией 2. Этим приемом и пользуются на практике.

Схемы возбуждения синхронных генераторов

Магнитодвижущая сила, возникающая на обмотке возбуждения «ОВ» ротора, создает его магнитное поле. Для этого существуют разные конструкции возбудителей постоянного тока, основанные на:

1. контактном методе;

2. бесконтактном способе.

В первом случае используется отдельный генератор, называемый возбудителем «В». Его обмотка возбуждения питается от дополнительного генератора по принципу параллельного возбуждения, именуемого подвозбудителем «ПВ».

Все роторы размещаются на общем валу. За счет этого они вращаются совершенно одинаково. Реостаты r1 и r2 служат для регулирования токов в схемах возбудителя и подвозбудителя.

При бесконтактном способе отсутствуют контактные кольца ротора. Прямо на нем монтируют трехфазную обмотку возбудителя. Она синхронно вращается с ротором и передает через совместно вращающийся выпрямитель электрический постоянный ток непосредственно на обмотку возбудителя «В».

Разновидностями бесконтактной схемы являются:

1. система самовозбуждения от собственной обмотки статора;

2. автоматизированная схема.

При первом методе напряжение от обмоток статора поступает на понижающий трансформатор, а затем — полупроводниковый выпрямитель «ПП», вырабатывающий постоянный ток.

У этого способа первоначальное возбуждение создается за счет явления остаточного магнетизма.

Автоматическая схема создания самовозбуждения включает использование:

трансформатора напряжения ТН;

автоматизированного регулятора возбуждения АВР;

трансформатора тока ТТ;

выпрямительного трансформатора ВТ;

тиристорного преобразователя ТП;

блока защиты БЗ.

Особенности асинхронных генераторов

Принципиальное отличие этих конструкций состоит в отсутствие жесткой связи между частотами вращения ротора (nr) и индуцируемой в обмотке ЭДС (n). Между ними всегда существует разница, которую называют «скольжением». Ее обозначают латинской буквой «S» и выражают формулой S=(n-nr)/n.

При подключении нагрузки на генератор создается тормозной момент для вращения ротора. Он влияет на частоту вырабатываемой ЭДС, создает отрицательное скольжение.

Конструкцию ротора у асинхронных генераторов изготавливают:

Асинхронные генераторы могут иметь:

1. независимое возбуждение;

В первом случае используется внешний источник переменного напряжения, а во втором — полупроводниковые преобразователи или конденсаторы в первичной, вторичной или обоих видах схем.

Таким образом, генераторы переменного и постоянного тока имеют много общих черт в принципах построения, но отличаются конструктивным исполнением определённых элементов.

Генератор тока — это такой тип электрической машины, которая способствует преобразованию механической энергии в электрическую. Основано действие генераторов тока по принципу электромагнитной индукции: электродвижущая сила (ЭДС) наводится в движущемся в магнитном поле проводе.

Производить генератор тока может не только постоянный, но и переменный ток. На латыни слово генератор (generator) означает — производитель.

На мировом рынке наиболее известными поставщиками генераторов являются компании: General Electric (GE), ABB, Siemens AG, Mecc Alte.

Генераторы постоянного тока.

Единственным типом источника для получения электроэнергии на протяжении долгого времени были электрические генераторы.

Переменный ток индуктируется в обмотке якоря генератора постоянного тока, затем он электромеханическим выпрямителем — коллектором преобразуется в постоянный ток. Особенно при большой частоте вращения якоря генератора, процесс выпрямления тока коллектором связан с очень частым износом щеток и коллектора.

Различаются генераторы постоянного тока по характеру их возбуждения, они бывают с самовозбуждением и независимого возбуждения. К независимому источнику питания в генераторах с электромагнитным возбуждением подключается обмотка возбуждения, располагающаяся на главных полюсах.

Постоянными магнитами, из которых производятся полюсы машины, возбуждаются генераторы с магнитоэлектрическим возбуждением. Основное применение генераторы постоянного тока находят в тех отраслях промышленности, где постоянный ток является предпочтительным по условиям производства (предприятия электролизной и металлургической промышленности, суда, транспорт и прочие). В качестве источников постоянного тока и возбудителей синхронных генераторов применяются генераторы постоянного тока на электростанциях.

Может достигать до 10 Мегаватт мощность генератора тока.

Генераторы переменного тока.

При достаточно высоком напряжении получать большие токи позволяют генераторы переменного тока. Несколько типов индукционных генераторов различают в настоящее время.

Они состоят из создающего магнитное поле постоянного магнита или электромагнита и обмотки, индуцируется в которой переменная ЭДС. Так как складываются наводимые в последовательно соединенных витках ЭДС, то в рамке индукции амплитуда ЭДС будет пропорциональна количеству в ней витков. Также она пропорциональна через каждый виток амплитуде переменного магнитного потока. В генераторах тока, чтобы получить большой магнитный поток применяется специальная магнитная система, состоящая из двух сердечников, изготовленных из электротехнической стали. В пазах одного из сердечников размещены создающие магнитное поле обмотки, а в пазах второго располагаются обмотки, в которых индуцируется ЭДС. Один из сердечников называется ротором, так как он вращается вокруг вертикальной или горизонтальной оси, вместе со своей обмоткой.

Другой сердечник называется статором — это неподвижный сердечник с его обмоткой. Как можно меньшим делается зазор между сердечниками ротора и статора, наибольшее значение потока магнитной индукции обеспечивается этим. Электромагнит, являющийся ротором вращается в больших промышленных генераторах, а обмотки, уложенные в пазах статора и в которых наводится ЭДС остаются неподвижными.

С помощью скользящих контактов приходится во внешнюю цепь подводить ток к ротору или отводить его из обмотки ротора. Контактными кольцами, которые присоединены к концам его обмотки для этого снабжается ротор. К кольцам прижаты неподвижные пластины-щетки, они осуществляют связь с внешней цепью обмотки ротора. В обмотках создающего магнитное поле электромагнита, сила тока значительно меньше той силы тока, которую отдает генератор тока во внешнюю цепь. Поэтому гораздо удобнее снимать генерируемый ток с неподвижных обмоток, а сравнительно слабый ток подводить через скользящие контакты к вращающемуся электромагниту. Вырабатывается этот ток, расположенным на том же валу отдельным генератором постоянного тока (возбудителем). Вращающимся магнитом создается магнитное поле в маломощных генераторах тока, щетки и кольца в таком случае вообще не требуются.

Бывают двух типов обмотки возбуждения синхронных генераторов: с явнополюсными и неявнополюсными роторами. Выступают из индуктора несущие обмотки возбуждения в генераторах с явнополюсными роторами полюса. На сравнительно низкие частоты вращения рассчитаны генераторы данного типа, они используются для работы с приводом от поршневых паровых машин, гидротурбин, дизельных двигателей. Для привода синхронных генераторов с неявнополюсными роторами применяются газовые и паровые турбины. Стальную поковку с фрезерованными продольными пазами для витков обмотки возбуждения, которые обычно выполнены в виде медных пластин, представляет собой ротор такого генератора. В пазах фиксируются витки, а для снижения потерь мощности и уровня шума, связанных с сопротивлением воздуха шлифуется, а затем полируется поверхность ротора.

По большей части трехфазными делаются обмотки генераторов тока. Подобное сочетание движущихся частей, способных создавать энергию также экономично и непрерывно, встречается в механике редко.

Современный генератор тока является внушительным сооружением, состоящим из медных проводов, стальных конструкций и изоляционных материалов. С точностью до 1 миллиметра изготавливаются важнейшие детали генераторов, которые сами имеют размеры несколько метров.

Устройство и принцип работы генератора переменного тока — урок. Физика, 9 класс.

Проведём опыт по получению индукционного тока. Будем вдвигать и выдвигать постоянный магнит в катушку, соединённую с гальванометром.

 

 

Рисунок \(1\). Опыт по получению индукционного тока

 

Можно наблюдать отклонение гальванометра в одну и другую стороны. Это значит, что по катушке течёт индукционный ток, у которого изменяется как модуль, так и направление с течением времени. Такой ток называется переменным током.


Переменный ток создаётся и в замкнутом контуре изменяющимся магнитным потоком, пронизывающим его площадь. Изменение магнитного потока связано с изменением индукции магнитного поля. Величину магнитного потока можно изменить, поворачивая контур (или магнит), то есть меняя его ориентацию по отношению к линиям магнитной индукции.

 

 

Рисунок \(2\). Изменение магнитного потока при вращении постоянного магнита


Этот принцип получения переменного электрического тока используется в механических индукционных генераторах — устройствах, преобразующих механическую энергию в электрическую. Основные части: статор (неподвижная часть) и ротор (подвижная часть).

 

 

Рисунок \(3\). Схема генератора

\(1\) — корпус;

\(2\) — статор;

\(3\) — ротор;

\(4\) — скользящие контакты (щётки, кольца).


В промышленном генераторе статором является цилиндр с прорезанными внутри него пазами, в которые уложен витками провод из меди с большой площадью поперечного сечения (аналогично рамке). Переменный магнитный поток в таких витках порождает переменный индукционный электрический ток.


Ротор — это постоянный магнит или электромагнит. Электромагнит представляет собой обмотку с железным сердечником внутри, по которому течёт постоянный электрический ток. Он подводится от внешнего источника тока через щётки и кольца.

 

Какая-либо механическая сила (паровая или водяная турбина) вращает ротор. Вращающееся одновременно с ним магнитное поле образует изменяющийся магнитный поток в статоре, в котором возникает переменный электрический ток.

 

 

Рисунок \(4\). Устройство гидрогенератора

\(1\) — статор;

\(2\) — ротор;

\(3\) — водяная турбина.

Устройство Генератора Переменного Тока и Принцип Действия

Мощный тяговый генератор переменного тока – строение

Здравствуйте, ценители мира электрики и электроники. Если вы частенько заглядываете на наш сайт, то наверняка помните, что совсем недавно у нас вышел достаточно объемный материал про то, как устроен и работает генератор постоянного тока. Мы подробно описали его строение от самых простых лабораторных прототипов, до современных рабочих агрегатов. Обязательно почитайте, если еще этого не сделали.

Сегодня мы разовьем эту тему, и разберемся, в чем заключается принцип действия генератора переменного тока. Поговорим о сферах его применения, разновидностях и много еще о чем.

Теоретическая часть

Основной принцип работы альтернатора

Начнем с самого основного – переменный ток отличается от постоянного тем, что он с некоторой периодичностью меняет свое направление движения. Также он меняет и величину, о чем мы подробнее поговорим далее.

Спустя определенный промежуток времени, который мы назовем «Т» значения параметров тока повторяются, что на графике можно изобразить в виде синусоиды – волнистой линии, проходящей с одинаковой амплитудой через центральную линию.

Базовые принципы

Итак, назначение и устройство генераторов переменного тока, называемого раньше альтернатором, заключается в преобразовании кинетической энергии, то есть механической, в электрическую. Подавляющее большинство современных генераторов используют вращающееся магнитное поле.

  • Работают такие устройства за счет электромагнитной индукции, когда при вращении в магнитном поле катушки из токопроводящего материала (обычно медная проволока), в ней возникает электродвижущая сила (ЭДС).
  • Ток начинает образовываться в тот момент, когда проводники начинают пересекать магнитные линии силового поля.

Строение простейшего электромагнитного генератора

  • Причем пиковое значение ЭДС в проводнике достигается при прохождении им главных полюсов магнитного поля. В те моменты, когда они скользят вдоль силовых линий, индукция не возникает и ЭДС падает до нуля. Взгляните на любую схему из представленных – первое состояние будет наблюдаться, когда рамка примет вертикальное положение, а второе – когда горизонтальное.

Генератор переменного тока — как устроен

  • Для лучшего понимания протекающих процессов нужно вспомнить правило правой руки, изучавшееся всеми в школе, но мало кем помнящееся. Суть его заключается в том, что если расположить правую руку так, чтобы силовые линии магнитного поля входили в нее со стороны ладони, большой палец, отведенный в сторону, укажет направление движения проводника, а остальные пальцы будут указывать на направление возникающей в нем ЭДС.
  • Взгляните на схему выше, положение «а». В этот момент ЭДС в рамке равно нулю. Стрелочками показано направление ее движения – часть рамки А двигается в сторону северного полюса магнита, а Б – южного, достигнув которых ЭДС будет максимальным. Применяя описанное выше правило правой руки, мы видим, что ток начинает течь в части «Б» в нашу сторону, а в части «А» – от нас.
  • Рамка вращается дальше и ток в цепи начинает падать, пока рамка снова не займет горизонтальное положение (в).
  • Дальнейшее вращение приводит к тому, что ток начинает течь в обратном направлении, так как части рамки поменялись местами, если сравнивать с начальным положением.

Спустя половину оборота, все снова вернется в изначальное состояние, и цикл повторится снова. В итоге мы получили, что за время совершения полного оборота рамки, ток дважды возрастал до максимума и падал до нуля, и единожды менял свое направление относительно нчального движения.

Переменный ток

В его честь была названа частота тока

Принято считать, что длительность периода обращения равняется 1 секунде, а число периодов «Т» является частотой электрического тока. В стандартных электрических сетях России и Европы за одну секунду ток меняет свое направление 50 раз – 50 периодов в секунду.

Обозначают в электронике один такой период особой единицей, названной в честь немецкого физика Г. Герца. То есть в приведенном примере российских сетей частота тока составляет 50 герц.

Вообще, переменный ток нашел очень широкое применение в электронике благодаря тому, что: величину его напряжения очень просто изменять при помощи трансформаторов, не имеющих движущихся частей; его всегда можно преобразовать в постоянный ток; устройство таких генераторов намного надежнее и проще, чем для выработки постоянного тока.

Мощнейшие генераторы, установленные на Пушкинской ГЭС

Строение генератора переменного тока

Как устроен генератор переменного тока, в принципе, понятно, но вот, сравнивая его с собратом для выработки постоянного, не сразу можно уловить разницу.

Основные рабочие части и их подключение

Если вы прочли предыдущий материал, то наверняка помните, что рамка в простейшей схеме была соединена с коллектором, разделенным на изолированные контактные пластины,  а тот, в свою очередь, был связан со щетками, скользящими по нему, через которые и была подключена внешняя цепь.

За счет того, что пластины коллектора постоянно меняются щетками, не происходит смены направления тока – он просто пульсирует, двигаясь в одном направлении, то есть коллектор является выпрямителем.

Устройство и принцип действия генератора переменного тока

  • Для переменного тока такого приспособления не нужно, поэтому его заменяют контактные кольца, к которым привязаны концы рамки. Вся конструкция вместе вращается вокруг центральной оси. К кольцам примыкают щетки, которые также по ним скользят, обеспечивая постоянный контакт.
  • Как и в случае с постоянным током, ЭДС, возникающие в разных частях рамки, будут суммироваться, образуя результирующее значение этого параметра. При этом во внешней цепи, подключенной через щетки (если подсоединить к ней резистор нагрузки RH), будет протекать электрический ток.
  • В рассмотренном выше примере «Т» равняется полному обороту рамки. Отсюда можно сделать логичный вывод, что частота тока, вырабатываемая генератором, напрямую зависит от скорости вращения якоря (рамки), или другими словами ротора, в секунду. Однако это касается только такого простейшего генератора.

Трехфазные генераторы переменного тока и устройство их

Если увеличить число пар полюсов, то в генераторе пропорционально возрастет и число полных изменений тока за один оборот якоря, и частота его будет измерять иначе, по формуле: f = np, где f – это частота, n – число оборотов в секунду, p – количество пар магнитных полюсов устройства.

  • Как мы уже писали выше, течение переменного тока графически изображается синусоидой, поэтому такой ток еще называется и синусоидальным. Сразу можно выделить основные условия, задающие постоянство характеристик такого тока – это равномерность магнитного поля (постоянная его величина) и неизменная скорость вращения якоря, в котором он индуктируется.
  • Для того чтобы сделать устройство достаточно мощным, в нем применяются электрические магниты. Обмотка ротора, в которой индуцируется ЭДС, в действующих агрегатах тоже не является рамкой, как мы показывали в схемах выше. Применяется очень большое количество проводников, которые соединены друг с другом по определенной схеме

Интересно знать! Образование ЭДС происходит не только тогда, когда проводник смещается относительно магнитного поля, но и наоборот, когда двигается само поле относительно проводника, чем активно и пользуются конструкторы электродвигателей и генераторов.

  • Данное свойство позволяет размещать обмотку, в которой индуктируется ЭДС, не только на вращающейся центральной части устройства, но и на неподвижной части. При этом в движение приводится магнит, то есть полюсы.

Синхронный генератор электрического тока и принцип действия этого устройства

  • При таком строении внешняя обмотка генератора, то есть силовая цепь, не нуждается ни в каких подвижных частях (кольцах и щетках) – соединение выполняется жесткое, чаще болтовое.
  • Да, но можно резонно возразить, мол, эти же элементы потребуется установить на обмотке возбуждения. Так и есть, однако сила тока, протекающая здесь, будет намного меньше итоговой мощности генератора, что значительно упрощает организацию подвода тока. Элементы будут малы по размерам и массе и очень надежны, что делает именно такую конструкцию самой востребованной, особенно для мощных агрегатов, например, тяговых, устанавливаемых на тепловозах.
  • Если же речь идет о маломощных генераторах, где токосъем не представляет каких-то сложностей, поэтому часто применяется «классическая» схема, с вращающейся якорной обмоткой и неподвижным магнитом (индуктором).

Совет! Кстати, неподвижная часть генератора переменного тока называется статором, так как она статична, а вращающаяся – ротором.

Вращать легче центральную часть

Виды генераторов переменного тока

Классифицировать и отличить генераторы можно по нескольким признакам. Давайте назовем их.

Трехфазные генераторы

Отличаться они могут по количеству фаз и быть одно-, двух- и трехфазными. На практике наибольшее распространение получил последний вариант.

Схема трехфазного генератора

  • Как видно из картинки выше, силовая часть агрегата имеет три независимые обмотки, расположенные на статоре по окружности, со смещением друг относительно друга на 120 градусов.
  • Ротор в данном случае представляет собой электромагнит, который, вращаясь, индуктирует в обмотках переменные ЭДС, которые сдвинуты друг относительно друга во времени на одну третью периода «Т», то есть такта. По сути, каждая обмотка представляет собой отдельный однофазный генератор, который питает переменным током свою внешнюю цепь R. То есть мы имеет три значения тока I(1,2,3) и такое же количество цепей. Каждая такая обмотка вместе с внешней цепью получила название фазы.

Смещение синусоид на 1/3 такта

  • Чтобы сократить число проводов, ведущих к генератору, три обратных провода, ведущих к нему от потребителей энергии, заменяют одним общим, по которому будут проходить токи от каждой фазы. Такой общий провод называют нулевым
  • Соединение всех обмоток такого генератора, когда их концы соединяются друг с другом, называется звездой. Отдельные три провода, соединяющие начала обмоток с потребителями электроэнергии называются линейными – по ним и идет передача.
  • Если нагрузка всех фаз будет одинаковой, то необходимость в нулевом проводе полностью отпадет, так как общий ток в нем будет равен нулю. Как так получается, спросите вы? Все предельно просто – для понятия принципа достаточно сложить алгебраические значения каждого синусоидального тока, сдвинутых по фазе на 120 градусов. Схема выше поможет понять этот принцип, если представить, что кривые на нем – это изменение тока в трех фазах генератора.
  • Если же нагрузка в фазах будет неодинаковой, то нулевой провод начнет пропускать ток. Именно поэтому распространена 4-х проводная схема подключения звездой, так как она позволяет сохранять электрические приборы, включенные в этот момент в сеть.

Варианты соединения обмоток у трехфазного генератора

  • Напряжение между линейными проводами называется линейным, тогда как напряжение на каждой фазе – фазным. Токи, протекающие в фазах, являются и линейными.
  • Схема подключения звездой не является единственной. Существует и другой вариант последовательного подключения трех обмоток, когда конец одной соединен с началом второй, и так далее, пока не образуется замкнутое кольцо (см. схему выше «б»). Исходящие от генератора провода подключаются в местах соединения обмоток.
  • В таком случае фазовые и линейные напряжения будут одинаковыми, а ток линейного провода будет больше фазного, при их одинаковой нагрузке.
  • Такое соединение также не нуждается в нулевом проводе, в чем и заключается основное преимущество трехфазного генератора. Наличие меньшего количества проводов делают его проще, и цена его ниже, из-за меньшего количества используемых цветных металлов.

Принципиальная схема генератора тока

Еще одной особенностью трехфазной схемы подключения является появление вращающегося магнитного поля, что позволяет создавать простые и надежные асинхронные электродвигатели.

Но и это не все. При выпрямлении однофазного тока на выходе выпрямителя получается напряжение с пульсациями от нуля до максимального значения. Причина, думаем, ясна, если вы поняли основной принцип работы такого устройства. Когда же присутствует сдвиг по времени фаз, пульсации сильно уменьшаются, не превышая 8%.

Различие по виду

Отличаются генераторы и по виду, которых существует 2:

Синхронный генератор

  • Синхронный генератор переменного тока – главная особенность такого агрегата заключается в жесткой связи частоты переменной ЭДС, которая наведена в обмотке и синхронной частотой вращения, то есть вращения ротора.

Принцип действия и устройство синхронного генератора.

  1. Взгляните на схему выше. На ней мы видим статор с трехфазной обмоткой, соединенной по треугольной схеме, которая мало чем отличается от той, что стоит на асинхронном двигателе.
  2. На роторе генератора располагается электромагнит с обмоткой возбуждения, питающаяся от постоянного тока, который может быть подан на него любым известным способом – об этом подробнее будет расписано далее.
  3. Вместо электромагнита может быть применен постоянный, тогда необходимость в скользящих частях схемы, в виде щеток и контактных колец, отпадает вовсе, на такой генератор не будет достаточно мощным и не сможет нормально стабилизировать выходные напряжения.
  4. К валу ротора подключается привод – любой двигатель, создающий механическую энергию, и он приводится в движение с определенной синхронной скоростью.
  5. Так как магнитное поле главных полюсов вращается вместе с ротором, начинается индукция переменных ЭДС в обмотке статора, которые можно обозначить как Е1, Е2 и Е3. Эти переменные будут одинаковыми по значению, но как уже не раз говорилось, смещенными на 120 градусов по фазе. Вместе эти значения образуют трехфазную систему ЭДС, которая симметрична.
  6. К точкам С1,С2 и С3 подключается нагрузка, и на фазах обмотки в статоре появляются токи I1,I2,и I В это время каждая фаза статора сама становится мощным электромагнитом и создает вращающееся магнитное поле.
  7. Частота вращения магнитного поля статора будет соответствовать частоте вращения ротора.

Асинхронный электрический двигатель

  • Асинхронные генераторы – их отличает от описанного выше примера то, что частоты ЭДС и вращения ротора жестко не привязаны друг к другу. Разница между этими параметрами называется скольжением.
  1. Электромагнитное поле такого генератора в обычном рабочем режиме оказывает под нагрузкой тормозной момент на вращение ротора, поэтому частота изменения магнитного поля будет меньшим.
  2. Эти агрегаты не требуют для создания сложных узлов и применения дорогих материалов, поэтому нашли широкое применение, как электрические двигатели для транспорта, из-за легкого обслуживая и простоты самого устройства. Данные генераторы устойчивы к перегрузкам и коротким замыканиям, однако на устройствах сильно зависящих от частоты тока они неприменимы.

Способы возбуждения обмотки

Последнее различие моделей, которое хотелось бы затронуть, связано со способом запитки возбуждающей обмотки.

Тут можно выделить 4 типа:

  1. Питание на обмотку подается через сторонний источник.
  2. Генераторы с самовозбуждением – питание берется от самого генератора, при этом напряжение выпрямляется. Однако находясь в неактивном состоянии, такой генератор не сможет выработать достаточного напряжения, чтобы стартовать, для чего в схеме применяется аккумулятор, который будет задействован во время старта.
  3. Вариант с обмоткой возбуждения, питающейся от другого генератора меньшей мощности, установленного с ним на одном валу. Второй генератор уже должен стартовать от стороннего источника, например, того же аккумулятора.
  4. Последняя разновидность вообще не нуждается в подаче питания на обмотку возбуждения, так как ее у него нет, ведь применяется в устройстве постоянный магнит.

Применение генераторов переменного тока на практике

Промышленное производство мощных генераторов

Применяются такие генераторы практически во всех сферах человеческой деятельности, где требуется электрическая энергия. Причем принцип ее добычи отличается только способом приведения в движение вала устройства. Так работают и гидро-, и тепло- и даже атомные станции.

Данные станции запитывают по проводам общественные сети, к которым подключается конечный потребитель, то есть все мы. Однако существует множество объектов, к которым невозможно доставить электрическую энергию таким способом, например, транспорт, стройплощадки вдали от линий электропередач, очень далекие поселки, вахты, буровые установки и прочее.

Это означает только одно – требуется свой генератор и двигатель, приводящий его в движение. Давайте рассмотрим несколько небольших и часто встречающихся в нашей жизни устройств.

Автомобильные генераторы

На фото — электрический генератор для автомобиля

Кто-то возможно тут же скажет: «Как? Это же генератор постоянного тока!». Да, действительно, так оно и есть, однако таковым его делает лишь наличие выпрямителя, который этот самый ток делает постоянным. Основной принцип работы ничем не отличается – все тот же ротор, все тот же электромагнит и прочее.

Принципиальная схема автомобильного генератора

Это устройство функционирует таким образом, что вне зависимости от скорости вращения вала, оно вырабатывает напряжение в 12В, что обеспечивается регулятором, через который идет питание обмотки возбуждения. Обмотка возбуждения стартует, запитываясь от автомобильного аккумулятора, ротор агрегата приводится в движение двигателем автомобиля через шкив, после чего начинает индуцироваться ЭДС.

Для выпрямления трехфазного тока используется несколько диодов.

Генератор на жидком топливе

Бензиновый генератор

Устройство бензинового генератора переменного тока, ровно, как и дизельного, мало чем отличается от того, что установлен в вашем автомобиле, за исключением нюанса, что ток он будет выдавать, как положено, переменный.

Из особенностей можно выделить то, что ротор агрегата всегда должен вращаться с одной скоростью, так как при перепадах выработка электроэнергии становится хуже. В этом кроется существенный недостаток подобных устройств – подобный эффект происходит при износе деталей.

Интересно знать! Если к генератору подключить нагрузку, которая будет ниже рабочей, то он не будет использовать свою мощность на полную, съедая часть жидкого топлива впустую.

Панель управления генератора

На рынке представлен большой выбор подобных агрегатов, рассчитанных на разную мощность. Они пользуются большой популярность за счет своей мобильности. При этом инструкция по пользованию предельно проста – заливаем своими руками топливо, запускаем двигатель поворотом ключа и подключаемся…

На этом, пожалуй, закончим. Мы разобрали назначение и общее устройство этих приборов  максимально просто. Надеемся, генератор переменного тока и принцип его действия стали к вам чуточку ближе, и с нашей подачи вы захотите погрузиться в увлекательный мир электротехники.

Генератор переменного тока

Большинство генераторов переменного тока, а также линий, передающих электроэнергию, используют трехфазные системы. Передача тока осуществляется по трем линиям (или четырем) вместо двух. Трехфазный ток представляет собой систему переменного электротока, где значения токов и напряжений меняются по синусоидальному закону. Частота синусоидальных колебаний тока в России и Европе – 50 Гц.

Трехфазная ЛЭП

Блок: 1/6 | Кол-во символов: 400
Источник: https://elquanta.ru/teoriya/trekhfaznyjj-tok.html

История

Электрические машины, генерирующие переменный ток, были известны в простом виде со времён открытия магнитной индукции электрического тока. Ранние машины были разработаны Майклом Фарадеем и Ипполитом Пикси.

Фарадей разработал «вращающийся прямоугольник», действие которого было многополярным — каждый активный проводник пропускался последовательно через область, где магнитное поле было в противоположных направлениях. Первая публичная демонстрация наиболее сильной «альтернатор

Генераторы тока: переменного и постоянного

Отсутствие электричества сегодня не становится проблемой как в быту, так и в промышленности. Широкий ассортимент генераторов тока позволяет решить проблему быстро, с минимальными трудозатратами. Резервные источники питания незаменимы в современной реальности - всему нужна электроэнергия. Гарантии, что подачу электроэнергии не прекратят в самый неподходящий момент – не может дать ни она организация. Поэтому резервная электростанция на базе генератора постоянного или переменного тока  - важное, а зачастую незаменимое оборудование, которое обеспечивает непрерывность производства, комфорт в бытовой сфере, безопасность и непрерывность технологических процессов.

Что такое генератор тока

Когда нет электрической энергии, требуется получить её из другого источника. Наши предки, например, использовали силу ветра, течения рек. Впрочем, сегодня подобную энергию применяют, если не жалко времени и сил на возведение плотин и ветряков. Генераторы тока стандартно «работают» на топливе, за счет вращения обмотки в магнитном поле преобразовывая механическую энергию вращения в электричество. Ток возникает в замкнутом контуре, протекает по обмоткам, когда к электростанции подключается потребитель - именно так работает генератор тока.
В зависимости от того, как вращается магнитное поле (при неподвижном или подвижном проводнике) различают два типа этих электрических машин - генераторы постоянного или переменного тока.

В чем разница между постоянным и переменным током

Вспоминаем уроки физики. Электроток - заряженные микрочастицы, которые «бегут» в определенном направлении. У постоянного тока частицы движутся по прямой, в одном направлении от минуса к плюсу. У переменного движение электронов идет по синусоиде с определенной частотой (полярность между проводами меняется несколько раз за заданный промежуток времени).

Разница между движением заряженных частиц заложена в принцип работы генераторов электрического тока. Для простого обывателя можно сказать так: в розетке - переменный, в батарейке - постоянный. В качестве частного случая, с очень большим упрощением, можно сказать так: всё что с напряжением до 48 Вольт - всё постоянный, всё что от 100 до 500 Вольт - переменный.

Автор статьи и специалисты Mototech прекрасно осведомлены о том, что и постоянный ток может иметь практически любое напряжение (например, 380 Вольт на шине постоянного тока в ИБП), так же как и переменный ток для узких задач.

В чем конструктивная разница между генераторами

Несмотря на то, что конечный результат работы электростанций один - потребитель получает электроэнергию, методы преобразования механической энергии в электродвижущую силу и электричество различаются. Элементы (комплектующие) также отличны.

Особенности конструкции генераторов переменного тока

Электростанция такого типа состоит из:

  • Внешней силовой рамы, изготовленной из высокопрочных сплавов. Корпус рассчитан на интенсивную нагрузку, возникающую при передаче магнитного потока от полюса к полюсу. Проще говоря: чугунный кожух не «пробивается» разрядами тока.
  • Магнитных полюсов, закрепленные на корпусе болтами или шпильками. На «плюс» и «минус» монтируется обмотка.
  • Статора. Остов с катушкой возбуждения изготавливают из ферромагнитных материалов, на сердечнике устанавливают магнитные полюса, которые и образуют магнитное поле.
  • Вращающегося ротора (якоря). Задача магнитопровода - снизить вихревые токи и повысить КПД генератора постоянного тока.
  • Коммутационного узла, оснащенного щетками (обычно изготовленными из графита) и коллекторными пластинами из меди.

Полюсов может быть несколько (число минусов и плюсов всегда идентично). Поэтому сегодня потребитель может купить электростанцию необходимой мощности и обеспечить электричеством как дом, так и промышленный объект.

Особенности конструкции генератора переменного тока

Конструктивной разницы в статоре и роторе между устройствами постоянного и переменного тока нет. Практически идентичны и силовые рамы. Существенное отличие в комплектации коммуникационного узла. Каждый выход механизма помимо щеток оснащен токопроводящими кольцами. «Закольцованный» ток движется по синусоиде и несколько раз в секунду достигает пика мощности. По типу устройства, характеристикам и принципу работы современные генераторы переменного тока делятся на синхронные и асинхронные.


Специфика синхронного устройства: скорость вращения ротора равна скорости вращения магнитного поля в рабочем зазоре.

Асинхронным машинам характерны:

  • Отсутствие электрической связи с ротором;
  • Вращение якоря под воздействием остаточного механизма статора;
  • Измененная электрическая нагрузка на статоре.

Такие агрегаты могут быть однофазными и трехфазными.

Принцип работы генератора постоянного тока

Простейший  по конструкции генератор работает следующим образом:

  • Рамка вращается вокруг оси, расположенная на корпусе обмотка регулярно проходит через «минус» и «плюс» полюсов.
  • Каждый раз при достижении разнополюсных точек, происходит смена направления тока на противоположное.
  • Выходной цепи благодаря полукольцу, расположенному на коллекторном узле, создается постоянный ток.
  • С помощью щеток с положительного или отрицательного полюса снимается потенциал и по схеме передается потребителю.

Такая схема работает в простейшей конструкции, с одним плюсом и минусом, если положительных/отрицательных точек больше, ЭДС и ориентировочное количество электроэнергии рассчитываются по формуле.


К преимуществам генераторов постоянного тока относят:

  • Небольшой вес и компактность агрегата;
  • Возможность использовать в экстремальных условиях;
  • Отсутствие потерь, связанных с вихревыми токами.

Минус: на большую мощность при использовании устройств такого типа рассчитывать не стоит.

Принцип работы генератора переменного тока

Устройства такого типа преобразуют механику в электроэнергию, вращая проволочную катушку в магнитном поле. Ток вырабатывается, когда силовые линии пересекают обмотку. До тех пор, пока магнитное поле соприкасается с проводником, в нем индуцируется электроток.
Идентичный принцип действует и в случае, если рамка вращается относительно магнита, пересекая силовые линии.

Основные достоинства генераторов переменного тока

В электростанциях с синусоидальной подачей тока отсутствует реактивная мощность. То есть весь запас электроэнергии (с вычетом потерь на проводах) расходуется на нужды потребителя, а не на поддержание работоспособности устройства.

Плюсами использования генераторов переменного тока являются:

  • Большая выходная мощность при одинаковых габаритах устройств постоянного и переменного тока;
  • Выработка электроэнергии на низких скоростях вращения ротора;
  • Проще конструкция и схема, соответственно, меньше узлов, нуждающихся в техобслуживании и ремонте;
  • Конструкция токосъемного узла отличается большей надежностью;
  • Больше эксплуатационный ресурс и меньше эксплуатационные затраты.

Дополнительное преимущество: агрегаты с трехфазным питанием можно использовать для питания высоковольтных потребителей.

Где применяются генераторы постоянного и переменного тока

Оба вида генераторов популярны в бытовой и промышленной сфере. Станции постоянного тока нашли применение в сфере транспорта. Так, в трамваях, троллейбусах обычно установлены двигатели, работающие на постоянном токе. Низковольтные устройства незаменимы для питания систем освещения в местах, где нет доступа к централизованной подачи электроэнергии. Например, на борту самолетов. Если большая мощность - не основополагающая характеристика электростанции, то генераторы постоянного тока отлично справятся с питанием оборудования в учебных, медицинских учреждениях, лабораториях. Полноценные дизельные электростанции постоянного тока используются на аэродромах для зарядки и питания бортовых систем летной техники. 

Электростанции переменного тока необходимы практически для всего остального. 99% того, что питается от централизованной сети - это устройства переменного тока. Соответственно, аварийное питание этих объектов так же должно осуществляться от соответствующего оборудования. 

Мototech специализируется на продаже электростанций различного типа. Поможем выбрать оптимальный вариант электростанции мощностью от 5 до 6000 кВА и конечно же, это будут электростанции переменного тока. Мы обеспечим сопроводительные строительные и электромонтажные работы, грамотную пуско-наладку и обслуживание устройств. С клиентами работают сотрудники с энергетическим образованием, поэтому квалифицированную информацию, ответы на вопросы и правильные расчеты характеристик в соответствии с вашими потребностями гарантируем.


Инверторный электрогенератор: идеальная синусоида напряжения | Электрогенераторы | Блог

Инверторные электрогенераторы завоевывают все большую популярность. Оно и понятно — их ассортимент увеличивается, а стоимость приближается к обычным генераторам. Об их преимуществах над классическими наслышаны многие, кто хоть немного интересовался автономными электростанциями. Так в чем же заключаются их достоинства и насколько они хороши на самом деле?

Инверторный электрогенератор — что это?

В основе электрогенераторов положен принцип выработки электрической энергии за счет преобразования механической энергии двигателя внутреннего сгорания в электрическую путем вращения генератора переменного тока — альтернатора.

В бытовых моделях чаще всего применяют синхронные генераторы переменного тока. Генератор состоит из статора и ротора. На статоре расположены обмотки, с которых снимается вырабатываемое генератором переменное напряжение. На роторе же — несколько полюсов с магнитами. Это могут быть как электромагниты, так и постоянные магниты, например, мощные неодимовые. Ротор вращается, создавая переменное магнитное поле, которое пронизывает обмотку статора, в результате чего в последней появляется электродвижущая сила, или, проще говоря, напряжение.

Схема классического электрогенераторабез инверторной технологии

Что же такое инверторные электростанции? Инвертор — это электронное устройство, предназначенное для преобразования постоянного тока в переменный. Таким образом, в инверторных электростанциях выходное переменное напряжение получают не напрямую от генератора переменного тока, а от инверторного преобразователя. Но пытливый читатель, вероятно, заметил, что инвертор преобразует постоянный ток в переменный. А где же его взять, если с обмоток статора снимается переменное напряжение? Все правильно, от генератора переменного тока получается переменное напряжение. Для получения же постоянного напряжения используют выпрямители.

Схема электрогенератора с использованиемнезависимого формирователя выходного напряжения

Если в электростанции отсутствует инверторный преобразователь (далее будем называть такие электростанции классическими), то необходимое напряжение снимается напрямую с обмоток статора.

Зачем же так все усложнять, если можно просто подключить необходимое электрооборудование к обмотке статора генератора переменного тока и завести двигатель. На то есть, как минимум, три веские причины:

  1. Требуется не абы какое переменное напряжение, а с вполне определенными контролируемыми характеристиками.
  2. А еще требуется легкое и компактное устройство в целом.
  3. И было бы очень неплохо, чтобы это устройство поглощало как можно меньше горючего.

Думается, что эти причины стоят того, что бы немного заморочиться. Начнем с самого важного — характеристик переменного напряжения, требуемого для питания электроприборов.

Характеристики переменного напряжения

Какими же характеристиками должен обладать электрический ток, получаемый от автономной электростанции?

Пойдем простым логическим путем — если к электростанции планируется подключать бытовые электроприборы, то электрическое напряжение, получаемое от автономной электростанции, должно иметь те же характеристики, что и напряжение в обычной розетке.

Согласно ГОСТ 32144-2013 «Нормы качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения», основные характеристики напряжения в бытовой электросети должны удовлетворять следующим значениям:

  • номинальное значение напряжения — 220 Вольт,
  • допустимое отклонение от номинального напряжения — ±10%,
  • номинальное значение частоты напряжения — 50 Гц,
  • допустимое отклонение частоты — ±5 Гц (для автономных систем электроснабжения).

Форма напряжения должна быть синусоидальной с минимальными искажениями. «Качество» синуса определяется уровнем гармонических искажений.

Допустимый уровень гармонических искажений по напряжению не должен превышать 8 %. Зачастую именно искажения формы напряжения, которую выдают автономные электростанции, является причиной плохой работы, а то и вовсе неработоспособности подключаемого электрооборудования.

Синусоидальный сигнал «высокого качества» можно посмотреть на экране осциллографа, подключив его к выходу специального генератора сигналов, который предназначен для тестирования различных устройств.

Синусоидальный сигнал частотой 50 Гц на экране осциллографа Hantek DSO5202P, полученный со специального генератора сигналов

Можно оценить и частотный спектр этого сигнала. Например, используя программу SpectraPlus и звуковую карту Sound Blaster X-Fi Xtreme Audio SB0790, можно получить вот такой график и значение коэффициента гармоник, которое в данном случае не превышает 0,03 %.

Частотный спектр сигнала, полученного со специального генератора

С точки зрения ценителей хорошего звука данную форму напряжения нельзя назвать идеальной, а вот инженер-электрик наверняка посчитает такую форму напряжения образцовой.

Некоторые электронные приборы и электрооборудование допускают электропитание с худшими характеристиками, чем указано в ГОСТе, но если требуется «универсальный» электрогенератор, к которому можно было бы подключать любые устройства, не задумываясь о последствиях, то характеристики его напряжения должны быть максимально приближены к требованиям ГОСТа.

А что творится в обычной розетке?

Чтобы понимать, о чем идет речь и какие в реальности основные параметры напряжения в бытовой электросети, были проведены их измерения.

Форма напряжения частотой 50 Гц в бытовой электросети

Спектр напряжения в бытовой электросети

По результатам измерений коэффициент гармоник (уровень гармонических искажений) по напряжению в бытовой электросети составил около 3.4 %, что полностью укладывается в требования ГОСТа. Изменения напряжения в течение двух часов не превышали допуски, указанные в ГОСТ.

Изменение напряжения в бытовой электросети в течение двух часов

Изменения частоты напряжения в бытовой электросети минимальны и не превышают 0,05 Гц.

Изменение частоты напряжения в бытовой электросети в течение 1 часа

Такая точность необходима в большей степени для синхронизации промышленных электрогенераторов, установленных на ТЭЦ, ГЭС, АЭС и прочих электростанциях. Для бытовых потребителей электроэнергии такая точность, как правило, избыточна. Поэтому в ГОСТе отдельно указаны допуски на отклонение частоты для автономных систем электроснабжения, значения которых составляют ±5 Гц.

С качеством электрической энергии разобрались, вернемся к электрогенераторам.

Классическая автономная электростанция

Для того, чтобы получить напряжение с требуемыми характеристиками, в классической электростанции необходимо выполнить несколько условий.

У синхронных генераторов частота выходного напряжения пропорциональна частоте вращения ротора. Если вращать ротор со скоростью 1500 оборотов в минуту, то на выходе получим напряжение частотой 50 Гц. При этом ротор должен быть двухполюсным, то есть иметь два магнита, закрепленных на противоположных сторонах оси ротора. Для двигателя внутреннего сгорания 1500 об/мин — это оптимальное значение, поэтому ось ротора напрямую соединяется с осью коленчатого вала двигателя. Теперь требуется тщательно следить за оборотами двигателя и поддерживать их на заданном уровне для обеспечения стабильной частоты получаемого переменного напряжения.

Нужную частоту получили, теперь разберемся с напряжением на выходе. Альтернатор, по сути, является источником тока, а не напряжения, поэтому выходное напряжение при условии постоянства оборотов будет зависеть от величины нагрузки. Чем больше нагрузка, тем меньше напряжение.

А еще выходное напряжение зависит от величины вращающегося магнитного поля, которое создают магниты на роторе. Силу магнитного поля можно менять, если установить на роторе электромагниты. Теперь, меняя ток в обмотках электромагнитов, можно регулировать выходное напряжение альтернатора. Так как ротор вращается, то для подачи тока в его обмотки применяют скользящие контакты — щетки. Устройство, которое поддерживает выходное напряжение генератора на уровне 220–230 В путем непрерывной регулировки тока в обмотках ротора, называется автоматическим регулятором напряжения (automatic voltage regulator — AVR). Без AVR синхронные генераторы в автономных электростанциях не применяются. Данные устройства чаще всего устанавливаются в корпусе альтернатора и выглядят примерно так.

Автоматический регулятор напряжения (AVR)

А вот так выглядит типичный альтернатор, установленный на классической автономной электростанции.

Типичный синхронный альтернатор мощностью 2,2 кВт. Сверху со снятой задней крышкой и демонтированным AVR, снизу вид сбоку с ориентировочными размерами

Как видно на фото, конструкция довольно громоздкая. Альтернатор сопоставим по размерам с применяемым двигателем внутреннего сгорания. При частоте выходного напряжения в 50 Гц и используемому принципу поддержания выходного напряжения на должном уровне уменьшить габариты альтернатора практически не возможно.

Характеристики напряжения в классическом электрогенераторе

Форма выходного напряжения классической автономной электростанции номинальной мощностью 2.2 кВт показана на трех осциллограммах ниже при мощностях нагрузки в 100 Вт, 900 Вт и 1700 Вт соответственно.

Нагрузка 100 Вт                      Нагрузка 900 Вт                   Нагрузка 1700 Вт

Форма выходного напряжения на выходе классической автономной электростанции номинальной мощностью 2.2 кВт

Нетрудно заметить, что форма напряжения отличается от «идеальной» синусоиды. Частотные спектры сигналов и значения коэффициента гармоник показаны ниже на графиках.

Нагрузка 100 Вт                                       Нагрузка 900 Вт

Нагрузка 1700 Вт

При мощностях нагрузки 900 и 1700 Вт коэффициент гармоник превышает требования ГОСТа.

Далее показана зависимость выходного напряжения от величины нагрузки.

Зависимость выходного напряжения от величины нагрузки

Что интересно, при увеличении нагрузки выходное напряжение генератора даже немного повышается. Это особенности работы AVR. В целом значение выходного напряжения достаточно стабильно. Тут некоторую озабоченность вызывают кратковременные всплески напряжения в моменты подключения нагрузки. Особенно это заметно, если к ненагруженному генератору сразу подключить довольно мощную нагрузку. В данном случае в момент подключении к генератору нагрузки в 1700 Вт сразу наблюдается провал напряжения на 9-10 вольт, затем кратковременный подъем на 11-12 вольт. Это результат работы системы AVR и системы автоматического поддержания оборотов двигателя, которые имеют естественную инерционность и не могут мгновенно производить регулировку.

А вот так меняется частота выходного напряжения при подключении нагрузки разной мощности.

Зависимость частоты выходного напряжения от величины нагрузки

При работе электростанции без нагрузки или при малой нагрузке частота напряжения немного завышена относительно номинального значения (50 Гц), это сделано умышлено, так как при номинальной нагрузке обороты двигателя в любом случае упадут даже при задействованной автоматической регулировке оборотов. А для электрооборудования незначительное повышение частоты питающего напряжения менее вредно, чем ее понижение, в особенности для устройств с трансформаторным питанием. При снижении частоты у трансформаторов увеличивается ток холостого хода, а значит и нагрев.

Как бы то ни было, характеристики напряжения исследуемой классической электростанции вполне удовлетворяют требованиям ГОСТа, за исключением гармонических искажений выходного напряжения. Но для большинства оборудования это вполне допустимо.

Инверторная автономная электростанция

В инверторных электростанциях тоже используется синхронный генератор переменного тока. Но его конструкция отличается от тех, которые используются в классических электростанциях.

Какие же требования предъявляются к генератору переменного тока инверторной электростанции, чтобы получить напряжение с требуемыми характеристиками? А требования эти очень лояльные, так как формированием нужных характеристик выходного напряжения занимается инверторный преобразователь, а не альтернатор. В этом и кроется ключевое отличие инверторных электростанций от классических.

Самое интересное заключается в том, что становится не важно, какая частота напряжения будет на выходе альтернатора, так как напряжение будет преобразовано в постоянное, а у него частота как параметр отсутствует в принципе. Это дает возможность применения многополюсного генератора с внешним ротором, обмотки которого работают на повышенной частоте (примерно 400–600 Гц).

Отпадает необходимость в роторе с обмоткой для создания электромагнита. Блок AVR тоже становится лишним. Ведь уровень напряжения, необходимый для питания инвертора можно регулировать, изменяя обороты двигателя. Поэтому на роторе можно установить постоянные магниты. Все эти конструктивные особенности значительно уменьшают размеры и вес альтернатора.

Синхронный многополюсный альтернатор с внешним ротором на постоянных магнитах мощностью 1,25 кВт

Показанная на фото инверторная электростанция имеет в составе два многополюсных генератора переменного тока, которые установлены по обе стороны коленчатого вала. В результате параллельной работы двух альтернаторов номинальная мощность электростанции составляет 2,5 кВт.

А вот так выглядит типичный блок формирователя выходного напряжения, в составе которого установлен выпрямитель и, собственно, инвертор. Размеры данного блока 175х130х80 мм.

Характеристики напряжения инверторного электрогенератора

Форма выходного напряжения инверторной электростанции номинальной мощностью 2 кВт показана на трех осциллограммах ниже при мощностях нагрузки в 100 Вт, 900 Вт и 1700 Вт соответственно.

Форма выходного напряжения на выходе инверторной электростанции номинальной мощностью 2 кВт

Форма напряжения близка к «идеальной» синусоиде. Измерения коэффициента гармоник показали отличные результаты. Уровень искажений меньше, чем в бытовой электросети и в несколько раз меньше требований ГОСТа.

Нагрузка 100 Вт                                       Нагрузка 900 Вт

Нагрузка 1700 Вт

Уровень гармоник выходного напряжения инверторной электростанциипри разных величинах нагрузки

Далее показана зависимость выходного напряжения от подключаемой нагрузки.

Зависимость выходного напряжения от величины нагрузки

При увеличении нагрузки напряжение уменьшается, но незначительно. Наблюдаются провалы напряжения в моменты подключения нагрузки. Более всего это заметно при резком увеличении нагрузки с нуля. Такие провалы объясняются конкретными схемотехническими решениями при разработке инвертора и в разных реализациях могут отличаться по величине.

А вот если посмотреть на график частоты выходного напряжения от нагрузки, то увидим ровненькую горизонтальную линию. При этом нагрузка к генератору подключалась аналогично предыдущему графику. Такие стабильные параметры являются следствием того, что инверторный преобразователь имеет свой собственный задающий электронный генератор, и его частота никак не зависит от оборотов двигателя.

Параметры напряжения инверторной электростанции полностью удовлетворяют требованиям ГОСТа. Отличительной особенностью являются малые гармонические искажения выходного напряжения и высокая стабильность частоты.

В каждой бочке бывает ложка…

Нельзя не отметить одну особенность инвертора, которой пользуются производители, чтобы удешевить его конструкцию. Дело в том, что по определению инвертор — это устройство, которое преобразует постоянное напряжение в переменное. При этом речь не идет о форме этого переменного напряжения. Синусоидальную форму выходного напряжения чисто технически получить несколько сложнее, чем прямоугольную. В результате некоторые производители устанавливают на свои электростанции инверторы, которые вместо синуса дают прямоугольные импульсы частотой 50 Гц, при этом их ширина и амплитуда подобраны таким образом, что дают среднеквадратическое значение напряжения как раз в 220–230 В. Все это называют ступенчатой аппроксимацией синусоиды. Ниже показана форма выходного напряжения инверторной электростанции с выходным напряжением в виде как раз той самой ступенчатой аппроксимации.

Форма выходного напряжения инверторной электростанции со ступенчатой аппроксимацией синусоиды

Да, некоторое оборудование вполне сносно переваривает такую форму напряжения, но называть такую электростанцию универсальной для питания любого электрооборудования было бы опрометчиво. Сложно гарантировать стабильную и безотказную работу оборудования, подключенного к такому электрогенератору. Либо надо знать, что подключаемое оборудование допускает работу от напряжения такой формы.

К сожалению, производители зачастую умалчивают об этом параметре, но зато громко заявляют, если их изделие выдает «чистый» синус.

Что в итоге?

Основным преимуществом инверторных электростанций является малый вес и габариты. В среднем инверторная электростанция в 1,5-2 раза легче и меньше классической. Такие показатели удалось достичь благодаря применению многополюсного генератора переменного тока с внешним ротором на постоянных магнитах и работающего на повышенной частоте. А применяется такой генератор как раз из-за независимого формирователя выходного напряжения — инвертора. Ко всему прочему все эти технические решения увеличивают КПД электрогенератора, что уменьшает потребление горючего двигателем.

Что касается качества выходного напряжения, то тут неоспоримым преимуществом инвертора по сравнению с классической электростанцией является низкий уровень искажений формы выходного напряжения. На выходе практически идеальная синусоида (если, конечно, не попался инвертор с аппроксимацией). Тоже можно сказать и о стабильности частоты. Такие параметры позволяют использовать инверторную электростанцию для питания любого оборудования, не опасаясь негативных последствий.

Стабильность напряжения инверторной электростанции ничем не выделяется на фоне этого же параметра классического электрогенератора. И у того, и другого устройства этот параметр находится на должном уровне и зависит от применяемых решений при разработке и изготовлении AVR или инвертора.

Общие сведения о выходной мощности генератора | HowStuffWorks

Раньше автомобили использовали генераторы , а не генераторы переменного тока для питания электрической системы автомобиля и зарядки аккумулятора. Это уже не так. По мере развития автомобильных технологий росла и потребность в большей мощности. Генераторы производят постоянного тока , который движется в одном направлении, в отличие от переменного тока для электричества в наших домах, который периодически меняет направление.Как доказал Тесла в 1887 году, переменный ток стал более привлекательным, поскольку он более эффективно генерирует более высокое напряжение, что необходимо в современных автомобилях. Но автомобильные аккумуляторы не могут использовать переменный ток, поскольку они производят постоянный ток. В результате выходная мощность генератора переменного тока подается через диодов , которые преобразуют мощность переменного тока в мощность постоянного тока.

Ротор и статор - это два компонента, которые вырабатывают энергию. Когда двигатель вращает шкив генератора, ротор вращается вокруг трех неподвижных обмоток статора или проволочных катушек, окружающих неподвижный стальной сердечник, составляющий статор.Это называется трехфазным током . Обмотки катушки равномерно распределены вокруг железного вала с интервалом в 120 градусов. Переменное магнитное поле от ротора вызывает последующий переменный ток в статоре. Этот переменный ток подается через выводов статора в соединительный набор диодов. Два диода подключаются к каждому выводу статора для регулирования тока. Диоды используются для блокировки и направления тока. Поскольку батареям нужен постоянный ток, диоды становятся односторонним клапаном, который пропускает ток только в том же направлении.

Объявление

Трехфазные генераторы переменного тока имеют три комплекта обмоток; они более эффективны, чем однофазный генератор переменного тока, вырабатывающий однофазный переменный ток. При правильной работе три обмотки производят три тока, составляющие три фазы. Сложение всех трех вместе дает общий выход переменного тока статора.

Две основные конструкции обмотки статора: треугольник, виток и звезда, .Дельта-раны легко узнаваемы по форме, так как они треугольные. Эти обмотки позволяют пропускать большой ток при более низких оборотах. Обмотки звезды напоминают конденсатор магнитного потока из «Назад в будущее». Эти обмотки идеально подходят для дизельных двигателей, так как они вырабатывают более высокое напряжение, чем статоры с треугольником, даже при более низких оборотах.

После преобразования AC / DC результирующее напряжение готово к использованию в батарее. Слишком высокое или слишком низкое напряжение может повредить аккумулятор, а также другие электрические компоненты.Чтобы обеспечить правильную величину, регулятор напряжения определяет, когда и какое напряжение необходимо в батарее. В большинстве генераторов переменного тока можно найти один из двух типов регуляторов: заземленный регулятор работает, контролируя количество отрицательного заземления или заземления батареи, идущего в обмотку ротора, в то время как типа с заземленным полем работает наоборот - путем управления количество положительного аккумулятора. Ни один из них не имеет преимущества перед другим.

С таким количеством компонентов, которые создают электричество, жизненно необходимое для наших автомобилей, можно с уверенностью сказать, что генератор переменного тока является важным компонентом под капотом.Но, как и многие детали наших автомобилей, они выходят из строя. В следующем разделе вы узнаете, как определить, собираетесь ли вы попасть в затруднительное положение, и что вы можете сделать, если вам нужно заменить генератор.

.

Преобразование генератора переменного тока и двигателя постоянного / переменного тока в ветряные генераторы

Это ответ на вопрос «Спроси Стива».

Сегодняшний вопрос от Питера. Он спрашивает, как мне сделать ветряную мельницу, которая использует генератор переменного тока для выработки электроэнергии?

Как генератор вырабатывает электроэнергию

В 1831–1832 годах Майкл Фарадей обнаружил, что электрический ток создается при перемещении трубопровода, такого как медный провод, через магнитное поле.Вы можете создать непрерывный поток электронов или тока, непрерывно перемещая катушку с проволокой через магнитное поле.

Здесь MrTeslonian объясняет больше:

Почему в вашей машине не работает генератор?

Генераторы, используемые в турбинах, имеют в себе твердотельные магниты (что означает, что они имеют постоянное / статическое магнитное поле), но генераторы в автомобилях имеют в себе электромагниты (которые имеют магнитное поле, которое зависит от того, сколько электричества вы вложили в них. ).Это означает, что автомобильным генераторам требуется энергия для выработки энергии. Производители автомобилей делают это, чтобы они могли включать или выключать генератор по мере необходимости, чтобы предотвратить перезарядку аккумулятора и контролировать количество вырабатываемой электроэнергии.

Это делается с помощью регулятора напряжения. Хотя некоторые современные автомобильные генераторы переменного тока поставляются с внешними регуляторами напряжения, большинство из них имеют внутренние. В любом случае они не будут работать для ветряной турбины без некоторых модификаций.

В дополнение к этому, число оборотов в минуту (об / мин), необходимое для выработки хорошего тока, выше, чем число об / мин, которое может создать средняя турбина.Чтобы заставить его работать, вам нужно будет добавить зубчатые колеса и шкивы, которые вызовут трение и потерю эффективности.

Здесь Дэн Рохас объясняет больше об генераторах переменного тока

Преобразование автомобильного генератора переменного тока

Я не скажу, что вы не можете использовать автомобильный генератор переменного тока для своей ветряной мельницы, но я скажу, что он потребует некоторой модификации. У г-на Теслоняна есть пара информативных видеороликов о том, как он преобразовал автомобильный генератор переменного тока или создал генератор для использования в турбине.К сожалению, он не показал ни своего готового продукта, ни того, насколько хорошо он работал.

МрТеслонян обработал вращающийся сердечник (ротор) и установил постоянные магниты, а затем самостоятельно с нуля переоборудовал медные обмотки (сердечник статора). Очень круто.

Если вам нужно что-то с немного менее нестандартным набором инструментов. Джефф покажет вам, как это сделать с деталями, которые он продает в Missouri Wind and Solar. Он продает роторы с предустановленными постоянными магнитами.

Вы можете купить ротор здесь или здесь, а статор - здесь. Но по такой цене вы можете просто захотеть купить один из этих генераторов: Freedom Hydro, Freedom, Freedom II Hydro или Freedom II. (Я никак не связан с Missouri Wind and Solar и не получаю от них комиссионных)

Сделайте свой собственный генератор Преобразование потолочного вентилятора

В отличие от автомобильных генераторов, двигатели потолочных вентиляторов имеют статический центр катушек или обмоток.Этот центр называется статором. Когда электроны проходят через эти катушки, они создают магнитное поле. Круглый ротор снаружи реагирует на магнитное поле и вращается вместе с лопастями вентилятора. Этот круговой ротор представляет собой серию стальных пластин, организованных определенным геометрическим образом, поэтому они будут реагировать на магнитное поле, создаваемое статором и вращением.

Двигатели потолочных вентиляторов легче переоборудовать, чем автомобильные генераторы из-за статических катушек. Чтобы превратить его в генератор, достаточно заменить стальной ротор на набор постоянных магнитов.Когда у меня появится свободное время, я попробую это. Здесь Скотт Браун довольно хорошо демонстрирует, как это сделать.

Класс потолочного вентилятора, часть 1

Класс потолочного вентилятора, часть 2

Класс потолочного вентилятора, часть 3

Класс потолочного вентилятора, часть 4 (только для примечаний по выпрямителям в 4:23)

Класс потолочного вентилятора, часть 5

Класс потолочного вентилятора, часть 6

Класс потолочного вентилятора, часть 7

Класс потолочного вентилятора, часть 8

Класс потолочного вентилятора, часть 9

Преобразование асинхронного двигателя переменного тока в генератор

Асинхронные двигатели

переменного тока похожи на двигатели потолочных вентиляторов, поскольку в них используются статические катушки и ротор, состоящий из серии стальных пластин, уложенных по определенному геометрическому узору.Однако они разные, потому что катушки в двигателе переменного тока находятся снаружи, а ротор - внутри.

При переделке его в генератор необходимо демонтировать двигатель, просверлить отверстия или углубления в роторе и приклеить к нему магниты. Подобно тому, что сделал мистер Теслонян со своим автомобильным генератором. Вот отличное небольшое видео, в котором Скотт Браун объясняет и демонстрирует это. (В качестве оговорки, я не встречал Скотта, и Living Off Grid Guide не имеет каких-либо отношений с ним, Green Wind и Other Green Energy.Я просто думаю, что он хорошо справляется. Спасибо, Скотт)

Преобразование двигателя постоянного тока в генератор

Двигатели постоянного тока

отличаются от асинхронных двигателей тем, что в них уже установлены постоянные магниты. Поэтому вам не нужно ничего делать с ними, чтобы они вырабатывали для вас электричество. Однако они будут производить переменный ток, поэтому вам придется использовать диоды для выпрямления или изменения тока на постоянный. Еще одна проблема с использованием двигателя постоянного тока заключается в том, что щетки изнашиваются, и вам придется проводить некоторое техническое обслуживание.

Здесь Дэн Рохас демонстрирует и обсуждает двигатели постоянного тока в качестве генераторов:

Сделайте генератор постоянного тока с нуля

Вы можете создать свой собственный генератор с нуля, создав 2 однопроводных контура и вращая их между собой на магнитах.

Здесь MrTeslonian демонстрирует:

Создайте собственный генератор

Вы можете создать свой собственный генератор, используя конструкцию, аналогичную конструкции потолочного вентилятора.Вместо того чтобы располагать катушки параллельно оси ротора, а магниты снаружи, вы размещаете катушки «плоско» или перпендикулярно оси, а магниты «над» ними. Здесь Aceman307 показывает, как он построил свой:

Обмотка обмоток / катушек

Создание катушки статера

Создайте свой нижний ротор

Создайте свой верхний ротор

Здесь Aceman307 показывает вам еще одну сборку от начала до конца, использующую змеевиковый статор вместо катушечного статора.

Само строительство ветряной турбины

Make TV дает отличное объяснение построения турбины здесь, он также показывает вам, как создавать лопасти.

На сайте Freenrg.com есть шаблон для лезвий.

Вот другая сборка рамы, построенная Скоттом Брауном. Я прошу прощения за прерывание этих видео, но если вы проявите терпение и просмотрите их до конца, вы поймете идею.

Создание каркасной части 1

Создание каркасной части 2

Создание каркасной части 3

Создание каркасной части 4

Создание каркасной части 5

Вы также можете создать турбину с вертикальной осью вместо традиционного пропеллера.Они должны работать тише. Aceman307 демонстрирует, как он построил свою ветряную турбину с вертикальной осью.

Турбина с вертикальной осью

Особая благодарность

Я хотел воспользоваться моментом, чтобы поблагодарить Скотта Брауна, Дэна Рохаса, MrTeslonian, Aceman307 и Джеффа из Missouri Wind and Solar за сбор этих видео для публики и за всю работу, которую они делают, чтобы сделать эти знания более доступными.Спасибо.

Я также хотел поблагодарить Питера за его вопрос.

Я тоже надеюсь получить известие от вас. Какой у Вас вопрос? Перейдите к Спросить Стива и оставьте свой вопрос.

Зарегистрируйтесь здесь, чтобы получить БЕСПЛАТНЫЙ набор инструментов DIY Wind Power Toolkit со ссылками на подробные инструкции и принадлежности!

Список литературы

www.dieselserviceandsupply.com/How_Generators_Work.aspx
in.answers.yahoo.com/question/index?qid=20091102041510AAjQCYE
www.madelectrical.com/electricaltech/howitworks.shtml
www.otherpower.com/otherpower_wind_alternators.html
www.autoshop101.com/trainmodules/alternator/alt102.html
auto.howstuffworks.com/alternator3.htm
www.econofix.com/ alt.html
www.youtube.com/channel/UCVP1PTBbRGpmTQE1oQx8xNw
www.youtube.com/user/MissouriWindandSolar/videos

www.otherpower.com/otherpower_wind.html

Генератор vrs Генератор
www.youtube.com/watch?v=4NsAYiUHsho

freernrg.com / category / wind /
freernrg.com/a-new-vawt-design-for-generating-electricity/
freernrg.com/using-a-car-alternator-to-generate-lots-of-energy/
freernrg .com / pot-fan-to-wind-generator-conversion-demo /
freernrg.com/building-wind-turbine-blades/
freernrg.com/how-to-build-a-wind-turbine-from-recycled -parts /
freernrg.com/ceiling-fan-to-wind-generator-conversion-demo/

Motors
www.mpoweruk.com/machines.htm
www.science.smith.edu/~jcardell/Courses/EGR325/Readings/MotorFundam.pdf
www.otherpower.com/otherpower_experiments_motor_convert.html
www.explainthatstuff.com/induction-motors.html

Потолочный вентилятор
//www.lightingcatalog.com/ceilingfanguide.aspx?CeilingFanGuide=Components

.Сравнение генераторов и генераторов

| Otherpower

| Генераторы для автомобилей | Самодельные генераторы с постоянными магнитами | Преобразованные асинхронные двигатели с постоянным магнитом |
Генераторы постоянного тока | Бесщеточные двигатели с постоянным током постоянного тока | Асинхронные двигатели |
Para Español, traducción de Julio Andrade.

Генераторы для автомобилей

  • Преимущества: дешево, легко найти, предварительно смонтировано.
  • Недостатки: требуется высоких оборотов в минуту, требуются шестерни или шкивы, низкая выходная мощность, контактные кольца требуют обслуживания.
  • Пригодность для ветроэнергетики: ПЛОХО
Самая большая проблема с использованием автомобильных генераторов для ветроэнергетики заключается в том, что они предназначены для вращения со слишком высокой скоростью, чтобы их можно было использовать в ветроэнергетических установках без значительных изменений. Даже небольшая, казалось бы, быстрая ветряная мельница могла бы делать большую часть своей работы при 600 об / мин, что недостаточно для генератора переменного тока легкового или грузового автомобиля. Это означает, что необходима передача с помощью шкивов или других методов, поэтому большая часть мощности теряется из-за трения - большая проблема для энергии ветра или воды, но не проблема для бензинового двигателя.Узнайте, насколько автомобильные генераторы могут быть полезны для создания небольшого газового зарядного устройства ЗДЕСЬ.

Стандартный генератор для легковых или грузовых автомобилей является электромагнитным - это означает, что часть электроэнергии, производимой устройством, должна использоваться внутри и отправляться в якорь через щетки и контактные кольца для создания магнитного поля. Генераторы переменного тока, которые используют электричество для генерации тока возбуждения, менее эффективны и более сложны. Однако их довольно легко регулировать, поскольку магнитный поток внутри можно изменять, регулируя мощность поля.

Кроме того, изнашиваются щетки и контактные кольца, что требует более тщательного обслуживания. Генераторы легковых и грузовых автомобилей также могут быть перемотаны для выработки мощности на более низких скоростях. Это достигается путем замены существующих обмоток статора большим количеством витков провода меньшего сечения. Этот проект не для слабонервных, но, если вам интересно, посетите нашу страницу ПРОДУКТЫ, чтобы найти недорогой буклет «Секреты генератора» Томаса Линдсея. Буклет бесценен для любого экспериментатора генераторов! Кроме того, некоторые магазины генераторов / электродвигателей могут сделать это за вас.

Самодельные генераторы с постоянными магнитами

  • Преимущества: Низкая стоимость ватта выходной мощности, очень эффективный, возможна большая выходная мощность, чрезвычайно прочная конструкция
  • Недостатки: Проект трудоемкий, довольно сложный, требуется механическая обработка.
  • Пригодность для ветроэнергетики: GOOD

Самодельный генератор переменного тока с тормозным диском Volvo PM, 800 Вт, 150 долларов США!

Хью Пигготт из Шотландии был пионером в создании генераторов с постоянными магнитами с нуля.Во многом мы вдохновлялись его проектами. Спасибо, Хью!

Наши эксперименты последовательно показали, что самодельные генераторы с постоянными магнитами являются наиболее мощным и экономичным решением для создания ветряных генераторов. Их характеристики на низких оборотах превосходны, а на высоких скоростях они действительно могут раскрутить усилители благодаря своей эффективности. Наши более поздние генераторы с постоянным магнитом основаны на узлах дисковых тормозов Volvo, которые очень прочные и имеют упорные подшипники, встроенные в блок. Наши более крупные блоки имеют «дисковую» или «осевую» конструкцию...плоская пластина магнитов вращается рядом с плоской пластиной катушек. Наши генераторы с постоянными магнитами меньшего размера представляют собой «радиальные» конструкции, в которых магниты прикреплены к внешнему радиусу якоря. Поскольку все генераторы переменного тока вырабатывают переменный ток, выход должен быть преобразован в постоянный ток с помощью мостовых выпрямителей для зарядки аккумулятора.

На сегодняшний день наши конструкции были однофазными для простоты строительства. Трехфазные генераторы имеют некоторые преимущества (они несколько более эффективны и лучше используют доступное пространство), но их сложнее построить.

С опорой диаметром 7 футов наши тормозные системы Volvo могут потреблять более 60 ампер в 12-вольтовой батарее при скорости ветра 30 миль в час - это около 700 Вт. Мы наблюдали пик конструкции Volvo, превышающий 100 ампер во время сильного ветра! Это дает этим самодельным конструкциям большое преимущество перед преобразованными асинхронными двигателями аналогичного размера, которые быстро становятся неэффективными и достигают максимальной выходной мощности 20-25 А с опорой диаметром 7 футов.

Ознакомьтесь со всеми нашими проектами генераторов с постоянными магнитами на нашей странице ЭКСПЕРИМЕНТЫ!

Преобразователи с асинхронными двигателями

  • Преимущества: дешево, легко найти, довольно легко переоборудовать, хорошие характеристики на низких оборотах.
  • Недостатки: выходная мощность ограничена внутренним сопротивлением, неэффективна на высоких скоростях, требуется обработка.
  • Пригодность для ветроэнергетики: OK

Якорь с постоянными магнитами

Обычный асинхронный двигатель переменного тока может быть преобразован в генератор с постоянными магнитами по очень низкой цене. Наши эксперименты показали, что эти преобразования производят значительную мощность на очень низких скоростях, но быстро становятся неэффективными на более высоких уровнях мощности.

Асинхронный двигатель имеет центральный сердечник без проводов, только чередующиеся пластины из алюминия и стали (снаружи он будет выглядеть гладким). Если вы сделаете канавку в этом центральном сердечнике для размещения постоянных магнитов, устройство станет генератором переменного тока с постоянными магнитами! Мы продаем сверхмощные неодимовые магниты, форма и поляризация которых идеально подходят для этого применения - ознакомьтесь с нашей страницей продуктов.

На практике наши ветряные генераторы, сделанные из них, работают достаточно хорошо, пока не достигают выходной мощности 10-20 ампер.В этот момент они быстро становятся неэффективными - требуется значительное увеличение скорости ветра, чтобы выработать лишь немного больше энергии, а остальная часть тратится в виде тепла внутри устройства. Асинхронные двигатели намотаны проволокой, которая слишком тонкая для выработки большого количества энергии. В наших тестах преобразователь ветряной мельницы с асинхронным двигателем с постоянными магнитами DanB достигает пикового значения около 25 А при скорости ветра 30 миль в час с опорой диаметром 7 футов. Для сравнения, 7-футовая опора на эффективном генераторе с постоянными магнитами, сделанном с нуля, дает пики в 50-60 ампер при аналогичном ветре! Модернизированные двигатели также имеют тенденцию к "зубчатой ​​передаче" при запуске...вы можете почувствовать сопротивление, когда поворачиваете вал. Это несколько влияет на запуск на низкой скорости.

Если меньшая мощность при сильном ветре для вас приемлема, эти устройства могут сделать довольно простой проект ветрогенератора. Ищите асинхронные двигатели переменного тока с минимально возможной скоростью вращения. Трехфазные двигатели будут работать лучше, чем однофазные. Поскольку генераторы вырабатывают переменный ток (AC), мощность необходимо преобразовывать в постоянный ток с помощью мостовых выпрямителей.

Советы и фотографии - преобразование асинхронного двигателя переменного тока в генератор с постоянными магнитами.

Генераторы постоянного тока

  • Преимущества: Простые и предварительно собранные, некоторые хороши на низких оборотах.
  • Недостатки: Требуются большие затраты на обслуживание, большинство из них не подходят для низких оборотов, большие размеры очень трудно найти, маленькие имеют ограниченную выходную мощность.
  • Пригодность для ветроэнергетики: от плохого до нормального
Генераторы вырабатывают постоянный ток, а батареям нужен постоянный ток для зарядки. Генераторы использовались в автомобилях примерно до 1970 года, когда генераторы стали более практичными (из-за доступности дешевых небольших диодов).Даже старые автомобильные генераторы должны вращаться слишком быстро, чтобы их можно было использовать в ветроэнергетике, но было много хороших планов по их модификации. Ознакомьтесь с нашей страницей ПРОДУКТОВ, чтобы найти руководство LeJay , которое содержит множество полезных, хотя и сложных, планов для этого. Генераторы довольно сложны по сравнению с генераторами переменного тока. У них должны быть щетки и сложные коммутаторы. Щетки требуют обслуживания, а коммутаторы могут изнашиваться. В большинстве случаев генераторы сегодня более практичны, хотя генераторы иногда имеют определенные преимущества.Некоторые двигатели постоянного тока с низкой частотой вращения можно приобрести в качестве излишка и очень хорошо работают с генераторами на 12 В с низкой частотой вращения. Они взяты из старых ленточных накопителей для мэйнфреймов и иногда доступны в местных магазинах электроники, в магазинах электроники и на Ebay. Ознакомьтесь с нашей страницей с двигателями ленточного накопителя ЗДЕСЬ. Они не производят много энергии ... вы можете рассчитывать на выходную мощность всего 100-200 Вт ... но эти двигатели - это почти научный проект в коробке! Наденьте раму и опору 3-4 фута, и у вас будет небольшой работающий ветрогенератор.
Излишки ленточных приводов могут стать быстрым и легким генератором для небольших ветряных мельниц

Бесщеточные серводвигатели постоянного тока с постоянным током

Бесщеточный двигатель постоянного тока с постоянными магнитами - это просто генератор переменного тока с постоянными магнитами! Специальная схема драйвера обеспечивает питание переменного тока, синфазное с вращением. Если вам удастся найти большой из этих излишков, возможно, у вас будет отличный старт для ветроэнергетического проекта. Они используются в робототехнике и приложениях для точного управления, а в некоторых используются магниты из Nd-Fe-B для достижения высокого крутящего момента в небольшом пространстве.Как и в случае с излишками двигателей с ленточным приводом, мы бы не стали полагаться, что подшипники устоят в ветроэнергетике ... добавьте больше подшипников, чтобы не повредить оригинальный передний подшипник двигателя. Нам пока не удалось найти ни один из этих излишков для экспериментов. Если вы пробовали это сделать или у вас есть дополнительная информация об источниках, напишите нам! Однако у нас есть небольшая версия ... в нашем самодельном анемометре используется небольшой избыточный бесщеточный двигатель постоянного тока с постоянными магнитами, который можно дешево купить на страницах наших продуктов.
Внешний вид нашего крошечного бесщеточного двигателя постоянного тока с постоянными магнитами выглядит так же, как генератор переменного тока Wood 103!

Асинхронные двигатели в качестве генераторов переменного тока

Можно заставить трехфазный асинхронный двигатель вырабатывать электроэнергию, как трехфазную, так и однофазную.Для этого требуется контроллер и конденсатор. Генератор должен работать с довольно постоянной скоростью. По этой причине этот тип генератора больше подходит для гидроэлектростанций с постоянной скоростью, чем для ветра, где скорость меняется, хотя это возможно. Мы еще не экспериментировали с этой техникой, так как у нас нет подходящего источника гидроэнергии. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с книгой Найджела Смита « Motors as Generators for Micro-Hydro Power ». .

Часто задаваемые вопросы об инверторах мощности

Часто задаваемые вопросы по инвертору мощности

Часто задаваемые вопросы об инверторах мощности

Для чего нужен силовой инвертор и для чего его можно использовать?

Инвертор питания преобразует мощность постоянного тока от батареи в обычную мощность переменного тока, которую вы можете использовать для управления всеми видами устройств ... электрическое освещение, кухонная техника, микроволновые печи, электроинструменты, телевизоры, радио, компьютеры и многие другие.Вы просто подключаете инвертор к батарее и подключаете устройства переменного тока к инвертору ... и у вас есть портативное питание ... когда и где вам это нужно.

Инвертор получает питание от 12-вольтовой батареи (желательно глубокого цикла) или нескольких батарей, подключенных параллельно. Батарею необходимо будет перезарядить, поскольку инвертор забирает из нее энергию. Аккумулятор можно заряжать от автомобильного двигателя, газового генератора, солнечных батарей или ветра. Или вы можете использовать зарядное устройство, подключенное к розетке переменного тока, для подзарядки аккумулятора.



Использование инвертора для аварийного домашнего резервного питания

Очень простой способ использовать инвертор для аварийного питания (например, во время отключения электроэнергии) - это использовать автомобильный аккумулятор (при работающем автомобиле) и удлинитель, идущий в дом, куда вы затем можете подключить электрические приборы. .

Щелкните здесь , чтобы прочитать подробную статью об аварийном домашнем резервном питании


Инвертор какого размера я должен купить?

Мы производим силовые инверторы разных размеров и различных марок.Смотрите наши Страница инверторов для получения информации о каждой из наших моделей.

Краткий ответ: размер, который вы выбираете, зависит от ватт (или ампер) того, что вы хотите запустить (найдите потребляемую мощность, обратившись к табличке с техническими характеристиками на приборе или инструменте). Мы рекомендуем вам купить модель большего размера, чем вы думаете, что вам нужно (по крайней мере, на 10-20% больше, чем ваша самая большая загрузка).

Пример: вы хотите подключить компьютер к компьютеру с 17-дюймовым монитором, лампами и радио.

Компьютер: 300 Вт
2 лампы мощностью 60 Вт: 120 Вт
Радио: 10 Вт
Всего необходимо: 430 Вт


Для этого приложения вам потребуется как минимум инвертор мощностью 500 Вт, и следует подумать о более мощном, поскольку, вероятно, наступит время, когда вы захотите купить модель побольше.... в этом примере вы можете решить, что хотите запустить вентилятор во время вычислений или позволить детям смотреть телевизор.

Более длинный ответ: определите непрерывную нагрузку и пусковую (пиковую) нагрузку: вам необходимо определить, сколько мощности требуется вашему инструменту или устройству (или их комбинации, которые вы бы использовали одновременно) для запуска (стартовая нагрузка), а также постоянные требования к работе (постоянная нагрузка).

Термины «непрерывно - 2000 Вт» и «пиковый скачок - 4000 Вт» означают, что некоторые приборы или инструменты, например, с двигателем, требуют первоначального всплеска мощности для запуска («пусковая нагрузка» или « Пиковая нагрузка").После запуска инструменту или устройству требуется меньше энергии для продолжения работы («постоянная нагрузка»).

Полезные формулы:

Чтобы преобразовать AMPS в WATTS:

Умножьте: AMPS X 120 (напряжение переменного тока) = WATTS
Эта формула дает близкое приближение к длительной нагрузке прибора.

Чтобы рассчитать приблизительную загрузку при запуске:

Умножить: Вт X 2 = пусковая нагрузка
Эта формула дает близкое приближение к пусковой нагрузке прибора, хотя для некоторых может потребоваться еще большая пусковая нагрузка.ПРИМЕЧАНИЕ. Асинхронные двигатели, такие как кондиционеры, холодильники, морозильники и насосы, могут иметь скачок при пуске в 3–7 раз больше продолжительного номинала.

Чаще всего пусковая нагрузка прибора или электроинструмента определяет, может ли инвертор питать его.

Например, у вас есть морозильная камера с постоянной нагрузкой 4 А и начальной нагрузкой 12 А:

4 А x 120 В = 480 Вт непрерывно
12 А x 120 В = 1440 Вт при стартовой нагрузке

Вам понадобится инвертор с пиковой мощностью более 1440 Вт.

ФОРМУЛА для преобразования ватт переменного тока в ток постоянного тока:

Ватты переменного тока, разделенные на 12 x 1,1 = ток постоянного тока
(это автомобильный генератор переменного тока такого размера, который вам понадобится для работы с определенной нагрузкой; например, чтобы поддерживать постоянную потребляемую мощность в 1000 Вт, вам понадобится генератор на 91 ампер)

Нажмите, чтобы График расчетных ватт, используемых обычными приборами и инструментами


Нужна ли мне модифицированная синусоида или чистая синусоида?

Преимущества инверторов с чистой синусоидой перед модифицированными синусоидальными инверторами:

а) Форма волны выходного напряжения представляет собой чистую синусоидальную волну с очень низким уровнем гармонических искажений и чистой мощностью, такой как электроэнергия, поставляемая коммунальными предприятиями.

б) Индуктивные нагрузки, такие как микроволновые печи и двигатели, работают быстрее, тише и холоднее.

c) Снижает звуковой и электрический шум в вентиляторах, люминесцентных лампах, усилителях звука, телевизорах, игровых консолях, факсах и автоответчиках.

г) Предотвращает сбои в работе компьютеров, странные распечатки, сбои и шум на мониторах.

д) Обеспечивает надежное питание следующих устройств, которые обычно не работают с модифицированными синусоидальными инверторами:

  • Лазерные принтеры, копировальные аппараты, магнитооптические жесткие диски
  • Некоторые портативные компьютеры (уточнить у производителя)
  • Некоторые люминесцентные лампы с электронным балластом
  • Электроинструменты с твердотельным регулятором мощности или переменной скоростью
  • Некоторые зарядные устройства для аккумуляторных инструментов
  • Некоторые новые печи и печи на пеллетах с микропроцессорным управлением
  • Часы цифровые с радио
  • Швейные машины со скоростью / микропроцессором
  • Система домашней автоматизации X-10
  • Медицинское оборудование, такое как концентраторы кислорода

Мы поставляем полную линейку инверторов мощности чистой синусоиды и модифицированной синусоидальной волны здесь, в DonRowe.com. Модифицированная синусоида хорошо подходит для большинства применений и является наиболее распространенным типом инвертора на рынке, а также наиболее экономичным. Инверторы с чистой синусоидой (также называемые истинной синусоидой) больше подходят для чувствительных электрических или электронных устройств, таких как портативные компьютеры, стереосистемы, лазерные принтеры, некоторые специализированные приложения, такие как медицинское оборудование, печь на гранулах с внутренним компьютером, цифровые часы, хлеб. производители с многоступенчатыми таймерами и инструментами с регулируемой скоростью или перезаряжаемыми инструментами (см. " Меры предосторожности для устройства »ниже).Если вы хотите использовать эти элементы с инвертором, выберите инвертор Pure Sine Wave. Если вы в основном хотите использовать свет, телевизор, микроволновую печь, инструменты и т. Д., То вам подойдет модифицированный синусоидальный инвертор.

Нас часто спрашивают, будут ли компьютеры работать с модифицированной синусоидой. По нашему опыту, большинство из них (за исключением некоторых ноутбуков) будет работать (хотя на некоторых мониторах будут помехи, такие как линии или гул). Однако, если у вас есть какие-либо сомнения по поводу какого-либо прибора, инструмента или устройства, особенно портативных компьютеров и медицинского оборудования, такого как концентраторы кислорода, мы рекомендуем вам проконсультироваться с их производителем, чтобы убедиться, что он совместим с модифицированным синусоидальным инвертором.Если это не так, выберите вместо этого один из наших синусоидальных инверторов.

Разница между ними в том, что инвертор с чистой синусоидой вырабатывает лучший и более чистый ток. К тому же они значительно дороже. Возможно, вам будет удобно приобрести небольшой инвертор с чистой синусоидой для любых «особых потребностей», а также более крупный инвертор с модифицированной синусоидой для остальных приложений.


Как подключить инвертор? Кабель какого размера мне следует использовать и входит ли он в комплект?

Многие небольшие инверторы (450 Вт и ниже) поставляются с адаптером прикуривателя и могут быть подключены к розетке прикуривателя вашего автомобиля (хотя вы не сможете потреблять более 150–200 Вт от розетки прикуривателя).Маленькие устройства также поставляются с кабелями, которые можно подсоединить непосредственно к батарее. Если вам нужен инвертор, который можно подключить к прикуривателю, вы должны выбрать тот, который не превышает 450 Вт.

Более мощные инверторы (500 Вт и более) должны быть подключены напрямую к батарее. Размер кабеля зависит от расстояния между аккумулятором и инвертором и будет указан в руководстве пользователя.

При подключении инвертора к батарее всегда используйте устройство защиты от перегрузки по току, такое как плавкий предохранитель или автоматический выключатель, и используйте самый толстый из имеющихся проводов и минимально возможную длину.

Смотрите наши Страница кабелей с рекомендациями для каждого инвертора, который мы продаем.

Общие рекомендации:

Размер преобразователя <3 футов 3–6 футов 6 футов - 10 футов
400 Вт 8 6 4
750 Вт 6 4 2
1000 Вт 4 2 1/0
1500 Вт 2 1 3/0
2000 Вт
1/0 2/0 250
2500 Вт
1/0 3/0 350
3000 Вт
3/0 4/0 500


ПРИМЕЧАНИЕ:
Это общие рекомендации для инверторов, в которых используется только один комплект кабелей (один положительный и один отрицательный кабель), и могут не подходить для всех инверторов или приложений.Кроме того, для некоторых инверторов требуется два или более набора кабелей, и поэтому может потребоваться кабель другого размера, чем указано.

Рекомендации по размеру кабеля могут отличаться в зависимости от марки и модели инвертора; Прежде чем покупать провод для модели, ознакомьтесь с руководством по эксплуатации приобретаемой модели.

Обычно рекомендуемая максимальная длина составляет 10 футов, чем короче, тем лучше. Если вам нужна большая длина, гораздо лучше разместить его на стороне переменного тока (например, удлинитель от инвертора к устройству), чем на стороне постоянного тока.

Доступны кабели с клеммами аккумулятора (кольцевые или шпильки) для подключения инвертора. Вот.


Что такое устройство максимальной токовой защиты? Зачем он мне нужен?

Батареи способны вырабатывать большой ток, и в случае короткого замыкания могут потребоваться тысячи ампер. Короткое замыкание может повредить вашу систему, вызвать возгорание и быть опасным для вашего здоровья.Включение устройства максимального тока является эффективной линией защиты от короткого замыкания. Устройство защиты от перегрузки по току обычно представляет собой плавкий предохранитель или автоматический выключатель, который устанавливается на положительном кабеле между инвертором и батареей для защиты вашей системы. Быстродействующий предохранитель или автоматический выключатель сработает в течение миллисекунд в условиях короткого замыкания, предотвращая любые повреждения или опасности.

Важно правильно подобрать предохранитель или автоматический выключатель для инвертора и кабелей.Избыточный предохранитель может привести к тому, что кабели будут превышать допустимую силу тока, что приведет к нагреву кабелей и станет опасным. Проконсультируйтесь с вашим владельцем, чтобы узнать рекомендуемый размер предохранителя или автоматического выключателя и сечение кабеля для безопасной установки.

Доступны предохранители и автоматические выключатели для защиты вашего инвертора. Вот.


Какой тип аккумулятора мне следует использовать (автомобильный или глубокого разряда)?

Малые инверторы: большинство автомобильных и морских аккумуляторов обеспечивают достаточное питание от 30 до 60 минут даже при выключенном двигателе.Фактическое время может варьироваться в зависимости от возраста и состояния батареи, а также от потребляемой мощности оборудования, работающего от инвертора. Если вы используете инвертор при выключенном двигателе, вам следует запускать двигатель каждый час и давать ему поработать 10 минут для подзарядки аккумулятора.

Инверторы мощностью 500 Вт и больше: мы рекомендуем вам использовать аккумуляторы глубокого разряда (морские или жилые), которые обеспечат вам несколько сотен полных циклов зарядки / разрядки. Если вы используете обычные автомобильные пусковые аккумуляторы, они изнашиваются примерно после десятка циклов зарядки / разрядки.Если у вас нет батареи глубокого разряда, мы рекомендуем вам запустить двигатель вашего автомобиля при работе с инвертором мощности.

При работе инвертора с аккумулятором глубокого разряда запускайте двигатель каждые 30–60 минут и дайте ему поработать 10 минут для подзарядки аккумулятора.

Когда инвертор будет работать с приборами с высокой продолжительной нагрузкой в ​​течение продолжительных периодов времени, не рекомендуется питать инвертор от той же батареи, которая используется для питания вашего автомобиля или грузовика.Если аккумулятор легкового или грузового автомобиля используется в течение длительного периода времени, возможно, что напряжение аккумулятора может упасть до точки, при которой аккумулятор не имеет достаточной резервной мощности для запуска транспортного средства. В этих случаях рекомендуется иметь для инвертора дополнительную батарею глубокого разряда (установленную рядом с инвертором), подключенную к пусковой батарее. Рекомендуется установить между батареями изолятор батареи.


Как долго я могу работать инвертором от аккумулятора?

Чтобы оценить, как долго комбинация батареи и устройства будет работать вместе, используйте этот удобный калькулятор.(Совет: если выходной сигнал калькулятора равен 0 часам, общего количества ампер / часов батареи недостаточно для работы нагрузки. Попробуйте добавить дополнительные ампер / час в поле батареи, чтобы получить желаемую мощность.)

Вы также можете использовать эти формулы, чтобы рассчитать, как долго ваш прибор будет работать от аккумулятора.

Для системы на 12 В:

(10 x (емкость аккумулятора в ампер-часах) / (мощность нагрузки в ваттах)) / 2 = время работы в часах

Для системы на 24 В:

(20 x (емкость аккумулятора в ампер-часах) / (мощность нагрузки в ваттах)) / 2 = время работы в часах

Совет. Аккумуляторы глубокого разряда (морские) обычно имеют самые высокие показатели резерва.Они также способны выдерживать многократные потери энергии и перезарядки.

Совет: Аккумуляторы для запуска двигателя не должны разряжаться ниже 90% заряда, а морские аккумуляторы глубокого цикла не должны разряжаться ниже 50% заряда. Это сократит срок службы аккумулятора в соответствии с рекомендациями большинства производителей аккумуляторов.

Примечание. Если вы собираетесь использовать электроинструменты для коммерческого использования или любую нагрузку мощностью 200 Вт в течение более 1 часа регулярно (между подзарядкой батареи), мы рекомендуем установить вспомогательную батарею для обеспечения питания инвертора.Эта батарея должна быть глубокого разряда и иметь размер, соответствующий ожидаемому времени работы при выключенном двигателе. Вспомогательная батарея должна быть подключена к генератору через модуль изолятора, чтобы инвертор не разряжал пусковую батарею двигателя, когда двигатель выключен.


Как подключить две или более батарей?

Может быть целесообразно использовать инвертор от батареи 12 В одного типа в «параллельной» конфигурации.Две такие батареи будут производить в два раза больше ампер / часов, чем одна батарея; три батареи будут генерировать в три раза больше ампер / часов и так далее. Это увеличит время до того, как ваши батареи потребуется перезарядить, что даст вам более продолжительное время, в течение которого вы сможете использовать свои приборы.

Вы также можете соединить 6-вольтовые батареи вместе в «последовательной» конфигурации, чтобы удвоить напряжение до 12 вольт. Обратите внимание, что 6-вольтовые батареи необходимо подключать попарно.

Батареи на 12 В, подключенные параллельно, чтобы удвоить ток (ампер / час)

Батареи на 6 В, подключенные последовательно к
удвоить напряжение до 12 вольт

Эксплуатация микроволновой печи с помощью инвертора мощности

Номинальная мощность, используемая в микроволновых печах, - это «мощность приготовления», которая относится к мощности, «доставляемой» к готовящейся пище.Фактическая требуемая рабочая мощность выше номинальной мощности для приготовления пищи (например, микроволновая печь с «заявленной» мощностью 600 Вт обычно соответствует почти 1100 Вт потребляемой мощности). Фактическая потребляемая мощность обычно указывается на задней панели микроволновой печи. Если требования к рабочей мощности не указаны на задней панели микроволновой печи, обратитесь к руководству пользователя или свяжитесь с производителем.


Управление фотографическим стробоскопом с инвертором мощности

Для фотографического стробоскопа или вспышки обычно требуется чистый синусоидальный инвертор, способный по крайней мере в 4 раза превышать номинальную мощность строба в ватт-сек.Например, для стробоскопа мощностью 300 Вт требуется инвертор, способный повышать мощность до 1200 Вт или более.

Для получения дополнительной информации прочтите это Замечания по применению Samlex.


Работа с лазерным принтером с инвертором мощности

Для лазерного принтера обычно требуется инвертор с синусоидальной волной, способный по крайней мере в 6,5 раз превышать максимальную мощность принтера. Например, для лазерного принтера мощностью 500 Вт требуется инвертор с номинальной мощностью не менее 3250 Вт.

Струйный принтер не соответствует тем же требованиям, что и лазерный. Струйные принтеры могут нормально работать с модифицированным синусоидальным инвертором, рассчитанным на требования к мощности принтера.

Для получения дополнительной информации, пожалуйста, посетите наш Блог инвертора и это примечание по применению Samlex.


Предложения по телевидению и аудио

Несмотря на то, что все наши инверторы экранированы и отфильтрованы, чтобы минимизировать помехи сигнала, некоторые помехи телевизионному изображению могут быть неизбежны, особенно при слабых сигналах.

Вот несколько советов, которые могут улучшить прием:

1. Сначала убедитесь, что телевизионная антенна выдает четкий сигнал в нормальных условиях эксплуатации (т.е. дома подключена к стандартной настенной розетке 110AC). Также убедитесь, что антенный кабель должным образом экранирован и хорошего качества.

2. Измените положение инвертора, антенных кабелей и телевизионного шнура питания.

3. Изолируйте телевизор, его шнур питания и антенные кабели от источника питания 12 В, протянув удлинитель от инвертора к телевизору.Убедитесь, что лишний шнур питания переменного тока находится на некотором расстоянии от телевизора.

4. Смотайте шнур питания телевизора и входные кабели, идущие от источника питания 12 В к инвертору.

5. Присоедините «Ферритовый фильтр линии передачи данных» к кабелю питания телевизора. Может потребоваться более одного фильтра. Они доступны в магазинах электроники, включая Radio Shack (Radio Shack Part No. 273-105).

ПРИМЕЧАНИЕ. Некоторые недорогие аудиосистемы могут издавать легкий «жужжащий» звук при работе с инвертором.Это вызвано некачественными фильтрами в аудиосистеме. Единственное решение этой проблемы - использование звуковой системы с более качественным источником питания.


Меры предосторожности для устройств (для модифицированных синусоидальных инверторов):

НЕ подключайте небольшие электроприборы к розеткам переменного тока инвертора, чтобы напрямую заряжать их никель-кадмиевые батареи. Всегда используйте зарядное устройство, поставляемое с этим устройством.

НЕ подключайте зарядные устройства для аккумуляторных электроинструментов, если на зарядном устройстве имеется предупреждение о наличии опасного напряжения на клеммах аккумулятора.

Не все люминесцентные лампы правильно работают с модифицированным синусоидальным инвертором. Если лампа кажется слишком яркой или не загорается, не используйте лампу с инвертором.

Скорость вращения некоторых вентиляторов с синхронными двигателями может немного увеличиваться (об / мин) при питании от модифицированного синусоидального инвертора. Это не опасно для вентилятора или инвертора.

Некоторые зарядные устройства для небольших никель-кадмиевых батарей могут быть повреждены при подключении к модифицированному синусоидальному инвертору.В частности, повреждению подвержены два типа приборов:

  • Небольшие приборы с батарейным питанием, такие как фонарики, беспроводные бритвы и зубные щетки, которые для подзарядки можно подключать непосредственно к розетке переменного тока.
  • Некоторые зарядные устройства для аккумуляторных блоков, которые используются в некоторых беспроводных ручных инструментах. Зарядные устройства для этих инструментов имеют предупреждающую табличку о наличии опасного напряжения на клеммах аккумулятора.

НЕ используйте модифицированный синусоидальный инвертор с двумя вышеупомянутыми типами оборудования.

У большинства портативных устройств такой проблемы нет. В большинстве портативных устройств используются отдельные трансформаторы или зарядные устройства, которые подключаются к розеткам переменного тока для подачи на устройство низкого напряжения постоянного или переменного тока. Если на этикетке устройства указано, что зарядное устройство или адаптер вырабатывает низковольтный выход постоянного или переменного тока (30 вольт или меньше), проблем с питанием этого зарядного устройства или адаптера быть не должно.


Предупреждение по безопасности: Ток 110 В может быть смертельным.Неправильное использование инвертора мощности может привести к материальному ущербу, травмам или гибели людей. Пожалуйста, прочтите и внимательно следуйте инструкциям в Руководстве по эксплуатации, прилагаемому к каждому инвертору, с учетом важных соображений безопасности и мер предосторожности.

Общие меры безопасности и советы по установке:

  • Поместите инвертор на достаточно плоскую поверхность горизонтально или вертикально.
  • Инвертор не следует устанавливать в моторном отсеке из-за возможного загрязнения водой / маслом / кислотой и чрезмерного нагрева под капотом, а также из-за потенциальной опасности паров бензина и искры, которую инвертор может иногда производить.Лучше всего прокладывать кабели аккумулятора в сухом, прохладном месте для установки инвертора.
  • Держите инвертор сухим. Не подвергайте его воздействию дождя или влаги. ЗАПРЕЩАЕТСЯ эксплуатировать инвертор, если вы, инвертор, работающее устройство или любые другие поверхности, которые могут соприкасаться с любым источником питания, влажные. Вода и многие другие жидкости могут проводить электричество, что может привести к серьезным травмам или смерти.
  • Не размещайте инвертор на или рядом с вентиляционными отверстиями, батареями отопления или другими источниками тепла.Не размещайте инвертор под прямыми солнечными лучами. Идеальная температура воздуха от 50 ° до 80 ° F.
  • Чтобы правильно рассеивать тепло, выделяемое во время работы инвертора, держите его хорошо вентилируемым. Во время использования сохраняйте зазор в несколько дюймов вокруг верхней и боковых сторон инвертора.
  • Не используйте инвертор рядом с легковоспламеняющимися материалами. Не размещайте инвертор в таких местах, как аккумуляторные отсеки, где могут скапливаться пары или газы.
.

Смотрите также