Генератор змінного струму використовує принцип електромагнітної індукції для перетворення механічної енергії, що випромінюється двигуном для обертання вала генератора, в електричну енергію для вироблення.
Згідно із законом електромагнітної індукції Фарадея, коли магнітний потік (кількість ліній магнітного поля), що проходить через область, обмежену замкнутим контуром, змінюється (відбувається відносний рух між провідником і магнітним полем), у контурі виникає індукована електрорушійна сила. Якщо контур є замкнутим провідником, то генерується індукований струм.
Генератор змінного струму розроблений та виготовлений на основі вищезазначеного принципу, але магнітне поле генератора змінного струму є електромагнітним полем. Коли струм фіксованого напрямку проходить через дві вугільні щітки (наприклад, струм входить у вугільну щітку A та виходить з вугільної щітки b), поблизу котушки генерується магнітне поле. Напрямок магнітного поля визначається правилом правої руки. Для збільшення сили магнітного поля в середину котушки вставляється м'яке залізо. Коли через нього проходить струм, утворюється магніт. Напрямок ліній магнітного поля навколо магніту виходить з полюса N і повертається до магніту з полюса S, утворюючи петлю. Вал нерухомо з'єднаний з м'яким залізом. Коли двигун обертає цей вал, утворюється обертове магнітне поле, що викликає відносний рух між дротом і магнітним полем.
Характеристики генератора змінного струму
Характеристики генераторів змінного струму (порівняно з генераторами постійного струму):
Він має невеликий об'єм, легку вагу та економію міді.
2. Проста конструкція, надійна експлуатація, зручне обслуговування та тривалий термін служби;
3. Двигун має хороші низькошвидкісні характеристики заряджання (електрорушійна сила встановлюється за допомогою зовнішнього збудження).
4. Переваги, такі як низький рівень радіоперешкод;
5. Структура використовуваного регулятора проста (лише регулятор напруги, який сам по собі має функції обмеження струму та відсікання струму).
Класифікація генераторів змінного струму
(1) Відповідно до різних загальних структур
① Звичайний генератор змінного струму
② Інтегрований генератор змінного струму
③ Генератор змінного струму з насосом
④ Безщітковий генератор змінного струму
⑤ Генератор змінного струму з постійними магнітами
(2) Відповідно до різних структур випрямлячів
① Шестиламповий генератор
② Восьмиламповий генератор
③ Дев'ятиламповий генератор
④ Генератор з одинадцятьма лампами
(3) Відповідно до різних типів заземлення обмоток магнітного поля
① Вбудований тип праски
② Тип зовнішнього заліза
Структура генератора змінного струму
1. Ротор: це частина магнітного поля генератора (що генерує обертове магнітне поле), що складається переважно з двох полюсів-кігтів, обмоток магнітного поля, валів та контактних кілець тощо.
Два полюси-ґудзики запресовані на вал ротора. Порожнина полюсів-ґудзиків оснащена магнітним ярмом і намотана обмоткою магнітного поля. Два виводи обмотки магнітного поля відповідно приварені до двох мідних контактних кілець, ізольованих від валу. Дві щітки контактують з контактними кільцями, подаючи джерело постійного струму в обмотку магнітного поля. Коли через обмотку магнітного поля проходить струм збудження, генерується магнітне поле. Серед намагнічених полюсів-ґудзиків один є полюсом N, а інший - полюсом S, утворюючи таким чином від 4 до 8 пар магнітних полюсів (побутовий генератор серії JF має 6 пар магнітних полюсів).
Метою проектування полюсів ротора у формі пташиного дзьоба є створення синусоїдального розподілу магнітного поля, завдяки чому індукована електрорушійна сила, що генерується обмоткою якоря, має кращу синусоїдальну форму хвилі.
2. Статор: це якорна частина генератора (статор також відомий як якір, що генерує трифазний змінний струм), що складається з осердя статора та симетричних трифазних обмоток якоря, закріплених між двома торцевими кришками. Осердя статора складається з взаємоізольованих кільцеподібних листів кремнієвої сталі з пазами на внутрішньому колі, що укладаються разом. Трифазні обмотки якоря здебільшого з'єднані за схемою зірки, але є також кілька генераторів змінного струму, які з'єднані за схемою трикутника.
3. Торцева кришка та вентилятор охолодження
Торцеві кришки поділяються на передню торцеву кришку (кришка приводного кінця) та задню торцеву кришку (кришка випрямляча).
Його функція полягає у встановленні підшипників та інших компонентів, підтримці вала ротора та герметизації внутрішніх компонентів.
Його виготовляють шляхом лиття під тиском з алюмінієвого сплаву або лиття в піщані форми. Оскільки алюмінієвий сплав є немагнітним матеріалом, він може зменшити магнітний витік і має такі переваги, як легка вага та хороша тепловіддача.
Робочі характеристики генератора змінного струму
Робочі характеристики генератора змінного струму: це співвідношення між напругою постійного струму, струмом та швидкістю обертання, що видаються генератором після випрямлення, включаючи вихідні характеристики, характеристики холостого ходу та зовнішні характеристики. Серед них вихідні характеристики мають велике значення.
I. Вихідні характеристики
Вихідні характеристики генератора змінного струму, також відомі як характеристики навантаження або характеристики вихідного струму. Вони стосуються співвідношення між вихідним струмом генератора та його швидкістю обертання, коли вихідна напруга генератора постійна (14 В для системи 12 В та 28 В для системи 24 В), тобто крива I=f(n), коли вихідна напруга U постійна. Вихідні характеристики генератора змінного струму (які можна виміряти експериментально) показано на рисунку.
II. Характеристики без навантаження
Зв'язок між напругою на клемах генератора та його швидкістю обертання, коли генератор не працює без навантаження, називається характеристикою холостого ходу. Тобто, це функціональний зв'язок U=f(n) при I=0.
Iii. Зовнішні характеристики
Коли швидкість обертання постійна, залежність між напругою на клемах генератора та вихідним струмом називається зовнішньою характеристикою, тобто функціональним співвідношенням U=f(I), коли n є константою.
Вихідна характеристика I = f(n) показує, що:
1. Швидкість обертання <” При n1 напруга на клемах генератора нижча за номінальну напругу і не може подавати живлення ззовні. Коли швидкість обертання становить n1, напруга досягає номінального значення. Коли швидкість обертання перевищує n1, генератор подає живлення ззовні з номінальною напругою.
n1 – швидкість холостого ходу (коли I=0 та U=номінальна напруга), значення швидкості холостого ходу n1 є основною основою для вибору співвідношення швидкості генератора до двигуна. Як правило, n1 має дорівнювати або трохи перевищувати швидкість холостого ходу двигуна.
Коли швидкість обертання перевищує n1, вихідний струм генератора збільшується зі збільшенням швидкості обертання та збільшується зі зменшенням швидкості обертання. Коли швидкість обертання дорівнює n2, генератор видає номінальну потужність (добуток номінальної напруги та номінального струму) або струм.
n2 – швидкість обертання при повному навантаженні (або номінальна швидкість). Як правило, вибрана n2 повинна бути нижчою за максимальну швидкість двигуна та рівною або трохи вищою за зазвичай використовувану швидкість двигуна.
Коли швидкість обертання генератора досягає певного значення, вихідний струм більше не збільшується зі збільшенням швидкості обертання або зі зменшенням опору навантаження. Тобто генератор має здатність самозахисту автоматично обмежувати струм. Значення струму в цей момент називається номінальним вихідним струмом або граничним значенням струму генератора (приблизно в 1,5 раза більше номінального струму).
Швидкість холостого ходу та швидкість повного навантаження є основними показниками продуктивності генераторів змінного струму, обидва з яких зазначені в інструкції з експлуатації виробу. Якщо ці два дані виміряти під час використання та порівняти їх із зазначеними значеннями, можна визначити, чи є продуктивність генератора хорошою.
Якщо у вас є додаткові запитання щодо генераторної установки, зверніться до команди Beidou Power. Ми маємо понад десять років професійного досвіду у виробництві та продажу обладнання для виробництва електроенергії, а також професійну команду інженерів, готових обслужити вас. Оберіть Beidou Power, будьте певні, ми раді вітати вас на заводській перевірці.
Час публікації: 26 грудня 2025 р.