Naizmjeničnu struju industrijske frekvencije u elektranama stvaraju sinhroni generatori električnih strojeva posebno dizajnirani za ovu svrhu. Princip rada ovih jedinica zasniva se na fenomenu elektromagnetne indukcije. Mehanička energija koju proizvodi parna ili hidraulična turbina pretvara se u električnu energiju naizmjenične struje.
Rotirajući dio pogona ili rotora je električni magnet, koji prenosi generirano magnetsko polje na stator. Ovo je vanjski dio uređaja koji se sastoji od tri namotaja žica.
Napon se prenosi preko kolektorskih četkica i prstenova. Bakreni rotorski prstenovi se okreću istovremeno s radilicom i rotorom, zbog čega su četke pritisnute na njih. Oni, zauzvrat, ostaju na svom mjestu, omogućavajući prijenos električne struje iz stacionarnih elemenata generatora njegovog rotirajućeg dijela.
Ovako proizvedeno magnetsko polje, rotirajući preko statora, proizvodi električne struje koje pune bateriju.
Popularni modeli generatora za zavarivanje naizmjenična struja:
Generator naizmjenična struja
Trenutno postoji mnogo različitih vrsta indukcije generatori... Ali svi se sastoje od istih osnovnih dijelova. Ovo je, prvo, elektromagnet ili permanentni magnet, koji stvara magnetsko polje, i, drugo, namotaj u kojem se inducira varijabla EMF- elektromotorna sila (u razmatranom modelu generatora to je rotirajući okvir). Budući da se EMF inducirana u serijski povezanim zavojima dodaje, amplituda indukcijske EMF u okviru je proporcionalna broju zavoja u njemu. Takođe je proporcionalan amplitudi naizmjeničnog magnetnog fluksa (Fm = BS) kroz svaki okret.
Princip rada generatora naizmjenična struja sljedeći. Za postizanje velikog magnetskog fluksa u generatorima se koristi poseban magnetni sistem koji se sastoji od dvije jezgre izrađene od električnog čelika. Namotaji koji stvaraju magnetsko polje postavljeni su u utore jedne jezgre, a namotaji u kojima se indukuje EMF nalaze se u utorima druge. Jedna od jezgri (obično unutarnja), zajedno sa svojim namotajem, rotira oko horizontalne ili vertikalne ose. Stoga se naziva rotor. Fiksno jezgro sa svojim namotajem naziva se stator. Razmak između jezgra statora i rotora je napravljen što manjim kako bi se povećao tok magnetne indukcije.
U modelu generatora prikazanom na slici, rotira se žičani okvir, koji je rotor (iako bez željeznog jezgra). Magnetno polje stvara stacionarni permanentni magnet. Naravno, moglo se učiniti i obrnuto: rotirati magnet i ostaviti okvir nepomičan.
U velikim industrijskim generatorima rotira se elektromagnet, koji je rotor, dok se namotaji u kojima se indukuje EMF polažu u proreze statora i ostaju nepomični. Činjenica je da je potrebno opskrbiti struju rotoru ili ga ukloniti iz namota rotora u vanjski krug pomoću kliznih kontakata. Za to je rotor opremljen kliznim prstenovima pričvršćenim na krajeve njegovog namotaja.
Slika 1. Strukturna shema alternator struja.
Fiksne ploče - četke - su pritisnute na prstenove i povezuju namotaj rotora sa vanjskim krugom. Jačina struje u namotajima elektromagneta, koja stvara magnetsko polje, mnogo je manja od jačine struje koju generator daje vanjskom kolu. Zbog toga je prikladnije ukloniti generiranu struju iz stacionarnih namotaja i napajati relativno slabu struju rotirajućem elektromagnetu kroz klizne kontakte. Ovu struju stvara poseban generator jednosmjerne struje (uzbuđivač) smješten na lijevoj osovini (Trenutno se jednosmjerna struja u namotaj rotora najčešće dovodi iz namotaja statora istog generatora preko ispravljača).
U generatorima male snage, magnetsko polje stvara rotirajući permanentni magnet. U ovom slučaju prstenovi i četke uopće nisu potrebni.
Pojava EMF-a u stacionarnim namotajima statora objašnjava se pojavom vrtložnog električnog polja u njima, nastalog promjenom magnetskog fluksa tijekom rotacije rotora.
Moderni električni generator je impozantna konstrukcija od bakrenih žica, izolacijskih materijala i čeličnih konstrukcija. Sa dimenzijama od nekoliko metara, najvažniji dijelovi generatora se izrađuju sa milimetarskom preciznošću. Nigdje u prirodi ne postoji takva kombinacija pokretnih dijelova koja bi mogla generirati električnu energiju jednako kontinuirano i ekonomično.
ALTERNATIVNA STRUJA
Vratilo generatora pokreće remenica koja je klinastim remenom postavljena na radilicu motora. Prijenosni omjer prijenosa s klinastim remenom je 1,7-2,0. Kada se automobil kreće, brzina radilice u praznom hodu za moderne motore je 500-600 o/min, maksimalna frekvencija je 4000-5000 o/min. Dakle, mnogostrukost promjena brzine motora, a samim tim i osovine generatora može doseći 8 - 10. Napon generatora ovisi o brzini njegove osovine. Što je frekvencija veća, to je veći napon generatora. Međutim, svi električni uređaji automobila, posebno lampe i instrumenti
uređaji su projektovani da se napajaju iz konstantnog napona od 12 ili 24 V. Održavanje konstantnog napona generatora bez obzira na promenu brzine i opterećenja generatora (uključivanje potrošača) vrši se pomoću posebnog uređaja koji se naziva napon. regulator.
Kada brzina motora padne ispod 500-700 o/min, napon generatora postaje manji od napona akumulatora. Ako se baterija ne odvoji od generatora, ona će se početi prazniti do generatora, što može dovesti do pregrijavanja izolacije namota generatora i pražnjenja baterije. Kada se broj obrtaja motora poveća, generator se mora ponovo priključiti na električni sistem. Uključivanje generatora u električni sistem kada je njegov napon veći od napona akumulatora, a isključenje generatora iz mreže kada je njegov napon manji od napona akumulatora, vrši se posebnim uređajem koji se naziva relej reverzne struje.
Generator je dizajniran da isporuči određenu maksimalnu struju za dati generator, međutim, u slučaju kvara u električnom sistemu (ispražnjena baterija, kratki spoj, itd.), generator može isporučiti struju veću od one za koju je je dizajniran. Dugotrajan rad generatora u ovom režimu će dovesti do njegovog pregrijavanja i sagorevanja izolacije namotaja. Za zaštitu generatora od preopterećenja koristi se poseban uređaj koji se naziva strujni limiter.
Sva tri uređaja - regulator napona, relej obrnute struje i ograničavač struje - kombinovani su u jednom uređaju koji se zove relej-regulator.
U nekim generatorima, na primjer, G-250, naizmjenična struja, relej obrnute struje i ograničavač struje mogu biti odsutni, ali dizajn generatora sadrži uređaje koji obavljaju funkcije ovih uređaja.
Na sl. 1 prikazan je uređaj alternatora G-250. Generator ima stator 6 sa trofaznim namotom napravljenim u obliku zasebnih zavojnica postavljenih na zupce statora. Svaka faza ima šest namotaja povezanih u seriju. Namotaji faznog statora su spojeni zvijezdom, a njihovi izlazni terminali povezani su sa ispravljačkom jedinicom 10.
Uređaj alternator struja G-250
Kućište statora je sastavljeno od pojedinačnih električnih čeličnih ploča. Pobudni namotaj 4 generatora je napravljen u obliku zavojnice i postavljen je na čeličnu čahuru kljunastih polova rotora 13. Čaura, kljunasti polovi rotora i klizni prstenovi 5 su čvrsto pričvršćeni na osovina rotora 3 (pritisnuti na narezku). Magnetno polje stvoreno uzbudnim namotajem, prolazeći kroz krajeve polova u obliku kljuna, formira sjeverni i južni pol na rotoru (slika 2) (EV Mihajlovski, "Naprava automobila", str. 163) .
Kada se rotor rotira, magnetsko polje polova rotora prelazi zavoje namotaja statora, indukujući promjenjivu emf u svakoj fazi.
Ispravljački krug naizmjenična struja
Struja u namotaju polja dovodi se preko četkica 8 (slika 1) i kliznih prstenova 5, na koje su zalemljeni krajevi namotaja polja. Četke su fiksirane u držaču četkice 9.
Stator generatora je pričvršćen između poklopaca 1 i 7 pomoću veznih vijaka, koji imaju držače za pričvršćivanje generatora na motor. U poklopcu 1 na strani pogona, na vrhu, nalazi se otvor sa navojem za pričvršćivanje zatezne šipke, pomoću koje se podešava zatezanje pogonskog remena alternatora. Poklopci su liveni od legure aluminijuma.
Kako bi se smanjilo habanje, sjedište kugličnog ležaja u stražnjem poklopcu 7 i rupe u konzolama poklopca su ojačane čeličnim čahurama.
Poklopci sadrže kuglične ležajeve 2 i 12 sa dvostranim zaptivkama i mašću za cijeli vijek trajanja ležaja.
Spoljni ventilator 14 (slika 1) i remenica 15 pričvršćeni su na izbočeni kraj osovine rotora 3. Poklopci imaju ventilacione prozore kroz koje prolazi vazduh za hlađenje. Smjer kretanja rashladnog zraka je od poklopca sa strane kliznih prstenova do ventilatora.
U poklopcu sa strane kliznih prstenova ugrađen je ispravljač 10, sastavljen od silikonskih ventila (dioda), koji omogućava radnu temperaturu kućišta plus 150°C.
Tipovi ispravljačkih jedinica
Blok ispravljača VBG-1. (slika 4) sastoji se od tri monobloka spojena na punotalasno trofazno ispravljačko kolo
Svaka dva ispravljačka ventila su smještena u monobloku, koji istovremeno djeluje kao radijator i provodnik koji zacjeljuje srednju tačku kola 3. U kućištu monobloka-radijatora 4 nalaze se dvije utičnice, u kojima se skupljaju pn spojevi ispravljačkih ventila. . U jednom gnijezdu, pn-spoj ima p-zonu na tijelu, au drugom - p-zonu. Nasuprotne prelazne zone imaju fleksibilne vodove 9 koji povezuju monoblok sa priključnim sabirnicama 2. Negativna sabirnica ispravljačke jedinice je povezana sa tijelom generatora. U kasnijim izvedbama ispravljačkih jedinica BPV-4-45 (slika 4, b) za struju od 45 A koriste se silikonski ventili tipa VA-20, koji se utiskuju u hladnjake 12 negativnog i pozitivnog polariteta, tri ventili u svakoj. Hladnjaci su izolovani jedan od drugog plastičnim čaurama-izolatorima 13. Reverzna struja ventila ne prelazi 3 mA, a sklopljene jedinice je 10 mA. Za generatore maksimalne snage do 1200 W t (G-228) koriste se silikonske ispravljačke jedinice VBG-7-G za struju od 80 A (slika 4, c) ili BPV-7-100. U jedinicama BPV-7T i BPV-7-100 koriste se VA-20 ventili, dva paralelna u svakoj ruci, šest ventila u svakom hladnjaku. Jedinica BPV-7-100 za struju od 100 A i njen električni krug prikazani su na Sl. 4, d.
Da bi se smanjio nivo radio smetnji u jedinicama VBR-7-G i BPV-7-100, kondenzator kapaciteta 4,7 μF instaliran je paralelno sa terminalima "+" i "-" generatora. Opšti izgled ventila BA-20 prikazan je na Sl. 5. Nazivna struja ventila je 20 A. Radi pojednostavljenja kola, električnih priključaka, ventili se proizvode u dve verzije - sa direktnim i obrnutim polaritetom na kućište (Sl. 5, b). U ventilima direktnog polariteta "+" ispravljene će biti na tijelu, u ventilima obrnutog polariteta će biti "-" ispravljene struje.
Ventili direktnog i obrnutog polariteta razlikuju se po boji oznake nanesene bojom na dnu kućišta. Ventili pozitivnog polariteta: (“+” na kućištu) su označeni crvenom bojom, a ventili obrnutih polariteta (“-” na kućištu) su označeni crnom.
Silikonski ventil VA-20
Električna šema za povezivanje namotaja generatora i ispravljača prikazana je na slici 3, a. Kada se rotor generatora okreće u svakoj fazi, indukuje se naizmenični napon čija je promena za jedan period prikazana na Sl. 3, b. Nakon ispravljanja, krivulje faznog napona će poprimiti oblik prikazan na Sl. 3, c. Ispravljeni napon će biti skoro konstantan (linija 1 na slici 3, c), a frekvencija talasa ispravljenog napona će biti šest puta veća od frekvencije u faznim namotajima (Yu.I. Borovskikh, "Uređaj automobila" , str. 183).
Sa povećanjem brzine rotacije, frekvencija struje inducirane u faznim namotajima generatora raste naizmjenična struja, a induktivni otpor namotaja se povećava. Stoga, pri visokoj frekvenciji rotacije rotora, kada generator može isporučiti maksimalnu snagu, ne postoji opasnost od njegovog preopterećenja, jer je struja generatora ograničena povećanim induktivnim otporom njegovih namotaja. Ovaj fenomen kod generatora naizmjenična struja se naziva svojstvom samoograničavanja. Automobilski generatori G-250, G-270, G-221 i drugi dizajnirani su na način da im nije potreban strujni limiter.
Svojstvo ventila da propušta struju samo u jednom smjeru (od generatora do akumulatorske baterije) eliminira potrebu za ugradnjom releja obrnute struje u relej-regulator. Dakle, relej-regulator koji radi sa automobilskim generatorom naizmjenična struja, može se koristiti samo regulator napona. Ovo uvelike pojednostavljuje dizajn i smanjuje veličinu, težinu i cijenu releja-regulatora. Putevi struje kroz ventile ispravljača kada namotaji prođu prvu fazu sjevernog i južnog pola rotora prikazani su na sl. 3, a strelicama. Kao što se može vidjeti iz dijagrama, ako se namotaji prve faze izmjenjuju u smjeru struje, struja u krugu opterećenja (Rn) će biti konstantna. Proces je sličan iu ostalim fazama.
II. ONDA. GENERATOR
Kvarovi i kvarovi generatora su: prekid ili kratki spoj u namotu statora generatora ili u pobudnom namotu, kršenje kontakta četkica sa prstenovima i varničenje četkica, istrošenost ležajeva generatora, kvar ili slabljenje opruga držača četkice, kvar dioda u ispravljaču, popuštanje zatezanja (prevelika napetost) pogonskog remena.
Neispravnosti alternatora se otkrivaju očitavanjem ampermetra ili lampice upozorenja. Ampermetar s neispravnim generatorom će pokazati pražnjenje, a signalna lampica će biti upaljena kada motor radi. Gubitak kontakta četkica sa prstenovima nastaje zbog prljavštine, gorenja ili istrošenosti, lomljenja ili istrošenosti četkica, kao i slabljenja ili loma pritisnih opruga četkica. Kontaminaciju prstena obrisati čistom krpom, zagorele prstenove očistiti staklenim papirom, istrošenu četku zamijeniti novom i protrljati preko prstena.
III. DIJAGNOSTIKA GENERATORA
Dijagnostikovanje generatora svodi se na provjeru graničnog napona i zdravlja generatora. Da biste izvršili ovu operaciju, morate uključiti voltmetar paralelno sa trenutnim potrošačima. Granični napon se provjerava s uključenim potrošačima struje (bočna svjetla i bočna svjetla) i povećava se broj okretaja radilice motora. Trebao bi biti u rasponu od 13,5-14,2 V. Performanse generatora se ocjenjuju naponom kada su svi potrošači uključeni brzinom koja odgovara punoj snazi generatora, koja bi trebala biti najmanje 12 V. i rijetka kvarovi generatora, kao što su prekid ili kratki spoj namotaja statora na masu, prekid ili kvar ispravljačkih dioda, zbog značajnih rezervi performansi generatora.
Ove kvarove je lako prepoznati po karakterističnom obliku oscilograma koji je prvenstveno povezan s povećanjem raspona fluktuacija napona. Uz ispravan rad generatora, raspon fluktuacija napona u mreži ne prelazi 1-1,2 V, što je posljedica periodičnog uključivanja primarnog namota zavojnice za paljenje u krug opterećenja. Lako se očitava sa oscilograma osciloskopa mototestera (Elkon S -300, Elkon S -100A, K-461, K-488).
Sa jednom probušenom (kratko spojenom) diodom, kao rezultat njenih ispravljačkih svojstava, raspon fluktuacije napona se povećava na 2,5-3 V. uz generalno smanjenje frekvencije vibracija. Prosječni nivo napona koji pokazuje voltmetar se ne mijenja, međutim, skokovi napona dovode do smanjenja trajnosti baterije i drugih elemenata električne opreme (VL Rogovtsev, "Projektovanje i rad vozila", str.391).
Dakle, istovremena upotreba osciloskopa i voltmetra omogućava brzo i objektivno dijagnosticiranje generatora i relejnih regulatora. naizmjenična struja... Povećanje napona generatora za 10-12% više od izračunatog smanjuje vijek trajanja akumulatorskih baterija za 2-3 puta.
Neispravan generator se zamjenjuje ili popravlja u elektrotehnici, granični napon releja-regulatora se reguliše naponom armaturne opruge, a ako to nije moguće, mijenja se i relej-regulator. Beskontaktni tranzistorski relej-regulatori regulišu se samo u prodavnici elektrotehnike.
29 ELEKTRIČNI GENERATORI ALTERNATIVNA STRUJA
Naučnih pravaca, u kojima su se istraživanja pokazala jednako plodnim kao i na polju visokofrekventnih struja, malo je. Jedinstvena svojstva ovih struja i upečatljiva priroda fenomena koje su demonstrirali, odmah su zaokupili pažnju svih. naučnici su pokazali interesovanje za istraživanja u ovoj oblasti, inženjeri su se zainteresovali za perspektivu njihove industrijske primene, a lekari su u njima videli dugo očekivano sredstvo za efikasno lečenje telesnih bolesti. Otkako su moji prvi istraživački radovi objavljeni 1891. godine, stotine tomova su napisane o ovoj temi i izvučeni su bezbrojni zaključci o ovom novom fenomenu. Ipak, ovaj naučno-tehnički pravac je u periodu formiranja, a budućnost u svojim dubinama čuva nešto neuporedivo značajnije.
Od samog početka bio sam svjestan hitne potrebe za stvaranjem efikasnih uređaja koji ispunjavaju brzo rastuće zahtjeve, a tokom osam godina, dosljedno ispunjavajući ranije data obećanja, razvio sam najmanje pedeset tipova pretvarača, odnosno električnih generatora, naizmjenične struje, besprijekorne u svakom pogledu i dovedene do te mjere savršenstva, da ni sada nijedna od njih nije mogla napraviti značajnija poboljšanja. Da sam se vodio praktičnim razmatranjima, možda bih započeo odličan i profitabilan posao, pružajući značajne usluge čovječanstvu na tom putu. Ali sila okolnosti i do tada neviđeni izgledi za još značajnija dostignuća usmjerili su moje napore u drugom pravcu. A sada sve ide na to da će se uskoro na tržištu prodavati uređaji koji su, začudo, stvoreni prije dvadeset godina!
Ovi generatori su posebno dizajnirani za rad u AC i DC rasvjetnim mrežama, za stvaranje prigušenih i neprigušenih oscilacija sa frekvencijom, amplitudom i naponom postavljenim u širokom rasponu. Oni su kompaktni, samostalni, ne zahtijevaju dugotrajno održavanje i smatrat će se vrlo praktičnim i korisnim u raznim područjima, na primjer, za bežični telegraf i telefon; za konverziju električne energije; za stvaranje hemijskih jedinjenja fuzijom i vezivanjem; za sintezu plina; za proizvodnju ozona; za rasvjetu, zavarivanje, sanitarnu profilaksu i dezinfekciju općinskih, medicinskih i stambenih prostorija, kao i za mnoge druge namjene u naučnim laboratorijama i industrijskim preduzećima. Iako ovi pretvarači nikada ranije nisu opisani, opći principi njihovog dizajna su u cijelosti izneseni u mojim publikacijama i patentima, detaljnije u od 22. septembra 1896. godine, te stoga, mislim, nekoliko priloženih fotografija i prateći sažetak objašnjenje će pružiti sveobuhvatne informacije ako su potrebne.
Glavni dijelovi takvog generatora su kondenzator, samoindukcijska zavojnica za pohranjivanje visokog potencijala, prekidač i transformator, koji se napaja periodičnim pražnjenjem kondenzatora. Uređaj uključuje najmanje tri, a obično četiri, pet ili šest elemenata za podešavanje; Regulacija efikasnosti se vrši na više načina, najčešće pomoću jednostavnog vijka za podešavanje. Pod povoljnim uslovima može se postići efikasnost do 85%, odnosno može se reći da se energija koja se dobija iz izvora energije može regenerisati u sekundarnom kolu transformatora. Ako je glavna prednost ovog tipa aparata očito zbog izuzetnih mogućnosti kondenzatora, onda su određene specifične kvalitete posljedica formiranja serijskog kola, pod uslovom da se poštuju tačni harmonijski odnosi i gubici trenja, kao i kao i ostali gubici, minimizirani, što je jedan od osnovnih ciljeva ovog projekta.
Uopšteno govoreći, uređaji se mogu podijeliti u dvije klase: jednu u kojoj prekidač ima čvrste kontakte, a drugu u kojoj se pravljenje i lomljenje vrši živom. Na slikama od 1 do 8, uključujući, prikazan je prvi tip, a drugi drugi. Prvi su sposobni za postizanje veće efikasnosti, uzimajući u obzir činjenicu da su gubici od zatvaranja i otvaranja svedeni na minimum, a prijelazni otpor koji uzrokuje prigušenje oscilacija je mali. Potonje je poželjno koristiti u slučajevima kada je potrebna velika izlazna snaga i veliki broj pauza u sekundi. motor i čoper troše, naravno, određenu količinu energije, čiji će udio, međutim, biti manji, što je veća snaga instalacije.
Na slici 1 prikazan je jedan od prvih tipova generatora napravljenih za eksperimentalne svrhe. Kondenzator je postavljen u pravougaonu kutiju od mahagonija, na koju je montiran samoindukcijski kalem, čiji su zavoji, naglašavam, podijeljeni u dva dijela, spojeni paralelno ili serijski, ovisno o naponu napajanja od 110 ili 220 volti. Iz kutije vire četiri bakrene šipke s pločom s opružnim kontaktima i na njima pričvršćenim vijcima za podešavanje; iznad kutije su dva masivna provodnika povezana na primarni namotaj transformatora. Dvije šipke se koriste za spajanje na kondenzator, a druge dvije se koriste za spajanje na terminale prekidača ispred samoindukcijske zavojnice i kondenzatora. Primarni namotaj transformatora sastoji se od nekoliko zavoja bakrene trake, na čije su krajeve zalemljene kratke igle, koje točno odgovaraju terminalima namijenjenim za njih. Sekundarni namotaj se sastoji od dva dijela, namotana na način da minimizira vlastiti kapacitet i istovremeno omogući zavojnici da izdrži vrlo visoke napone između njegovih terminala u sredini, koji su spojeni na terminale na dva izbočena gumena stupa. Redoslijed povezivanja u strujnom krugu može neznatno varirati, ali obično su shematski prikazani u majskom izdanju Electrical Experimentera na stranici 89, što se odnosi na moj transformator dizajniran za rad u alternatorima, čija se fotografija nalazi na stranici 16. istih brojeva časopisa. Princip rada uređaja je sljedeći. Kada je prekidač uključen, struja iz izvora struje prolazi kroz samoindukcijsku zavojnicu, magnetizirajući željezno jezgro unutar njega i odspajajući kontakte prekidača. indukovana struja puni kondenzator do visokog napona, a nakon što su kontakti zatvoreni, akumulirana energija se prazni kroz primarni namotaj, uzrokujući kontinuirani niz oscilacija koje pobuđuju podešeni sekundarni namotaj.
Il. 1. Generator stvoren za eksperimentalne svrhe
Uređaj se pokazao izuzetno korisnim u izvođenju svih vrsta laboratorijskih eksperimenata. Na primjer, prilikom istraživanja fenomena impedanse, transformator je uklonjen i savijena bakarna ploča je spojena na terminale. Ploča je često zamjenjivana velikom kružnom zavojnicom kako bi se demonstrirao fenomen indukcije na daljinu, odnosno sposobnost pobuđivanja rezonantnih kola koja se koriste u raznim studijama i mjerenjima. Transformator pogodan za svaku primjenu može se lako izraditi i spojiti na bilo koji ulaz, čime se postižu velike uštede u vremenu i radu. Suprotno pretpostavkama, stanje kontakata prekidača nije izazvalo mnogo problema, uprkos činjenici da je struja koja je prolazila kroz njih bila velika, odnosno u prisustvu rezonancije, jaka struja se javljala samo kada je struj bio zatvoren, a isključena je mogućnost destruktivnog luka. U početku sam koristio kontakte od platine i iridijuma, kasnije sam materijal zamijenio meteoritnim materijalom i na kraju sam se odlučio na volfram. Ovo posljednje je najviše zadovoljilo jer je omogućavalo kontinuirani rad više sati i dana.
Slika 2 prikazuje mali generator dizajniran za neku posebnu namjenu. Razvoj se zasnivao na ideji dobijanja visokih energija u vrlo kratkom vremenskom periodu nakon relativno duge pauze. U tu svrhu korištena je zavojnica s velikom samoindukcijom i brzodjelujućim prekidačem. Zahvaljujući ovakvom rasporedu, kondenzator je bio napunjen do visokog potencijala. U sekundarnom namotu dobijena je brza naizmjenična struja i velika iskrista pražnjenja, pogodna za zavarivanje tankih žica, za osvjetljavanje žarulja sa žarnom niti, za paljenje eksplozivnih smjesa i druge slične primjene. Ovaj uređaj je takođe prilagođen da se napaja baterijama i ova modifikacija se pokazala veoma efikasnom kao upaljač za gasne motore, za koji sam 16. avgusta 1898. godine dobio patent broj 609250. Slika 3 prikazuje veliki prvoklasni generator za eksperimente bežičnog prijenosa, akviziciju rendgenskih zraka i druga naučna istraživanja. Sastoji se od kutije i dva kondenzatora smještena unutar nje, koji imaju kapacitet koji kalem za punjenje i transformator mogu izdržati. Prekidač, ručni prekidač i priključne stezaljke su montirane na prednjoj strani samoinduktivnog svitka na isti način kao i jedna od kontaktnih opruga. Tijelo kondenzatora ima tri izvoda, od kojih dva vanjska služe samo za spajanje, dok je srednji opremljen kontaktnom pločom sa zavrtnjem za regulaciju intervala u kojem se kolo zatvara. Vibrirajuća opruga, čija je jedina funkcija da uzrokuje povremene otvore, može se podesiti mijenjanjem omjera kompresije, kao i udaljenosti od željeznog jezgra smještenog u središtu zavojnice za punjenje pomoću četiri zavrtnja za podešavanje vidljiva na gornjoj ploči, tako pružajući bilo koji željeni način mehaničkog podešavanja. Primarni namotaj transformatora je izrađen od bakarne trake, a na odgovarajućim tačkama se donose zaključci za proizvoljno variranje broja zavoja. Kao i kod oscilatora prikazanog na slici 1, samoindukcijski kalem ima dvodijelni namotaj tako da uređaj može raditi na mreži napona od 110 i 220 volti; nekoliko sekundarnih namotaja je takođe obezbeđeno da odgovaraju različitim talasnim dužinama u primarnom. Izlazna snaga je bila približno 500 vati sa prigušenim oscilacijama od oko 50. 000 perioda u sekundi. Kontinuirane oscilacije su se javljale u kratkim vremenskim periodima kada se sabijala vibrirajuća opruga, koja je bila čvrsto pritisnuta uz željezno jezgro, i kada su kontakti odspajani pomoću vijka za podešavanje, koji je služio i kao ključ. Sa ovim generatorom sam napravio niz važnih zapažanja, a to je bila jedna od ovih mašina koja je predstavljena na predavanju na Akademiji nauka u Njujorku 1897. godine.
Il. 2. Mali Teslin oscilator dizajniran kao upaljač za gasne motore
Il. 3. Veliki Tesla oscilator dizajniran za eksperimente bežičnog prijenosa
Il. 7 . Teslin veliki transformator
Il. 8. Rotacioni čoper pretvarač koji se koristi za eksperimente bežičnog prijenosa
Slika 4 prikazuje tip transformatora koji je u svim aspektima identičan onom predstavljenom u spomenutom Electrical Experimenteru iz maja 1919. godine. Sastoji se od istih osnovnih dijelova, postavljenih na sličan način, ali je posebno dizajniran za napajanje od 220 do 500 volti i više. Podešavanje se vrši ugradnjom kontaktne opruge i pomeranjem gvozdenog jezgra gore-dole unutar indukcione zavojnice pomoću dva zavrtnja za podešavanje. Osigurači su uključeni u dovod kako bi se spriječila oštećenja od kratkih spojeva. Tokom fotografisanja, uređaj je radio, stvarajući kontinuirane oscilacije iz rasvjetne mreže od 220 volti.
Slika 5 prikazuje kasniju modifikaciju transformatora uglavnom namijenjenu zamjeni Rumkorfovih namotaja. U ovom slučaju koristi se primarni namot sa znatno većim brojem zavoja, a sekundar je u neposrednoj blizini. struje generirane u potonjem, sa naponima od 10.000 do 30.000 volti, obično se koriste za punjenje kondenzatora i napajanje autonomne visokofrekventne zavojnice. Upravljački mehanizam je raspoređen nešto drugačije, ali oba dijela - jezgro i kontaktna opruga - su podesivi kao i prije.
Na slici 6 prikazan je mali uređaj iz niza takvih uređaja, posebno namijenjen za proizvodnju ozona ili dezinfekciju. Zbog svoje veličine izuzetno je efikasan i može se priključiti na mrežni napon od 110 ili 220 volti DC ili naizmjenična struja, prvo je poželjnije.
Il. 9. Transformator i živin prekidač
Il. 10. Veliki Tesla pretvarač sa zatvorenom komorom i živinim kontrolerom
Slika 7 prikazuje veći transformator iz ove serije. Dizajn i raspored sastavnih dijelova ostaju isti, ali se u kućištu nalaze dva kondenzatora od kojih jedan ulazi u kolo zavojnice, kao i kod prethodnih modela, dok je drugi spojen paralelno s primarnim namotom. Tako se u potonjem stvaraju struje velike jačine i stoga se pojačavaju efekti u sekundarnom kolu. Uvođenje dodatnog rezonantnog kola daje i druge prednosti, ali se podešavanje pokazuje težim, pa je poželjno koristiti uređaj ove vrste za dobivanje struja zadane konstantne frekvencije.
Il. 11. Tesla generator sa hermetički zatvorenim razbijač žive dizajniran za niskonaponske generatore
Il. 13. Druga vrsta pretvarača naizmjenična struja sa hermetički zatvorenim razbijač žive
Il. 14. Šema i izgled dijelova modela prikazani na slici 13
Na slici 8 prikazan je transformator sa rotacionim čoperom. U kućištu se nalaze dva kondenzatora istog kapaciteta koji se mogu spojiti serijski ili paralelno. Induktori za punjenje su u obliku dvije dugačke bobine na koje su postavljena dva izvoda sekundarnog kola. Mali DC motor se koristi za pogon posebno dizajniranog prekidača, čija brzina može varirati u velikoj mjeri. U ostalim aspektima, ovaj generator je sličan modelu prikazanom na slici 3, a iz gore navedenog je lako razumjeti kako radi. Ovaj transformator sam koristio u eksperimentima bežičnog prijenosa i često za osvjetljavanje laboratorije svojim vakuumskim cijevima, a bio je izložen i na gore spomenutom predavanju koje sam održao Njujorškoj akademiji nauka.
Pređimo sada na mašine druge klase, od kojih je jedan AC pretvarač prikazan na slici 9. Njegovo kolo uključuje kondenzator i indukcijski kalem za punjenje, koji su smješteni u jednoj komori, transformator i živin prekidač. Dizajn potonjeg je prvi put opisan u mom patentu br. 609251 od 16. avgusta 1898. godine. sastoji se od šupljeg bubnja kojeg pokreće elektromotor s malom količinom žive unutar njega, koji se centrifugalnom silom baca na zidove šupljine i nosi sa sobom kontaktni disk, povremeno zatvarajući i otvarajući krug kondenzatora. Uz pomoć vijaka za podešavanje iznad bubnja moguće je po želji mijenjati dubinu uranjanja lopatica, a samim tim i trajanje svakog kontakta, te na taj način prilagoditi karakteristike razbijača. Ovaj tip prekidača je zadovoljio sve zahtjeve, jer je ispravno radio sa strujama od 20 do 25 ampera. Broj prekida u sekundi obično je bio između 500 i 1000, ali su moguće i veće stope. cijela jedinica je 10 "x 8" x 10" i ima izlaznu snagu od približno 1/2 kW.
U ovdje opisanom pretvaraču, prekidač je izložen atmosferi i dolazi do postepene oksidacije žive. Ovaj nedostatak je oslobođen uređaja prikazan na slici 10. Ima perforirano metalno kućište, unutar kojeg su smješteni kondenzator i indukcijski kalem za punjenje, a iznad njega motor čopera i transformator.
Il. 15 i 16. Tesla transduktor sa hermetički zatvorenom razbijač živečiji je rad regulisan gravitacijom; sklopovi motora i prekidača
Tip živinog prekidača koji će biti opisan radi na principu mlazne struje koja pulsira da bi uspostavila kontakt s rotirajućim diskom unutar bubnja. Stacionarni dijelovi su pričvršćeni unutar komore na šipku koja se proteže cijelom dužinom šupljeg bubnja, a za brtvljenje komore, unutar koje se nalazi razbijač, koristi se živina brtva. Prolazak struje u bubanj vrši se pomoću dva klizna prstena smještena na vrhu, koji su serijski spojeni s kondenzatorom i primarnim namotom. Eliminacija kiseonika je neosporno poboljšanje koje eliminiše oksidaciju metala i povezane poteškoće i održava uslove rada u svakom trenutku.
Na slici 11 prikazan je generator sa hermetički zatvorenim razbijač žive... Kod ovog uređaja, stacionarni dijelovi prekidača unutar bubnja pričvršćeni su na cijev kroz koju je provučena izolirana žica, spojena na jedan terminal prekidača, dok je drugi terminal spojen na rezervoar. Ovo je učinilo klizne prstenove nepotrebnim i pojednostavila konstrukciju. Uređaj je dizajniran za generatore niskog napona i frekvencije, koji zahtijevaju relativno malu struju u primarnom namotaju, a korišten je za pobuđivanje rezonantnih kola.
Slika 12 je poboljšani model oscilatora kao što je opisano na slici 10. U ovom modelu, potporna šipka unutar šupljeg bubnja je eliminisana i živina pumpa se drži na mjestu gravitacijom. Detaljniji opis će biti dat u vezi sa drugom ilustracijom. Kapacitivnost kondenzatora i broj zavoja primarnog kola mogu se mijenjati kako bi se mogle generirati oscilacije u nekoliko frekventnih modova.
Slika 13 je fotografski prikaz drugog tipa generatora. naizmjenična struja sa hermetički zatvorenim razbijač žive i Slika 14 je dijagram strujnog kola i raspored delova koji su reprodukovani iz mog patenta br. 609245 od 16. avgusta 1898. koji opisuje ovaj konkretan uređaj. Kondenzator, indukcijski svitak, transformator i prekidač su postavljeni kao i prije, ali potonji ima strukturne razlike, što će postati jasno nakon razmatranja ovog kola. Šuplji bubanj a spojen na c-os, koja je montirana sa vertikalnim ležajem i prolazi kroz elektromagnet trajnog polja d motor. Tijelo je unutar bubnja ojačano na kotrljajućim ležajevima h od magnetne supstance, zaštićen kapom b u centru lamelarnog gvozdenog prstena, sa polovima oo, na kojima se nalaze spirale povezane sa strujom R. Prsten je oslonjen na četiri stupa, au magnetiziranom stanju drži tijelo h u jednom položaju dok se bubanj rotira. Potonji je izrađen od čelika, a kapa je najbolje od nikl srebra, pocrnjena kiselinom ili niklovana. Tijelo h ima kratku cijev k, savijen, kao što je prikazano, da zadrži tečnost dok se rotira i izbačen na zupce diska pričvršćenog za bubanj. Disk je izoliran, a kontakt između njega i vanjskog kola se ostvaruje pomoću živinog lijevka. Brzom rotacijom bubnja, mlaz tekućeg metala se baca na disk, zatvarajući i otvarajući na taj način kontakt otprilike 1000 puta u sekundi. Uređaj radi tiho i zbog odsustva oksidacionog medija ostaje uvijek čist i u odličnom stanju. Moguće je, međutim, postići mnogo veći broj oscilacija u sekundi kako bi struje bile pogodne za bežičnu telefoniju i druge slične svrhe.
Modifikovani tip oscilatora prikazan je na slikama 15 i 16, prva je fotografska slika, a druga je dijagram koji prikazuje raspored unutrašnjih delova regulatora. U ovom slučaju, osovina b... nosivi šuplji kontejner a, oslanjajući se na kotrljajuće ležajeve, spojene na vreteno j... za koji je teret pričvršćen k. izolovan od potonjeg, ali mehanički spojen na njega, savijeni nosač L Služi kao oslonac za disk prekidača sa zupcima koji se slobodno vrti. Disk je povezan sa eksternim strujnim krugom pomoću živinog levka i izolovanog utikača koji viri iz vrha osovine. Zbog nagnutog položaja elektromotora, opterećenje k drži disk prekidača na mjestu gravitacijom, a kako se osovina rotira, petlja kondenzatora / primarnog namotaja se brzo zatvara i otvara.
Il. 17. Tesla pretvarač sa uređajem za prekidanje u obliku struje žive
Slika 17 prikazuje identičan aparat u kojem je prekidač mlaz žive koji udara u izolovani zupčanik koji se nalazi na izolovanoj ivici u sredini poklopca bubnja, kao što se vidi na slici. Spajanje na kondenzator se vrši pomoću četkica koje se nalaze na istom poklopcu.
Slika 18 - Tip pretvarača sa razbijač žive korištenje diska modificiranog u nekim detaljima koje treba pažljivo razmotriti.
Ovdje je prikazano samo nekoliko gotovih AC pretvarača, i oni čine mali dio visokofrekventnih aparata za koje se nadam da ću ih detaljno dati kasnije, kada budem oslobođen hitnih obaveza.
Il. 18. Tesla pretvarač sa razbijač žive koristeći disk
Alternator
Opis:
Alternator. Uređaj i princip rada.
Dijagnostika generatora naizmjenične struje pomoću USB Autoscope III (Postalovsky osciloskop).
CILJ RADA: Provjera funkcionalnosti agregata.
1. Studija osnovnog dijagrama generatora;
2. Proučavanje faza pripreme uređaja za rad;
3. Elaborat o redoslijedu rada dijagnostike:
4. Provjera funkcionalnosti agregata.
Namjena, uređaj i princip rada generatora.
Generatorski set je dizajniran za napajanje potrošača uključenih u sistem električne opreme i za punjenje baterije dok motor automobila radi. Izlazni parametri generatora moraju biti takvi da u bilo kojem načinu kretanja vozila ne dođe do progresivnog pražnjenja akumulatora. Osim toga, napon u mreži vozila koju napaja agregat mora biti stabilan u širokom rasponu varijacija brzine i opterećenja.
Generatorski set je prilično pouzdan uređaj koji može izdržati povećane vibracije motora, visoke temperature u motornom prostoru, izlaganje vlažnom okruženju, prljavštinu i druge faktore.
Alternatori se ugrađuju na moderne automobile. Za normalan rad strujnih potrošača na automobilu mora postojati stabilan napon napajanja, stoga, bez obzira na brzinu rotora generatora i broj priključenih potrošača, napon generatora mora biti konstantan. Održavanje konstantnog napona i zaštitu generatora od preopterećenja osigurava uređaj koji se zove regulatori napona ili relej-regulatori.
U zavisnosti od putnih i klimatskih uslova i načina rada vozila, napon generatora koji napaja potrošače projektovanog za nazivni napon od 12 V treba da bude unutar 13,2. 15,5 V.
Alternator je trofazni, sinhroni, sa elektromagnetskom pobudom, u poređenju sa generatorom jednosmerne struje, ima manju potrošnju metala i ukupne dimenzije. Sa istom snagom, jednostavnije je u dizajnu i ima duži vijek trajanja. Generator se naziva sinhroni generator jer je frekvencija struje koju proizvodi proporcionalna brzini rotacije rotora generatora. Specifična snaga alternatora, tj. snaga generatora po jedinici njegove mase je otprilike 2 puta veća od snage generatora jednosmjerne struje. To omogućava povećanje prijenosnog omjera pogona generatora za 2-3 puta, zbog čega, u praznom hodu motora, alternatori razvijaju do 40% nazivne snage, što omogućava bolje uslove za punjenje motora. baterije i kao rezultat toga produžavaju njihov vijek trajanja. Uz to, alternatori su, uprkos njihovoj razlici u serijskim brojevima, unificirani za mnoge modele automobila i kamiona, odnosno imaju niz izmjenjivih dijelova (pogonske remenice, impeleri, ležajevi, itd.), i nemaju suštinske razlike u dizajn.
Princip rada generatora.
Generator je baziran na efektu elektromagnetne indukcije. Ako zavojnicu, na primjer, napravljenu od bakrene žice, probije magnetski tok, tada se, kada se promijeni, na priključcima zavojnice pojavljuje naizmjenični električni napon. Obrnuto, za formiranje magnetskog fluksa dovoljno je proći električnu struju kroz zavojnicu.
Dakle, da bi se dobila naizmenična električna struja, potreban je zavojnica kroz koju teče jednosmerna električna struja, formirajući magnetni fluks, koji se naziva namotaj polja, i sistem čeličnih polova, čija je svrha da dovede magnetni tok do zavojnica zvanim namotaj statora, u kojem se indukuje naizmjenični napon.
Ovi zavojnici se postavljaju u žljebove čelične konstrukcije, magnetne jezgre (gvozdenog paketa) statora. Namotaj statora svojim magnetnim kolom čini stvarni stator generatora, njegov najvažniji stacionarni dio, u kojem se stvara električna struja, a pobudni namotaj sa sistemom polova i nekim drugim dijelovima (osovina, klizni prstenovi) - rotor , njegov najvažniji rotirajući dio.
Kada se rotor okreće suprotno zavojnicama namotaja statora, naizmjenično se pojavljuju "sjeverni" i "južni" pol rotora, odnosno mijenja se smjer magnetskog fluksa koji prodire u zavojnicu, što uzrokuje pojavu naizmjeničnog napona u njemu.
Statorski namotaj generatora stranih kompanija, kao i domaćih, je trofazni. Sastoji se od tri dijela, koji se nazivaju fazni namotaji ili jednostavno faze, u kojima su napon i struje pomjerene jedna u odnosu na drugu za trećinu perioda, odnosno za 120 električnih stupnjeva. Faze se mogu povezati u "zvijezdu" ili "trokut".
Generatorski uređaj.
Generatorski agregati se prema svom dizajnu mogu podijeliti u dvije grupe - generatore tradicionalnog dizajna sa ventilatorom na pogonskoj remenici i generatore tzv. kompaktne izvedbe sa dva ventilatora u unutrašnjoj šupljini generatora. Obično su "kompaktni" generatori opremljeni pogonom s visokim prijenosnim omjerom kroz poliklinasti remen i stoga se, prema terminologiji koju prihvaćaju neke kompanije, nazivaju generatorima velike brzine. Istovremeno, unutar ovih grupa mogu se razlikovati generatori kod kojih se četkica nalazi u unutrašnjoj šupljini generatora između sistema polova rotora i zadnjeg poklopca i generatori kod kojih se nalaze klizni prstenovi i četke. izvan unutrašnje šupljine. U ovom slučaju generator ima kućište ispod kojeg se nalazi četkica, ispravljač i, u pravilu, regulator napona.
Generatorski uređaj je prikazan na fotografiji. Kućište (5) i prednji poklopac generatora (2) služe kao oslonci za ležajeve (9 i 10) u kojima se rotira armatura (4). Napon iz akumulatora se dovodi do pobudnog namota armature preko četkica (7) i kliznih prstenova (11). Armatura se pokreće klinastim remenom kroz remenicu (1). Prilikom pokretanja motora, čim armatura počne da se okreće, elektromagnetno polje koje stvara indukuje naizmeničnu električnu struju u namotu statora (3). U ispravljačkoj jedinici (6) ova struja postaje konstantna. Nadalje, struja kroz regulator napona u kombinaciji sa ispravljačkom jedinicom ulazi u električnu mrežu automobila za napajanje sistema paljenja, rasvjete i alarmnih sistema, instrumentacije itd. bit će dovoljna da osigura nesmetano funkcionisanje svih potrošača.
Mere predostrožnosti
Rad agregata zahtijeva poštivanje nekih pravila, uglavnom vezanih za prisustvo elektronskih komponenti.
1. Nije dozvoljeno raditi na agregatu sa isključenom baterijom. Čak i kratko isključenje baterije dok generator radi može dovesti do kvara elemenata regulatora napona.
Kada je baterija potpuno ispražnjena, nemoguće je pokrenuti automobil, čak i ako je vučen: baterija ne daje struju pobude, a napon u mreži na vozilu ostaje blizu nule. Pomaže ugradnja ispravne napunjene baterije, koja se onda, kada motor radi, mijenja u stari, ispražnjen. Kako bi se izbjegao kvar elemenata regulatora napona (i priključenih potrošača) zbog porasta napona, prilikom zamjene baterija potrebno je uključiti snažne potrošače električne energije, kao što su grijanje zadnjeg stakla ili farova. U budućnosti, za pola sata ili sat rada motora na 1500-2000 o/min, ispražnjeni akumulator (ako je u ispravnom stanju) će se napuniti dovoljno za pokretanje motora.
2. Nije dozvoljeno spajanje izvora električne energije obrnutog polariteta (plus na "zemlje") na mrežu na vozilu, što se može dogoditi, na primjer, prilikom pokretanja motora iz eksternog akumulatora.
Slične informacije.
Trenutno se sinhroni generatori uglavnom koriste za proizvodnju električne energije. Asinhrone mašine se najčešće koriste kao motori.
Generatori naizmjenične struje uglavnom se sastoje od fiksnog namotaja - statora i pokretnog - rotora.
Razlika između sinhrone mašine i asinhrone mašine je u tome što se kod prvih magnetno polje statora rotira istovremeno sa kretanjem rotora, a kod asinhronih mašina ono napreduje ili zaostaje za poljem u rotoru.
Široka upotreba sinhronih mašina je zbog njihovih parametara kvaliteta. Sinhroni generatori proizvode visoko stabilan napon pogodan za povezivanje širokog spektra električnih uređaja.
Kod kratkog spoja u opterećenju ili velike potrošnje energije, kroz namote statora teče značajna struja, što može dovesti do kvara generatora. Za takve strojeve potrebno je hlađenje - turbina se postavlja na osovinu rotora, koja hladi cijelu strukturu.
S obzirom na to, sinhroni generatori su osjetljivi na uvjete okoline.
Asinhroni generatori u većini slučajeva imaju zatvoreno kućište i neosjetljivi su na veliku startnu struju potrošača električne energije.
Međutim, za njihov rad potrebna je eksterna snažna struja prednapona. Općenito, indukcijski generatori proizvode nestabilne napone. Takvi generatori se široko koriste kao izvori energije za aparate za zavarivanje.
Sinhroni generatori su rasprostranjeni kao pretvarači mehaničke energije u električnu energiju u hidroelektranama, termoelektranama, kao benzinski i dizel generatori za domaćinstvo, kao izvori energije na brodu u transportu.
Statori sinkronog i asinhronog generatora ne razlikuju se jedan od drugog u dizajnu.
Jezgro statora sastoji se od nekoliko ploča od električnog čelika, izolovanih jedna od druge i sastavljenih u jednu strukturu (slika 1). Namotaji su postavljeni na žljebove na unutrašnjoj strani statora.
Za svaku fazu, namotaj uključuje dva namotaja postavljena jedan naspram drugog i povezana u seriju. Takva shema namotaja naziva se dvopolna.
Ukupno su na stator postavljene tri grupe zavojnica (slika 2), sa pomakom od 120 stepeni. Fazne grupe su međusobno povezane u "zvijezdu" ili "trokut". Postoje grupe zavojnica sa velikim brojem polova. Injekcija 
pomak zavojnice jedan u odnosu na drugi općenito se izračunava po formuli (2π / 3) / n, gdje je n broj polova namotaja.
Rotor generatora je elektromagnet koji pobuđuje naizmjenično magnetsko polje u statoru. Za male generatore male snage, obični magneti se često nalaze na rotoru.
.
Rotoru sinhronog generatora potreban je vanjski uzbudnik - generator jednosmjerne struje, u najjednostavnijem slučaju, instaliran na istoj osovini kao i rotor.
Pobuđivač mora osigurati promjenu struje u rotoru za regulaciju načina rada i mogućnost brzog gašenja magnetnog polja u slučaju isključivanja u nuždi.
Rotori se dijele na istaknute i neupadljive. Konstrukcija rotora sa istaknutim polovima (slika 3) sastoji se od polova elektromagneta 1 formiranih od polnih namotaja 2 povezanih sa jezgrom 3. Pobuda se dovodi do namotaja preko prstenastih kontakata 4.
Takvi se rotori koriste pri malim brzinama rotacije, na primjer, u hidrauličnim turbinama. Bržom rotacijom osovine nastaju značajne centrifugalne sile koje mogu uništiti rotor.
U ovom slučaju se koriste rotori ne-izrazitih polova (slika 4). Neizraženi rotor sadrži žljebove 1 formirane u jezgru 2. Namotaji rotora su fiksirani u žljebovima (nije prikazano na slici 4). Eksterna pobuda se prenosi i preko kontakata 3. Dakle, rotor sa implicitnim polovima je stator "iznutra prema van". 
Magnetno bipolarno polje rotirajućeg rotora može se zamijeniti sličnim poljem stalnog magneta koji rotira ugaonom brzinom rotora. Smjer struje u svakom namotu je određen pravilom kardana.
Ako je struja, na primjer, usmjerena od početka namotaja A do točke X, tada će se takva struja konvencionalno uzeti kao pozitivna (slika 5). Kada se rotor rotira, u namotaju statora dolazi do naizmjenične struje, s faznim pomakom od 2 π / 3. 
Da biste povezali promjenu struje faze A sa grafikonom, razmotrite rotaciju u smjeru kazaljke na satu. U početnom trenutku vremena magnetno polje rotora ne stvara struju u grupi zavojnica faze A, (slika 6, pozicija a).
U namotu faze B djeluju negativne struje (od kraja namotaja do početka), a u namotu faze C pozitivne struje. Daljnjom rotacijom rotor se pomera za 90 stepeni udesno (slika 6, b). Struja u namotu A ima maksimalnu pozitivnu vrijednost, au faznim namotajima B i C - srednju negativnu.
Magnetno polje rotora je pomereno za još jednu četvrtinu perioda, rotor je pomeren za 180 stepeni (slika 6, c). Struja u namotu A ponovo dostiže nulu, u namotu B je pozitivna, u namotu faze C negativna.
Daljnjom rotacijom rotora u tački, fazna struja u namotu A dostiže maksimalnu negativnu vrijednost, struja u namotajima B i C je pozitivna (slika 6, d). Daljnja rotacija rotora ponavlja sve prethodne faze.
Sinhroni generatori su dizajnirani za povezivanje opterećenja sa visokim faktorom snage (cosϕ> 0,8). S povećanjem induktivne komponente opterećenja dolazi do efekta demagnetizacije rotora, što dovodi do smanjenja napona na stezaljkama.
Da bi se to nadoknadilo, potrebno je povećati struju pobude, što dovodi do povećanja temperature namotaja. Kapacitivno opterećenje, s druge strane, povećava magnetizaciju rotora i povećava napon.
Monofazni generatori se ne koriste široko u industriji. Da bi se dobila jednofazna struja, trofazni fazni namotaji su povezani u zajednički krug. U ovom slučaju postoje mali gubici snage u poređenju sa trofaznim prebacivanjem.
Pišite komentare, dopune članka, možda sam nešto propustio. Pogledajte, bit će mi drago ako nađete još nešto korisno kod mene.
Pozdrav poznavaocima svijeta elektronike i elektronike. Ako često gledate našu stranicu, vjerojatno se sjećate da smo nedavno objavili prilično obiman materijal o tome kako DC generator radi i radi. Detaljno smo opisali njegovu strukturu od najjednostavnijih laboratorijskih prototipova do modernih radnih jedinica. Obavezno ga pročitajte ako već niste.
Danas ćemo razviti ovu temu i shvatiti koji je princip rada alternatora. Razgovarajmo o sferama njegove primjene, sortama i još mnogo toga.
Počnimo s najosnovnijim - naizmjenična struja se razlikuje od konstantne struje po tome što mijenja smjer kretanja s određenom periodičnošću. Također mijenja vrijednost, o čemu ćemo detaljnije govoriti kasnije.
Nakon određenog vremenskog perioda, koji ćemo nazvati "T", vrijednosti trenutnih parametara se ponavljaju, što se na grafikonu može prikazati kao sinusoida - valovita linija koja istom amplitudom prolazi kroz središnju liniju.
Osnovni principi
Dakle, svrha i uređaj alternatora, koji se ranije zvao alternator, je pretvaranje kinetičke energije, odnosno mehaničke, u električnu energiju. Velika većina modernih generatora koristi rotirajuće magnetno polje.
- Takvi uređaji rade zbog elektromagnetne indukcije, kada, kada se zavojnica od vodljivog materijala (obično bakrene žice) rotira u magnetskom polju, u njemu nastaje elektromotorna sila (EMF).
- Struja počinje da se formira u trenutku kada provodnici počnu da prelaze magnetne linije polja sile.
- Štaviše, vršna vrijednost EMF-a u provodniku se postiže kada prođe glavne polove magnetskog polja. U onim trenucima kada klize duž linija sile, indukcija se ne javlja i EMF pada na nulu. Pogledajte bilo koji dijagram iz predstavljenog - prvo stanje će se posmatrati kada je okvir okomito, a drugo kada je horizontalno.
- Za bolje razumijevanje tekućih procesa, morate se prisjetiti pravila desne ruke, koje su svi proučavali u školi, ali se malo ljudi sjeća. Njegova suština leži u činjenici da ako desnu ruku postavite tako da linije sile magnetskog polja ulaze u nju sa strane dlana, ostavljeni palac će pokazati smjer kretanja provodnika, a preostali prsti će ukazati na smjer EMF-a koji nastaje u njemu.
- Pogledajte gornji dijagram, pozicija "a". U ovom trenutku, EMF u okviru je jednak nuli. Strelice pokazuju smjer njegovog kretanja - dio okvira A kreće se prema sjevernom polu magneta, a B - južnom polu, dostižući koji će EMF biti maksimalan. Primjenjujući gore opisano pravilo desne ruke, vidimo da struja počinje teći u dijelu "B" u našem smjeru, a u dijelu "A" - dalje od nas.
- Okvir se dalje rotira i struja u kolu počinje da opada sve dok okvir ponovo ne zauzme horizontalni položaj (c).
- Daljnja rotacija dovodi do činjenice da struja počinje teći u suprotnom smjeru, budući da su dijelovi okvira obrnuti u odnosu na početni položaj.
Nakon pola okreta, sve će se vratiti u prvobitno stanje, a ciklus će se ponoviti. Kao rezultat toga, dobili smo da se tokom punog okretanja okvira struja povećala dva puta do maksimuma i pala na nulu, te jednom promijenila smjer u odnosu na početno kretanje.
Izmjenična struja
Općenito je prihvaćeno da je trajanje perioda okretanja jednako 1 sekundi, a broj perioda "T" je frekvencija električne struje. U standardnim električnim mrežama u Rusiji i Evropi, u jednoj sekundi, struja mijenja smjer 50 puta - 50 perioda u sekundi.
U elektronici jedan takav period označava specijalna jedinica nazvana po njemačkom fizičaru G. Hercu. Odnosno, u datom primjeru ruskih mreža, trenutna frekvencija je 50 herca.
Općenito, naizmjenična struja je našla vrlo široku primjenu u elektronici zbog činjenice da: veličinu njenog napona je vrlo lako promijeniti pomoću transformatora koji nemaju pokretne dijelove; uvijek se može pretvoriti u jednosmjernu struju; uređaj takvih generatora je mnogo pouzdaniji i jednostavniji nego za generiranje istosmjerne struje.
Struktura alternatora
Kako radi generator naizmjenične struje, u principu je jasno, ali kada ga uporedimo sa kolegom za generiranje konstantne struje, nije odmah moguće shvatiti razliku.
Glavni radni dijelovi i njihova veza
Ako ste pročitali prethodni materijal, onda se vjerojatno sjećate da je okvir u najjednostavnijoj shemi bio spojen na kolektor, podijeljen na izolirane kontaktne ploče, a on je, zauzvrat, bio povezan s četkama koje klize duž njega, kroz koje je bio vanjski krug povezan.
Zbog činjenice da se kolektorske ploče stalno mijenjaju četkama, nema promjene u smjeru struje - ona jednostavno pulsira, krećući se u jednom smjeru, odnosno kolektor je ispravljač.
- Za naizmjeničnu struju takav uređaj nije potreban, pa se zamjenjuje kliznim prstenovima na koje su pričvršćeni krajevi okvira. Cijela struktura rotira zajedno oko središnje ose. Četke se graniče s prstenovima, koji također klize duž njih, osiguravajući stalan kontakt.
- Kao iu slučaju jednosmjerne struje, EMF-ovi koji nastaju u različitim dijelovima okvira će se sumirati, formirajući rezultujuću vrijednost ovog parametra. U tom slučaju struja će teći u vanjskom kolu spojenom kroz četke (ako na njega spojite otpornik opterećenja RH).
- U gornjem primjeru, "T" je jednako punom okretu okvira. Dakle, može se zaključiti da frekvencija struje koju generiše generator direktno zavisi od brzine rotacije armature (okvira), odnosno rotora, u sekundi. Međutim, ovo se odnosi samo na tako jednostavan generator.
Ako povećate broj parova polova, tada će se proporcionalno povećati broj potpunih promjena struje po obrtaju armature u generatoru, a njegova frekvencija će se mjeriti drugačije, prema formuli: f = np, gdje je f frekvencija, n je broj okretaja u sekundi, p je broj parova magnetnih polova uređaja.
- Kao što smo već napisali gore, tok naizmjenične struje grafički je prikazan kao sinusoida, pa se takva struja naziva i sinusoidnom. Odmah je moguće izdvojiti glavne uvjete koji određuju konstantnost karakteristika takve struje - to je uniformnost magnetskog polja (njegova konstantna vrijednost) i konstantna brzina rotacije armature u kojoj se inducira.
- Kako bi uređaj bio dovoljno moćan, koristi se električnim magnetima. Namotaj rotora, u kojem se indukuje EMF, u radnim jedinicama takođe nije okvir, kao što smo pokazali na gornjim dijagramima. Koristi se vrlo veliki broj provodnika koji su međusobno povezani po određenom uzorku
Zanimljivo je znati! Formiranje EMF-a se događa ne samo kada je vodič pomaknut u odnosu na magnetsko polje, već i obrnuto, kada se samo polje pomiče u odnosu na vodič, što aktivno koriste dizajneri električnih motora i generatora.
- Ovo svojstvo omogućava postavljanje namotaja u kojem se indukuje EMF, ne samo na rotirajući središnji dio uređaja, već i na stacionarni dio. U tom slučaju se pokreće magnet, odnosno polovi.
- S takvom strukturom, vanjskom namotu generatora, odnosno strujnom krugu, nisu potrebni pokretni dijelovi (prstenovi i četke) - veza je kruta, često pričvršćena vijcima.
- Da, ali može se razumno prigovoriti, kažu, isti elementi će morati biti instalirani na pobudnom namotu. To je istina, međutim, struja koja teče ovdje bit će mnogo manja od konačne snage generatora, što uvelike pojednostavljuje organizaciju napajanja strujom. Elementi će biti male veličine i težine i vrlo pouzdani, što upravo takav dizajn čini najtraženijim, posebno za moćne jedinice, na primjer, vučne jedinice ugrađene na dizel lokomotive.
- Ako govorimo o generatorima male snage, gdje sakupljanje struje ne predstavlja nikakve poteškoće, stoga se često koristi "klasična" shema, s rotirajućim namotom armature i stacionarnim magnetom (induktorom).
Savjet! Inače, stacionarni dio alternatora naziva se stator, jer je statičan, a rotirajući dio se zove rotor.
Vrste alternatora
Generatori se mogu klasifikovati i razlikovati po nekoliko kriterijuma. Pozovimo ih.
Trofazni generatori
Mogu se razlikovati po broju faza i biti jednofazni, dvofazni i trofazni. U praksi je posljednja opcija najraširenija.
- Kao što možete vidjeti sa gornje slike, pogonska jedinica jedinice ima tri nezavisna namota koja se nalaze na statoru po obodu, pomaknuta za 120 stepeni jedan u odnosu na drugi.
- Rotor je u ovom slučaju elektromagnet, koji, rotirajući, inducira promjenjivu EMF u namotajima, koji su međusobno pomjereni u vremenu za jednu trećinu "T" perioda, odnosno ciklusa. Zapravo, svaki namotaj je zaseban monofazni generator koji napaja svoj vanjski krug R naizmjeničnom strujom. Odnosno imamo tri vrijednosti struje I (1,2,3) i isti broj kola. Svaki takav namotaj, zajedno sa vanjskim krugom, naziva se faza.
- Kako bi se smanjio broj žica koje vode do generatora, tri povratne žice koje vode do njega od potrošača energije zamjenjuju se jednom zajedničkom, kroz koju će teći struje iz svake faze. Takva zajednička žica naziva se nula.
- Spoj svih namotaja takvog generatora, kada su njihovi krajevi povezani jedni s drugima, naziva se zvijezda. Odvojene tri žice koje povezuju početak namotaja s potrošačima električne energije nazivaju se linearnim - prenose se duž njih.
- Ako je opterećenje svih faza isto, onda će potreba za neutralnom žicom potpuno nestati, jer će ukupna struja u njoj biti nula. Kako se to dešava, pitate se? Sve je krajnje jednostavno - za koncept principa dovoljno je zbrojiti algebarske vrijednosti svake sinusoidne struje, fazno pomaknute za 120 stepeni. Gornji dijagram će vam pomoći da shvatite ovaj princip ako zamislite da su krive na njemu promjena struje u tri faze generatora.
- Ako opterećenje u fazama nije isto, tada će neutralna žica početi propuštati struju. Zbog toga je uobičajena 4-žična shema spajanja zvijezda, jer vam omogućava da sačuvate električne uređaje koji su u tom trenutku uključeni u mrežu.
- Napon između linijskih žica naziva se linearnim, dok je napon na svakoj fazi fazni. Struje koje teku u fazama su takođe linearne.
- Zvjezdano ožičenje nije jedino. Postoji još jedna opcija za povezivanje tri namota u seriju, kada je kraj jednog spojen na početak drugog, i tako dalje, dok se ne formira zatvoreni prsten (vidi dijagram iznad "b"). Žice koje izlaze iz generatora povezane su na spojevima namotaja.
- U tom slučaju će fazni i linijski napon biti isti, a struja linijske žice će biti veća od fazne, sa istim opterećenjem.
- Za takvu vezu također nije potrebna neutralna žica, što je glavna prednost trofaznog generatora. Manje žica čini ga jednostavnijim i jeftinijim zbog manje količine upotrijebljenih obojenih metala.
Još jedna karakteristika trofazne sheme povezivanja je pojava rotirajućeg magnetnog polja, što omogućava stvaranje jednostavnih i pouzdanih asinkronih motora.
Ali to nije sve. Prilikom ispravljanja jednofazne struje na izlazu ispravljača dobiva se napon s valovima od nule do maksimalne vrijednosti. Razlog je, mislimo, jasan ako shvatite osnovni princip rada ovakvog uređaja. Kada dođe do faznog pomaka, talasanje se značajno smanjuje, ne prelazi 8%.
Razlika u izgledu
Generatori se razlikuju i po izgledu, kojih ima 2:
- Sinhroni alternator- glavna karakteristika takve jedinice je kruta veza frekvencije promjenjivog EMF-a koji se inducira u namotu i sinhrone frekvencije rotacije, odnosno rotacije rotora.
- Pogledajte dijagram iznad. Na njemu vidimo stator sa trofaznim namotom spojenim u trokutasti krug, koji se ne razlikuje mnogo od onog na asinkronom motoru.
- Na rotoru generatora nalazi se elektromagnet s pobudnim namotom, napajan istosmjernom strujom, koji se može napajati na bilo koji poznati način - to će biti detaljnije opisano kasnije.
- Umjesto elektromagneta može se koristiti konstantni, tada potreba za kliznim dijelovima kola, u obliku četkica i kliznih prstenova, potpuno nestaje, za takav generator neće biti dovoljno moćan i ne može normalno stabilizirati izlaz naponi.
- Na osovinu rotora je povezan pogon - bilo koji motor koji stvara mehaničku energiju, a pokreće se određenom sinhronom brzinom.
- Budući da se magnetsko polje glavnih polova rotira sa rotorom, indukcija promjenjivog EMF-a počinje u namotu statora, koji se može označiti kao E1, E2 i E3. Ove varijable će biti iste vrijednosti, ali kao što je već spomenuto više puta, bit će pomjerene za 120 stepeni u fazi. Zajedno, ove vrijednosti čine trofazni EMF sistem koji je simetričan.
- Opterećenje je povezano na tačke C1, C2 i C3, a struje I1, I2 i I pojavljuju se na fazama namotaja u statoru. U ovom trenutku svaka faza statora postaje snažan elektromagnet i stvara rotirajući magnet polje.
- Brzina rotacije magnetnog polja statora će odgovarati brzini rotacije rotora.
- Asinhroni generatori- razlikuju se od gore opisanog primjera činjenicom da frekvencije EMF-a i rotacije rotora nisu čvrsto vezane jedna za drugu. Razlika između ovih parametara naziva se klizanje.
- Elektromagnetno polje takvog generatora u normalnom režimu rada vrši kočni moment pod opterećenjem na rotaciju rotora, pa će frekvencija promjene magnetnog polja biti niža.
- Ove jedinice ne zahtijevaju složene sklopove i upotrebu skupih materijala za izradu, stoga se široko koriste kao elektromotori za transport, zbog lakog održavanja i jednostavnosti samog uređaja. Ovi generatori su otporni na preopterećenja i kratke spojeve, ali nisu primjenjivi na uređajima koji su jako ovisni o frekvenciji struje.
Metode pobude namotaja
Poslednja razlika između modela, koju bih želeo da se dotaknem, odnosi se na način napajanja pogonskog namotaja.
Ovdje postoje 4 vrste:
- Namotaj se napaja iz izvora treće strane.
- Samopobudni generatori- struja se uzima iz samog generatora, dok se napon ispravlja. Međutim, budući da je u neaktivnom stanju, takav generator neće moći generirati dovoljan napon za pokretanje, za što krug koristi bateriju koja će biti uključena tijekom pokretanja.
- Opcija sa pobudnim namotom napajanim drugim generatorom manje snage, ugrađenim s njim na istoj osovini... Drugi generator već mora početi od izvora treće strane, na primjer, iste baterije.
- Potonjem tipu uopće nije potrebno napajanje pobudnog namota, jer ga nema, jer se u uređaju koristi trajni magnet.
Primena alternatora u praksi
Takvi generatori se koriste u gotovo svim sferama ljudske djelatnosti gdje je potrebna električna energija. Štoviše, princip njegovog izvlačenja razlikuje se samo u načinu pokretanja osovine uređaja. Tako rade hidro, toplotne, pa čak i nuklearne elektrane.
Ove stanice napajaju javne mreže putem žica na koje je spojen krajnji potrošač, odnosno svi mi. Međutim, postoji mnogo objekata do kojih je nemoguće isporučiti električnu energiju na ovaj način, na primjer, transport, gradilišta udaljena od dalekovoda, veoma udaljena sela, stražarnice, bušaće platforme itd.
To znači samo jedno - potreban vam je vlastiti generator i motor koji ga pokreće. Pogledajmo nekoliko malih i uobičajenih uređaja u našem životu.
Automobilski generatori
Na fotografiji - električni generator za automobil
Neko bi odmah mogao reći: „Kako? To je DC generator!" Da, zaista je tako, ali samo prisustvo ispravljača, koji čini ovu strujnu konstantu, to čini takvim. Osnovni princip rada se ne razlikuje - isti rotor, isti elektromagnet i tako dalje.
Ovaj uređaj radi na način da, bez obzira na brzinu rotacije osovine, generiše napon od 12V, koji obezbeđuje regulator, preko kojeg se napaja namotaj polja. Pokreće se pobudni namotaj, napajan iz akumulatora automobila, rotor jedinice pokreće motor automobila kroz remenicu, nakon čega počinje inducirati EMF.
Za ispravljanje trofazne struje koristi se nekoliko dioda.
Generator na tečno gorivo
Uređaj benzinskog alternatora, baš kao i dizel, ne razlikuje se mnogo od onoga što je ugrađeno u vaš automobil, s izuzetkom nijanse da će proizvoditi naizmjeničnu struju, kako se očekuje.
Od karakteristika se može izdvojiti činjenica da se rotor jedinice mora uvijek okretati istom brzinom, jer s padovima proizvodnja energije postaje gora. Ovo je značajan nedostatak takvih uređaja - sličan efekat se javlja kada su dijelovi istrošeni.
Zanimljivo je znati! Ako se na generator priključi opterećenje, koje će biti niže od radnog, on neće u potpunosti iskoristiti svoju snagu i uzalud će pojesti dio tekućeg goriva.
Na tržištu postoji veliki izbor sličnih jedinica, dizajniranih za različite kapacitete. Veoma su popularni zbog svoje mobilnosti. Istovremeno, upute za upotrebu su izuzetno jednostavne - vlastitim rukama točimo gorivo, pokrećemo motor okretanjem ključa i spajamo ...
Na ovome ćemo, možda, završiti. Namenu i opštu strukturu ovih uređaja analizirali smo što je jednostavnije moguće. Nadamo se da su vam alternator i njegov princip rada postali malo bliži, a uz naš prijedlog poželjet ćete uroniti u fascinantan svijet elektrotehnike.
Električna oprema svakog vozila uključuje generator- uređaj koji pretvara mehaničku energiju primljenu od motora u električnu energiju. Zajedno sa regulatorom napona naziva se generatorski set. Alternatori se ugrađuju na moderne automobile. Oni u najvećoj mjeri ispunjavaju zahtjeve.
Zahtjevi za generator:
- izlazni parametri generatora moraju biti takvi da do progresivnog pražnjenja baterije ne dođe ni u jednom načinu vožnje vozila;
- napon u mreži vozila koji napaja generator mora biti stabilan u širokom rasponu promjena brzine i opterećenja.
Princip rada generatora i njegov temeljni dizajn isti su za sve automobile, razlikuju se samo u kvaliteti izrade, dimenzijama i lokaciji spojnih čvorova.
Glavni dijelovi generatora:
- Remenica- služi za prijenos mehaničke energije od motora do osovine generatora pomoću remena;
- Kućište generatora sastoji se od dva poklopca: prednjeg (sa strane remenice) i stražnjeg (sa strane kliznih prstenova), predviđenih za montažu statora, ugradnju generatora na motor i postavljanje ležajeva (nosača) rotora. Zadnji poklopac sadrži ispravljač, sklop četkice, regulator napona (ako je ugrađen) i eksterne terminale za povezivanje na sistem električne opreme;
- Rotor- čelična osovina s dvije čelične čahure kpyuvo oblika smještene na njoj. Između njih nalazi se pobudni namotaj čiji su vodovi spojeni na klizne prstenove. Generatori su opremljeni pretežno cilindričnim bakrenim kliznim prstenovima;
- Stator- paket od čeličnih limova u obliku cijevi. U njegovim žljebovima nalazi se trofazni namotaj, u kojem se stvara snaga generatora;
- Montaža sa ispravljačkim diodama- kombinuje šest snažnih dioda, utisnute u tri u pozitivnom i negativnom hladnjaku;
- Regulator napona- uređaj koji održava napon mreže vozila u okviru propisanih granica pri promjeni električnog opterećenja, brzine rotora alternatora i temperature okoline;
- Sklop četke- plastična konstrukcija koja se može skinuti. Ima četke s oprugom u kontaktu sa prstenovima rotora;
- Zaštitni poklopac za diodni modul.
Šematski dijagram agregata:
1. Prekidač za paljenje;
2. Kondenzator za suzbijanje smetnji;
3. Punjiva baterija;
4. Lampa-indikator zdravlja generatora;
5. Pozitivne diode energetskog ispravljača;
6. Negativne diode energetskog ispravljača;
7. Diode pobudnog namotaja;
8. Namotaji tri faze statora;
9. Pobudni namotaj (rotor);
10. Sklop četke;
11. Regulator napona;
B + Izlaz generatora "+";
B- "Masa" generatora;
D + Terensko napajanje, referentni napon za regulator napona.
Generator je baziran na efektu elektromagnetne indukcije. Ako u zavojnicu, na primjer, napravljenu od bakrene žice, probije magnetni tok, onda kada se promijeni, na priključcima zavojnice se pojavljuje električni napon, proporcionalan brzini promjene magnetskog fluksa. Obrnuto, za formiranje magnetskog fluksa dovoljno je proći električnu struju kroz zavojnicu. Dakle, da bi se dobila izmjenična električna struja, potrebni su izvor izmjeničnog magnetskog polja i zavojnica iz koje će se naizmjenični napon direktno ukloniti.
Formiraju se pobudni namotaj sa sistemom polova, osovinom i kliznim prstenovima rotor, njegov najvažniji rotirajući dio, koji je izvor naizmjeničnog magnetnog polja.
Rotor generatora 1. osovina rotora;
2. stupovi rotora;
3. pobudni namotaj;
4. klizni prstenovi.
Sistem polova rotora ima rezidualni magnetni fluks, koji je prisutan čak iu odsustvu struje u namotaju polja. Međutim, njegova vrijednost je mala i sposobna je osigurati samopobudu generatora samo pri prevelikim brzinama. Stoga, za početno magnetiziranje rotora, mala struja se propušta kroz njegov namotaj iz baterije, obično kroz lampu za praćenje performansi generatora. Jačina ove struje ne bi trebala biti prevelika da ne bi ispraznila bateriju, ali ni premala da bi se generator mogao pobuđivati već u praznom hodu motora. Na osnovu ovih razmatranja, snaga ispitne lampe je obično 2 ... 3 vata. Nakon što napon na namotajima statora dostigne radnu vrijednost, lampa se gasi, a pobudni namotaj se napaja iz samog generatora. U ovom slučaju, generator radi na samopobudu.
Izlazni napon se uklanja iz namotaji statora... Kada se rotor okreće suprotno zavojnicama namotaja statora, naizmjenično se pojavljuju "sjeverni" i "južni" pol rotora, odnosno mijenja se smjer magnetskog fluksa koji prodire u zavojnicu statora, što uzrokuje pojavu naizmjeničnog napona u njemu. Frekvencija ovog napona zavisi od brzine rotacije rotora generatora i broja njegovih parova polova.
Stator generatora
1. namotaj statora;
2. namotavanje zaključaka;
3. magnetsko kolo.
Namotaj statora je trofazni. Sastoji se od tri odvojena namotaja, koja se nazivaju fazni namoti ili jednostavno faze, namotana prema određenoj tehnologiji na magnetskom kolu. Napon i struje u namotima su pomjerene jedna u odnosu na drugu za trećinu perioda, tj. 120 električnih stepeni kao što je prikazano.
Oscilogrami faznih napona namotaja
U 1, U 2, U 3 - napon namotaja;
T - period signala (360 stepeni);
F - fazni pomak (120 stepeni).
Fazni namotaji mogu biti povezani zvijezdom ili trouglom. 
Vrste povezivanja namotaja
1. "zvijezda";
2. "trougao".
Kada je spojen u "trokut", struja u svakom od namotaja je 1,7 puta manja od struje koju daje generator. To znači da je uz istu struju koju dovodi generator, struja u namotajima kada je spojena na "trokut" mnogo manja od struje "zvijezde". Stoga se u generatorima velike snage često koristi "trokut" veza, jer se pri manjim strujama namotaji mogu namotati tanđom žicom, koja je tehnološki naprednija. Tanja žica se također može koristiti za spajanje zvijezda. U ovom slučaju, namotaj je napravljen od dva paralelna namotaja, od kojih je svaki spojen u "zvijezdu", odnosno dobije se "dvostruka zvijezda".
Ugrađena mreža automobila zahtijeva stalno napajanje napona. Stoga, namotaj statora napaja mrežu vozila preko ispravljača ugrađenog u generator. Ispravljač za trofazni sistem, sadrži šest energetskih poluvodičkih dioda, od kojih su tri povezane na "+" terminal generatora, a ostale tri na "-" ("uzemljenje") terminal. Poluvodičke diode su u otvorenom stanju i ne pokazuju značajan otpor prolasku struje kada se na njih primjenjuje napon u smjeru naprijed i praktički ne propuštaju struju pri obrnutom naponu. Treba napomenuti da izraz "ispravljačka dioda" ne krije uvijek poznati dizajn, koji ima kućište, vodove itd. ponekad je to samo poluvodički silicijumski spoj zapečaćen na hladnjaku.
Montaža sa ispravljačkim diodama
1.naponske diode;
2. dodatne diode;
3. hladnjak.
Mnogi proizvođači, kako bi zaštitili elektronske komponente automobila od napona, zamjenjuju diode energetskog mosta zener diodama. Razlika između zener diode i ispravljačke diode je u tome što kada se na nju dovede napon u suprotnom smjeru, ona ne propušta struju samo do određene vrijednosti ovog napona, koja se naziva stabilizacijski napon. Obično u energetskim zener diodama, napon stabilizacije je 25 ... 30 V. Kada se ovaj napon postigne, zener diode "probijaju", odnosno počinju da propuštaju struju u suprotnom smjeru, iu određenim granicama promjena jačine ove struje, napon na zener diodi, a samim tim i na izlazu "+" generatora ostaje nepromijenjen, ne dostižući opasne vrijednosti za elektronske komponente. Svojstvo zener diode da održava konstantan napon na svojim terminalima nakon "kvara" također se koristi u regulatorima napona.
Kao što je gore navedeno, naponi na namotajima se mijenjaju duž krivih bliskih sinusoidi i u nekim trenucima su pozitivni, u drugim negativni. Ako se pozitivni smjer napona u fazi uzme duž strelice usmjerene na nultu tačku namotaja statora, a negativan od nje, tada, na primjer, za trenutak t kada napon druge faze nema, prva faza je pozitivna, a treća negativna. Smjer faznih napona odgovara strelicama prikazanim na slici.
Smjer struja u namotajima i ispravljaču generatora
Struja kroz namote, diode i opterećenje će teći u smjeru ovih strelica. Uzimajući u obzir sve druge trenutke u vremenu, lako je osigurati da u trofaznom sistemu napona koji nastaje u namotajima faza generatora, diode energetskog ispravljača idu iz otvorenog u zatvoreno i natrag na takav način da struja u opterećenju ima samo jedan smjer - od "+" terminala generatorske instalacije do njegovog izlaza "-" ("masa"), odnosno da u opterećenju teče konstantna (ispravljena) struja.
U značajnom broju tipova generatora, pobudni namotaj je spojen na vlastiti ispravljač, sastavljen na tri diode. Ova veza namotaja polja sprečava da struja pražnjenja akumulatora teče kroz njega kada motor automobila ne radi. Ispravljačke diode namota polja rade na sličan način, napajajući ovaj namotaj ispravljenom strujom. Štoviše, ispravljač uzbudnog namota također uključuje 6 dioda, od kojih su tri zajedničke s ispravljačem snage (negativne diode). Struja pobude je znatno manja od struje koju generator dovodi do opterećenja. Stoga se male diode niske struje za struju ne veću od 2 A koriste kao diode uzbudnog namota (za usporedbu, diode energetskog ispravljača omogućuju protok struje do 25 ... 35 A).
Ako je potrebno povećati snagu generatora, koristi se dodatna ruka ispravljača. 
Takav ispravljački krug se može odvijati samo kada su namoti statora spojeni na "zvijezdu", budući da se dodatna ruka napaja iz "nulte" tačke "zvijezde". Kada bi se fazni naponi mijenjali čisto sinusno, ove diode uopće ne bi učestvovale u procesu pretvaranja naizmjenične struje u jednosmjernu. Međutim, u stvarnim generatorima, oblik faznih napona se razlikuje od sinusoidnog. To je zbir sinusoida, koji se nazivaju harmonijske komponente ili harmonici - prvi, čija se frekvencija poklapa sa frekvencijom faznog napona, i najviši, uglavnom treći, čija je frekvencija tri puta veća od prve. .
Pravi oblik faznog napona kao zbir dva harmonika:
1.fazni napon namotaja;
2. prvi harmonik;
3. treći harmonik;
Iz elektrotehnike je poznato da u linijskom naponu, odnosno naponu koji se dovodi do ispravljača i ispravlja, treći harmonik nedostaje. To je zbog činjenice da se treći harmonici svih faznih napona poklapaju u fazi, odnosno da istovremeno postižu iste vrijednosti i istovremeno se međusobno balansiraju i poništavaju u linijskom naponu. Dakle, treći harmonik je prisutan u faznom naponu, ali ne i u linearnom naponu. Posljedično, snagu koju razvija treći harmonik faznog napona potrošači ne mogu koristiti. Da bi se iskoristila ova snaga, dodaju se diode, spojene na nultu tačku faznih namotaja, odnosno na tačku na koju utiče dejstvo faznog napona. Dakle, ove diode samo ispravljaju napon trećeg harmonika faznog napona. Upotreba ovih dioda povećava snagu generatora za 5 ... 15% pri brzini većoj od 3000 min -1.
Napon generatora bez regulatora jako ovisi o frekvenciji rotacije njegovog rotora, magnetnom fluksu koji stvara pobudni namotaj, a samim tim i o jačini struje u ovom namotu i količini struje koju daje generator potrošačima. Što je veća frekvencija rotacije i jačina struje pobude, što je veći napon generatora, što je veća jačina struje njegovog opterećenja, to je ovaj napon manji. Funkcija regulator napona je stabilizacija napona kada se brzina i opterećenje mijenjaju zbog utjecaja na struju pobude. Ranije su korišteni regulatori vibracija, a zatim kontaktni tranzistorski. Ove dvije vrste regulatora sada su potpuno zamijenjene elektronskim.
Izgled elektronskih regulatora napona
Dizajn elektronskih poluvodičkih regulatora može biti različit, ali princip rada je isti za sve regulatore. Naravno, možete promijeniti struju u krugu pobude uvođenjem dodatnog otpornika u ovo kolo, kao što je urađeno u prethodnim regulatorima napona vibracije, ali ova metoda je povezana s gubitkom snage u ovom otporniku i ne koristi se u elektroničkim regulatori. Elektronski regulatori mijenjaju pobudnu struju uključivanjem i isključivanjem pobudnog namotaja iz mreže napajanja, dok se relativno trajanje vremena uključivanja pobudnog namotaja mijenja. Ako je za stabilizaciju napona potrebno smanjiti pobudnu struju, vrijeme za uključivanje pobudnog namota se smanjuje, ako ga je potrebno povećati, ono se povećava.
Nedostatak date varijante povezivanja regulatora je što regulator održava napon na "D+" terminalu generatora, a potrošači, uključujući i akumulatorsku bateriju, su povezani na "B+" terminal. Osim toga, s ovom aktivacijom, regulator ne opaža pad napona u spojnim žicama između generatora i akumulatora i ne prilagođava napon generatora kako bi kompenzirao ovaj pad. Ovi nedostaci su eliminisani u sljedećem kolu, gdje se napon dovodi na ulazno kolo regulatora iz čvora gdje treba da se stabilizuje, obično je to "B+" terminal generatora. 
Neki regulatori napona imaju svojstvo termičke kompenzacije - promjene napona koji se dovodi do baterije, ovisno o temperaturi zraka u motornom prostoru za optimalno punjenje baterije. Što je temperatura zraka niža, to se više napona mora dovesti do baterije i obrnuto. Vrijednost termičke kompenzacije doseže do 0,01 V na 1 ° C.
