Генератор электрический постоянного тока – 17. Генераторы переменного и постоянного электрического тока. Конструкция и области применения. Лещинский.

Содержание

Электрический генератор постоянного тока

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 постоянного тока – это электрическая машина, производящая напряжение постоянной величины.

За этим вполне банальным определением кроется очень сложное устройство, являющееся практически совершенством технической мысли. Ведь с момента изобретения в конце XIX века устройство генератора постоянного тока не претерпело существенных изменений.

Никакая энергия не возникает просто так, ниоткуда. Она — всегда порождение другой силы. Это касается и электрического тока. Чтобы он возник, нужно магнитное поле, позволяющее использовать эффект электромагнитной индукции — возбуждение ЭДС во вращающемся проводнике.

Принцип работы генератора постоянного тока

Если к концам петли проводника, внутри которой вращается постоянный магнит, подключить нагрузку, то в ней потечет переменный ток. Произойдет это потому, что полюса магнита меняются местами. На этом эффекте основан принцип работы генераторов переменного тока, являющихся братьями-близнецами машин постоянного напряжения.

Вся хитрость, благодаря которой получаемый ток не меняет направления, заключается в том, чтобы успевать коммутировать точки подключения нагрузки с той же скоростью, с какой вращается магнит. Осуществить эту задачу может только коллектор – особое устройство, состоящее из нескольких токопроводящих секторов, разделенных диэлектрическими пластинами. Оно закрепляется на якоре электрической машины и вращается синхронно с ним.

Съем электрической энергии с якоря осуществляется щетками – кусочками графита, имеющего высокую электропроводность и низкий коэффициент трения скольжения. В тот момент, когда токопроводящие сектора коллектора меняются местами, индуцируемая ЭДС становится нулевой, но изменить знак она не успевает, поскольку щетка передана токосъемному сектору, подключенному к другому концу проводника.

Как находить возможные неисправности генераторов и чинить их — подскажет подробная инструкция.

В результате, на выходе устройства получается пульсирующее напряжение одной величины. Чтобы сгладить пульсацию напряжения используется несколько якорных обмоток. Чем их больше, тем меньше броски напряжения на выходе генератора. Количество токосъемных секторов на коллекторе всегда в два раза больше, чем обмоток якоря.

Съем генерируемого напряжения с обмотки якоря, а не статора, является коренным отличием машины постоянного тока от переменного. Это же предопределило и их существенный недостаток: потери на трение между щетками и коллектором, искрение и нагрев.

Выясняем, как устроен агрегат

Как любая электрическая машина, генератор постоянного тока состоит из якоря и статора.

Якорь собирается из стальных пластин с углублениями, в которые укладываются обмотки. Их концы подсоединяются к коллектору, состоящему из медных пластин, разделенных диэлектриком. Коллектор, якорь с обмотками и вал электрической машины после сборки становятся единым целым.

Статор генератора является одновременно и его корпусом, на внутренней поверхности которого закрепляется несколько пар постоянных или электрических магнитов. Обычно используются электрические, сердечники которых могут быть отлиты вместе с корпусом (для машин малой мощности) или набраны из металлических пластин.

Также на корпусе предусматривается место для крепления токосъемных щеток.
В зависимости от количества полюсов магнитов на статоре меняется и количество графитовых элементов. Сколько пар полюсов, столько и щеток.

Типы подключения электрических магнитов статора

Генераторы постоянного тока различаются по типу подключения электрических магнитов статора. Они могут быть:

  • с независимым возбуждением;
  • параллельным;
  • последовательным.

При независимом возбуждении электрические магниты статора подключаются к автономному источнику постоянного тока. Обычно это делается через реостат. Достоинством такой схемы является возможность регулировки генерируемой электрической мощности в широких пределах. Недостатком – необходимость иметь дополнительный источник питания.

Остальные два способа являются частными случаями самовозбуждения генератора, которое возможно при небольшом остаточном магнетизме статора. При параллельной работе генератора постоянного тока электромагниты статора питаются частью генерируемого напряжения. Это самая распространенная схема.

С принципами работы симисторов познакомит эта статья. Как на таких полупроводниках собрать регулятор мощности, можно узнать тут.

При последовательном возбуждении цепь электромагнитов включается последовательно с нагрузочной цепью якоря. Величина тока, протекающего по электромагнитам, существенно зависит от нагрузки генератора. Поэтому такая схема используется только для подключения тяговых двигателей постоянного тока, которые при торможении переходят в режим генерации.

Применяется и смешанная схема подключения обмотки возбуждения – параллельно-последовательная. Для этого на каждом полюсе электромагнита должно быть две изолированные обмотки (включаемая последовательно обычно состоит всего из двух–трех витков). Такие электрические машины применяются в том случае, если требуется ограничить ток короткого замыкания в нагрузке. Например, в мобильных сварочных агрегатах.
Наличие коллекторно-щеточного узла существенно усложняет конструкцию электрической машины. Кроме того, передача генерируемой энергии через него осуществляется с большими потерями и физическими нагрузками. Поэтому, там где это возможно, машины постоянного тока заменяют асинхронными генераторами с выпрямительным мостом. Таковы, например, все автомобильные источники электроэнергии.

Устройство и принцип работы генератора постоянного тока на видео

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.

устройства переменного и постоянного тока

Генераторы электрического токаЭлектрический генератор — аппарат, основная работа которого заключается в переработке механической энергии в электроэнергию. В роли источника энергии может быть пар, вода, двигатель внутреннего сгорания, ветер и др. Эта установка может пригодиться в местности, где порой происходит перебой питания, его также можно попросту взять с собой на природу.

Немного истории

Генераторы постоянного токаПервым электрогенератором, который мог производить ток для промышленности, была динамо-машина. Ее работа основывалась на законах электрического магнетизма для переработки механической энергии в постоянный пульсирующий ток. Мощность вырабатывалась с помощью механического коммутатора. Автором аппарата стал Ипполит Пикси в ХIX веке.

Динамо-машина стала отправной точкой для изобретения таких приборов, как генератор переменного тока, двигатель постоянного тока, роторный преобразователь и др.

Виды генераторов

Электрические генераторыКак бы далеко человек ни находился от благ цивилизации, всегда можно пользоваться электричеством благодаря электрическим генераторам. Они бывают однофазными или трехфазными в зависимости от производимого тока. В однофазных выход напряжения стандартный — 220 B, частота — 50 Гц. Во втором варианте выход напряжения — 330 В, частота — аналогичная однофазному.

Частота и выход напряжения поспособствуют бесперебойной работе электрических бытовых приборов и инструментов. Сами генераторы в зависимости от источника энергии могут работать на бензине, дизеле, газе или же на солнечной, ветряной и водяной энергии.

Бензиновые генераторы

Как работают генераторы на топливеБензиновый электрогенератор — топливное устройство, работающее автономно. Для его работы понадобится, как можно догадаться, бензин, расход которого составляет 500 мл для выработки одного киловатта в час. Конечно, этот показатель может меняться в зависимости от мощности прибора.

Работает аппарат просто: нужно залить топливо в бак, откуда оно попадет в камеру внутреннего сгорания. Искра зажигает смесь. Энергия, вырабатываемая при горении, преобразуется в электрический ток. Бензиновый генератор почти не используется в роли самостоятельного источника питания, так как ему попросту не хватает мощности. Его можно активно применять для освещения участка, различных площадок.

По способу перемещения бензиновые аппараты могут быть передвижными и стационарными. Что касается используемого топлива, то это могут быть такие марки бензина: АИ-92, АИ-95 с добавлением масла, АИ-76.

Дизельные устройства

Принцип работы генератора В основном на рынке дизельных электрогенераторов продаются однофазные варианты мощностью 5 кВт, напряжением 220 В и частотой тока 50 Гц. Эти параметры стандартны для бытовых приборов. Если нужны более мощные генераторы, то существуют аппараты с мощностью 10 кВт.

Для поддержания стабильного напряжения и достаточного запаса мощности производители рекомендуют дизельный синхронный генератор с мощностью 5,5 кВт. Разброс показателей напряжения у такого устройства колеблется в пределах 5% от номинального. Это позволяет подключать приборы, чувствительные к скачкам напряжения. Использование асинхронного 6 кВт аппарата не позволяет присоединять чувствительные устройства, так как погрешность стабилизации здесь достигает 10%.

Газовые аппараты

Газовый электрогенератор — высокотехнологичный аппарат, предназначенный для выработки электрической энергии. Механизм работы заключается в следующем: путем сгорания топлива вырабатывается механическая энергия, которая затем замещается электрической. Основные достоинства:

  • Бензиновый генератор Безопасность для экологии. Итогом горения газа являются безвредные компоненты, не содержащие копоти и токсических отходов.
  • Экономичность. Цена энергии, вырабатываемой генератором, ниже, чем при работе с бензиновым устройством.
  • Автоматизированная подача топлива. Это значит, что нет необходимости постоянно доливать бензин или дизтопливо, достаточно подключиться к центральной магистрали газоснабжения.
  • Автозапуск. Ничего не нужно подключать и отключать, потому что система снабжена автоматикой. Стоит обратить внимание на то, что генератор должен находиться только в теплом помещении, иначе зимой он не включится.

Существуют у газовых генераторов и недостатки, например, чтобы подключить аппарат к центральному газоснабжению, придется получить кучу разрешений и потратить немало финансов. Кроме того, для подключения нужны особые навыки, так как технология требует особых мер безопасности. Ведь газ может взорваться, а газовый электрогенератор непростой по своему устройству.

Правила выбора

Большой выбор генераторовВ настоящее время создаются устройства, автоматизирующие некоторые пункты работы — это, например, устройства видеонаблюдения, контроля и управление процессом генерации. Эти средства анализируют качество тока на выходе.

Чтобы правильно подобрать аппарат, необходимо узнать и сложить используемые мощности всех одновременно включаемых устройств. Как и в бензиновом варианте, необходимо брать немного с запасом. Лучше всего подойдут генераторы с мощностью 5 кВт.

Мобильный генератор

Приобретая аппарат, следует знать, что он не должен работать все время на максимальной мощности. Длительное время работы на пределе может заметно истощить моторесурс. Рекомендуемая нагрузка должна составлять 75% от максимума.

Бестопливный аппарат своими руками

Какой генератор лучшеВ конце XIX века Никола Тесла изобрел систему переменного тока, которая применяется и сегодня. Задача ученого заключалась в конденсировании энергии, находящейся между Землей и верхним слоем атмосферы. Затем — получение электрического тока из полученной энергии.

Незамысловатый прибор можно собрать своими руками. Для этого необходимо найти пару катушек без сердечника. Первичная обмотка делается из 3−10 витков толстого провода. Вторичная обмотка включает в себя уже около 1 тыс. витков. При создании бестопливного генератора основная сложность заключается в создании первичной обмотки. Соорудить генератор электричества несложно, но затратно. Для начала нужно взять любой источник напряжения (не меньше 1,5 киловольт) и присоединить к конденсатору. Порядок работы:

  • Соединить имеющийся источник на нужное напряжение к конденсатору.
  • Далее необходимо создать диодный мост, потому что емкость конденсатора немалая.
  • Подключить конструкцию через искровой промежуток к первичному слою обмотки.

Детали генераторов

Оголенные провода важно направить в одну сторону. Расстояние между ними нужно регулировать путем сгибания проволоки провода. В пиковом состоянии напряжение всегда выше начального, потому что ток переменный. Для создания второго слоя обмотки достаточно 150 витков. При корректном выполнении работ должен получиться разряд в один сантиметр (при сближении катушек). При разведении их врозь появится дуга. Расположенный снизу вывод катушки важно заземлить в обязательном порядке.

Из-за лимитизированной емкости конденсатора настройка схемы идет путем регулировки сопротивления первого слоя обмотки. При этом изменяется точка подключения. Если регулировка проведена успешно, то верхняя половина второго слоя обмотки будет иметь довольно-таки высокое напряжение.

Существует еще один способ создать генератор электрического тока. Для этого необходимы следующие элементы: фольга из алюминия, конденсатор с напряжением до 400 вольт, прут металлический, резистор, провода, лист ДСП. Процесс создания совсем несложный. Первым делом нужно забить прут в землю. Далее закрепить один конец провода к пруту, второй — к конденсатору. Закрепить фольгу к листу картона или ДСП и подсоединить к проводу, который идет к конденсатору. Запаять ограничительный резистор напрямую к конденсатору.

При самостоятельном изготовлении бестопливного генератора важно соблюдать технику безопасности.

17. Генераторы переменного и постоянного электрического тока. Конструкция и области применения. Лещинский.

В настоящее время на отечественных автомобилях устанавли­вают генераторы переменного тока. Это объясняется их большей надежностью, меньшей массой и способностью обес­печивать получение номинального на­пряжения и мощности при меньшей ча­стоте вращения коленчатого вала двига­теля. Однако большое количество авто­мобилей, работающих в автохозяй­ствах, имеют генераторы постоянного тока, а ряд зарубежных фирм продол­жает выпускать автомобили с такими генераторами.

Генератор постоянного тока (рис. 1,а) состоит из двух основных частей: неподвижного корпуса (статора), в ко­тором создается магнитное поле, и вращающегося в корпусе якоря 1 с обмот­ками, в которых индуцируется ЭДС. В каждой секции обмотки якоря ЭДС меняется по величине и направлению в зависимости от положения секции в магнитном поле.

Концы секции под­ключены к двум изолированным диаме­трально расположенным на коллекторе 2 пластинам (ламелям). При определен­ном положении секции ламели подходят к двум неподвижным медно-графитовым щеткам, снимающим напряжение с данной секции. Таким образом, к щет­кам всегда проводится напряжение, по­стоянное по величине и направлению. Магнитное поле создается •электро­магнитами. Обмотки электромагнитов, которые называются обмотками возбу­ждения 3, питаются током, вырабаты­ваемым генератором. Концы обмотки возбуждения подключены к щеткам ге­нератора 4 и 5, т. е. параллельно обмот­кам якоря. Такие генераторы называют­ся генераторами с параллельным само­возбуждением (шунтовыми). В начале работы генератора, пока ток в обмот­ках возбуждения отсутствует, магнитное поле, в котором вращается якорь, со­здается за счет остаточного магнетизма в сердечниках электромагнитов.

Генератор переменного тока (рис. 2,6)состоит также из двух основных частей: статора с неподвижной обмот­кой, в которой индуцируется пере­менный ток. и ротора, создающего под­вижное магнитное поле. Полюсы рото­ра 10 поочередно проходят мимо непо­движных катушек, размещенных в пазахс внутренней стороны корпуса генерато­ра. При этом в сердечниках катушек, расположенных с внутренней стороны корпуса генератора, изменяется напра­вление магнитного потока, а следова­тельно, и направление индуцируемой в катушке ЭДС. Обычно число полюсов магнита на роторе и число катушек в корпусе такое, которое необходимо для получения трехфазного тока. У трехфазных генераторов обмотки ча­сто имеют одну общую точку — в ней соединяются их концы. Такая схема со­единения называется «звезда», а общая точка обмоток — «нулевой». Вторые концы 1—3 обмоток присоединяют к двухполупериодному выпрямителю. Магнитное поле ротора может созда­ваться постоянным магнитом или элек­тромагнитом. В последнем случае к об­мотке возбуждения электромагнита не­обходимо подводить постоянное напря­жение. Применение в роторе электро­магнитов усложняет конструкцию гене­ратора, так как требуется подводить напряжение к вращающейся детали, однако в этом случае возможно регулиро­вание напряжения при изменении ча­стоты вращения ротора.

Рис 1. Электрическая схема генератора

а-постоянного тока, б-переменного тока с постоянным магнитом

1-якорь, 2-коллектор,3-обмотка возбуждения,

4 и 5-щетки,6-регулятор напряжения,7-9-выводы обмотки

10-магнитный ротор, Я и Ш-клеммы

При использовании генераторов по­стоянного тока необходимо также огра­ничивать максимальную силу тока, чтобы защитить генератор от перегру­зок и отключать батарею от генерато­ра, если напряжение на его клеммах ни­же, чем на клеммах аккумуляторной батареи, чтобы батарея не разряжалась через обмотки генератора. Эти функции выполняют соответственно ограничи­тель тока и реле обратного тока.

Для регулирования напряжения гене­раторов используют вибрационные ре­ле, контактно-транзисторные и транзи­сторные регуляторы.

Регулирование напряжения генерато­ров постоянного тока осуществляется с помощью электромагнитных вибра­ционных реле. Обычно три электромаг­нитных реле, осуществляющих соответ­ственно регулирование напряжения, ограничение максимальной силы тока и отключение батареи от генератора при неработающем генераторе, объеди­няют в один блок, называемый реле-ре­гулятором.

В генераторах переменного тока с ро­стом частоты вращения ротора увеличи­вается частота изменения направления тока. Это приводит к увеличению ин­дуктивного сопротивления фазовых об­моток. Поэтому при частотах вращения ротора, обеспечивающих получение максимальной мощности генератора, сила тока не может превысить предель­ной величины. Это свойство генерато­ров переменного тока называют свой­ством «саморегулирования». Вследствие этого при применении генераторов переменного тока отпадает необходи­мость в ограничителях тока. Так как выпрямитель пропускает ток только в одном направлении — от генератора к аккумуляторной батарее, то отпадает необходимость и в реле обратного тока.

Генераторы переменного тока имеют ряд преимуществ по сравнению с генераторами постоянного тока. Ротор генератора переменного тока может вра­щаться с большей частотой, чем якорь генератора постоянного тока. При большой частоте вращения якоря гене­ратора постоянного тока ухудшается контакт между щетками и ламелями коллектора вследствие колебаний щеток при скольжении их по коллектору. Кро­ме того, под действием центробежных сил возможен выход обмоток из пазов якоря.

Щетки обмотки возбуждения генера­тора переменного тока скользят по сплошному кольцу, поэтому возможна работа с большей частотой вращения, а обмотка возбуждения надежно закре­плена под звездочками. Это позволяет увеличить передаточное число а приво­де от коленчатого вала двигателя к ге­нератору, а следовательно, напряжение на клеммах генератора переменного тока достигает номинальной величины при меньшей частоте вращения коленчатого вала, чем в генераторах постоянно­го тока. При этом уменьшается продол­жительность питания потребителей то­ком аккумуляторной батареи, улуч­шаются условия ее работы, а срок службы увеличивается.

Щеточный узел генератора перемен­ного тока более долговечен, так как щетки скользят по сплошному кольцу и через них проходит лишь ток возбу­ждения. У генератора постоянного тока щетки соприкасаются с коллектором, состоящим из отдельных ламелей, и че­рез щетки проходит ток нагрузки. Та­ким образом, генераторы переменного тока более надежны, а объем их техни­ческого обслуживания меньше, чем у ге­нераторов постоянного тока. Кроме то­го, генераторы переменного тока при той же мощности имеют меньшие габа­ритные размеры и массу по сравнению с генераторами постоянного тока.

Где применяются генераторы постоянного тока

1 октября 2014      Освещение

Генераторами постоянного тока называются устройства, преобразующие энергию механического типа в электроэнергию. В основе их устройства лежит принцип электромагнитной индукции — в движущемся проводнике под воздействием магнитного поля наводится ЭДС.

автономное электроснабжение

 

Генераторы способны производить электрический ток различных значений: постоянный и переменный. Генератор постоянного тока индуцирует переменный ток в обмотке своего якоря, впоследствии впоследствии преобразующийся в коллекторе в постоянный ток. Недостатком выпрямления тока при помощи коллектора является значительный износ его щеток, особенно при высокой скорости вращения якоря генератора.

Их мощность в энергоемких производствах может достигать свыше 10 000 кВт.

 

Где применяются генераторы постоянного тока

 

Основной сферой применения генератора постоянного тока постоянного тока являются заводы и фабрики, строительные площадки, предприятия металлургической и электрохимической промышленности, на тепловозах и судах, для электрической сварки, в конструкциях синхронных машин и т.д. Предпочтение устройствам, производящим постоянный ток, отдается по причине их компактных размеров и высокой надежности несложной схемы, что позволяет увеличить срок их эксплуатации.

В городском электротранспорте (трамваях и троллейбусах) используются тяговые генераторы, работающие как двигатели и генераторы постоянного тока.

Низковольтные генераторы пригодны для освещения самолетов, поездов и автомобилей, а также для зарядки аккумуляторов.

В отдельных случаях машины постоянного тока используются как тахогенераторы, индукторы для проверки изоляции, при взрывных работах в качестве элементов запальных машин.

 

Генераторы постоянного тока широко применяются в установках типа двигатель-генератор для преобразования переменного тока в постоянный с конечной целью питания электродвигателей и прочих нужд в заводских условиях и в лабораториях.

Электрические генераторы для дома и дачи, устройство и принцип работы электрогенераторов различных типов

Электрогенераторы

Автономные электрические станции или электрогенераторы могут служить в быту для решения следующих задач:

  • снабжение электрическим током на постоянной основе жилых домов или дач при отсутствии возможности или нецелесообразности использования централизованных электросетей;
  • обеспечение резервного электропитания в периоды отключения электроэнергии;
  • применение в качестве мобильного источника электричества во время походов, отдыха на природе, охоты и рыбалки, поездок на дачу.

В зависимости от того, для какой из названных целей предназначается выбираемый электрогенератор, к нему предъявляются различные требования.

Генератор, обеспечивающий постоянное электропитание дома, дачи, электроники котла на газе, должен обладать мощностью, с некоторым запасом покрывающей суммарное потребление всего электрооборудования.

Электрогенератор для дома должен быть приспособлен для длительной постоянной работы без остановок и иметь повышенный эксплуатационный ресурс.

Таким условиям отвечают стационарные электрогенераторы, оборудованные жидкостной системой охлаждения.

При обеспечении резервного питания дома, дачи или электрооборудования газового котла, требования к ресурсу и продолжительности работы генератора не столь высоки. В этих случаях достаточно нескольких часов непрерывной работы с последующим охлаждением. Для этой цели подходят компактные генераторы с воздушным охлаждением.

Мощность резервного электрогенератора для дома, дачи или котла отопления может быть выбрана с таким расчётом, чтобы обеспечить питанием только самое необходимое электрооборудование – освещение дома, дачи, придомовой территории (полностью или частично), телевизионную и радиоаппаратуру, компьютеры, электрику газовых котлов и циркуляционные насосы.

Электрогенераторы, предназначенные для использования в походах и поездках на дачу, в первую очередь выбираются по габаритам и весу. Электрогенератор для дачи должен удобно размещаться в багажнике легкового автомобиля, не занимая слишком много места и быть удобными для ручной переноски.

РАЗНОВИДНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ГЕНЕРАТОРОВ ПО ТИПАМ ПРИВОДНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Для привода автономных электрогенераторов, использующихся на постоянной основе в доме или на даче, применяются двигатели внутреннего сгорания различной конструкции.

По виду используемого топлива, встречаются следующие их разновидности:

  • бензиновые;
  • дизельные;
  • газовые.

Бензиновые.

Наиболее часто используются с резервными электрогенераторами малой и средней мощности для дома, котла или дачи. Объясняется это их относительной компактностью по сравнению с дизельными машинами и более широкой доступностью топлива по сравнению с работающими на газе.

В стационарных электростанциях большой мощности для постоянного функционирования дома применяются редко, так как проигрывают дизельным и газовым установкам по экономическим показателям.

Дизельные.

Такими двигателями чаще оснащаются мощные стационарные электрогенераторы для постоянного питания дома (в том числе котла отопления). Хотя, безусловно, они представлены и в сегменте установок средней и малой мощности.

Сравнительно небольшое количество компактных и мобильных моделей в продуктовой линейке дизельных станций объясняется особенностями этого вида двигателей.

Они имеют больший вес и габариты в расчёте на 1 кВт мощности по сравнению с бензиновыми или газовыми. Кроме этого, дизельный двигатель несколько сложнее завести в сильный мороз, для этого обычно используется предварительный подогрев.

Газовые.

По техническим характеристикам этот вид двигателей внутреннего сгорания близок бензиновым, обладая при этом своими особенностями. Машины, сжигающие в процессе работы газ, являются самыми экологически чистыми, что особенно важно при их использовании вблизи жилого дома или дачи.

Вторым и очень важным преимуществом газовых электрогенераторов является самая низкая стоимость 1 киловатт часа вырабатываемой электроэнергии, ввиду относительно низкой цены на природный и сжиженный газ.

Но особенно привлекательной чертой газовых электрогенераторов является возможность их заправки, как природным, так и сжиженным газом.

Во всяком случае, все современные модели могут быть оперативно перестроены под любой вид газообразного топлива.

Это позволяет владельцам частных домов и дач, оборудованных газовыми отопительными котлами использовать такой генератор в качестве резервного, подключив его дома к газовой магистрали на постоянной основе наряду с котлом и адаптировав для функционирования на природном газе. Его же можно взять с собой на дачу, прихватив газовый баллон и перестроив генератор на сжиженный газ.

Таким образом, приобретая только один электрогенератор можно решить две задачи:

  • обеспечить резервное питание отопительного котла, работающего на газе, циркуляционных насосов и хотя бы частично другого электрооборудования в доме или на даче;
  • использовать тот же генератор в комплекте с газовым баллоном в поездках на дачу, рыбалку и т.п.

К некоторым неудобствам газовых электрогенераторов можно отнести определённые сложности с заправкой газовых баллонов, которые необходимо возить вместе с генератором.

Заправка таких баллонов сжиженным газом производится только на специальных зарядных станциях, на автозаправках с газовыми колонками в такой услуге обычно отказывают. Зарядные же станции имеются только в относительно крупных населённых пунктах.

Вне зависимости от применяемого топлива, двигательный привод генераторов может быть следующих видов:

  • двухтактным;
  • четырёхтактным.

При выборе электрогенератора для дома или дачи, а тем более для питания котла отопления, по возможности предпочтение следует отдавать четырёхтактным приводным машинам.

Они обладают более длительным эксплуатационным ресурсом, полноценной системой смазки и мягкой работой. Двухтактные агрегаты для использования в доме или на даче можно рекомендовать только в крайних случаях, как самые бюджетные варианты.

РАЗНОВИДНОСТИ ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Собственно генератор переменного тока, как электрическая машина, имеет две основные конструктивные разновидности:
  • асинхронный;
  • синхронный.

Асинхронные электрогенераторы отличаются более простым устройством. Ротор асинхронной машины имеет короткозамкнутую обмотку, ток в которой возникает только в результате магнитной индукции, т.е. обмотка ротора не имеет гальванической связи с внешними электрическими цепями.

К особенностям работы асинхронных машин относится ярко выраженная зависимость выходного напряжения от частоты оборотов ротора, связанной в свою очередь с нагрузкой по току. Агрегаты такого типа способны функционировать в достаточно малом диапазоне нагрузок, что сужает круг их применения.

С другой стороны, простота конструкции, а именно отсутствие щёточных – коллекторных механизмов для питания роторной обмотки делает эти электрические машины более надёжными в эксплуатации.

Синхронный генератор имеет роторную обмотку, коммутируемую извне. Для этого на валу ротора установлены специальные коллекторные кольца, через скользящие контакты которых с прижимными графитовыми щётками протекает ток возбуждения. Роторная обмотка синхронного генератора называется обмоткой возбуждения.

Напряжение на выводах синхронной машины регулируется путём изменения токового значения возбуждения. Благодаря этому синхронные машины способны сохранять номинальный уровень выходного параметра в широких пределах изменения электрической нагрузки.

Синхронные генераторы обеспечивают более качественное электропитание электроприборов в доме и на даче, а также электроники отопительных котлов.

К их недостаткам следует отнести наличие щёточного механизма, склонного к износу, загрязнению и требующему регулярного технического обслуживания.

Всё сказанное выше относится к электромашинам переменного тока. Это естественно, так как современное электроснабжение использует переменный ток с промышленной частотой 50 Гц. Электрогенераторы постоянного тока в быту могут использоваться практически только в качестве источника для электродуговой сварки.

ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРЫ ИНВЕРТОРНОГО ТИПА

Этот тип генераторов стоит особняком, не вписываясь в классификацию по признаку «синхронный – асинхронный». Здесь применена сравнительно новая инверторная технология, реализованная следующим образом.

Приводной двигатель вращает вал асинхронного генератора, имеющего большое количество пар полюсов. Благодаря этому, на выводах генерируется напряжение повышенной частоты. Далее происходит его выпрямление и передача на инвертор.

Инвертор представляет собой устройство, которое преобразует постоянное напряжение в переменное синусоидальное, имеющее частоту 50 Гц.

Благодаря тому, что работа инвертора управляется микроконтроллером, качество синусоиды на выводах инверторного генератора выше, чем у обычных электрических машин.

По этой причине агрегаты инверторного типа рекомендуются в качестве резервных генераторов для питания электроники газовых котлов отопления, достаточно критичной к качеству напряжения.

Инверторные агрегаты отличает от машин другого типа более высокая экономичность. Достигается экономия следующим образом:

1. В обычных электрических машинах частота вращения ротора напрямую связана с частотой вырабатываемого переменного напряжения. Поэтому обычный генератор независимо от величины нагрузки должен поддерживать номинальные обороты.

2. В инверторных агрегатах частота напряжения формируется при инвертировании и не зависит от скорости вращения ротора. При снижении нагрузки инверторной установки, обороты ротора падают, что обеспечивает экономию топлива на режимах неполной загрузки.

© 2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов


Электрогенератор — это… Что такое Электрогенератор?

Электрогенераторы в начале XX века

Электри́ческий генера́тор — это устройство, в котором неэлектрические виды энергии (механическая, химическая, тепловая) преобразуются в электрическую энергию.

История

До того, как была открыта связь между электричеством и магнетизмом, использовались электростатические генераторы, которые работали на основе принципов электростатики. Они могли вырабатывать высокое напряжение, но имели маленький ток. Их работа была основана на использовании наэлектризованных ремней, пластин и дисков для переноса электрических зарядов с одного электрода на другой. Заряды вырабатывались, используя один из двух механизмов:

  • Электростатическую индукцию
  • Трибоэлектрический эффект, при котором электрический заряд возникал из-за механического контакта двух диэлектриков

По причине низкой эффективности и сложностей с изоляцией машин, вырабатывающих высокие напряжения, электростатические генераторы имели низкую мощность и никогда не использовались для выработки электроэнергии в значимых для промышленности масштабах. Примерами доживших до наших дней машин подобного рода являются электрофорная машина и генератор Ван де Граафа.

Динамо-машина Йедлика

В 1827 венгр Аньош Иштван Йедлик начал экспериментировать с электромагнитными вращающимися устройствами, которые он называл электромагнитные самовращающиеся роторы. В прототипе его униполярного электродвигателя (был завершен между 1852 и 1854) и стационарная и вращающаяся части были электромагнитные. Он сформулировал концепцию динамо-машины по меньшей мере за 6 лет до Сименса и Уитстона, но не запатентовал изобретение, потому что думал, что он не первый, кто это сделал. Суть его идеи состояла в использовании вместо постоянных магнитов двух противоположно расположенных электромагнитов, которые создавали магнитное поле вокруг ротора. Изобретение Йедлика на десятилетия опередило его время.

Диск Фарадея

Диск Фарадея

В 1831—1832 Майкл Фарадей открыл принцип работы электромагнитных генераторов. Принцип, позднее названный законом Фарадея, заключался в том, что разница потенциалов образовывалась между концами проводника, который двигался перпендикулярно магнитному полю. Он также построил первый электромагнитный генератор, названный «диском Фарадея», который являлся униполярным генератором, использовавшим медный диск, вращающийся между полюсами подковообразного магнита. Он вырабатывал небольшое постоянное напряжение и сильный ток.

Конструкция была несовершенна, потому что ток самозамыкался через участки диска, не находившиеся в магнитном поле. Паразитный ток ограничивал мощность, снимаемую с контактных проводов и вызывал бесполезный нагрев медного диска. Позднее в униполярный генераторах удалось решить эту проблему, расположив вокруг диска множество маленьких, распределенных по всему периметру диска, чтобы создать равномерное поле и ток только в одном направлении.

Другой недостаток состоял в том, что выходное напряжение было очень маленьким, потому что образовывался только один виток вокруг магнитного потока. Эксперименты показали, что используя много витков провода в катушке можно получить часто требовавшееся более высокое напряжение. Обмотки из проводов стали основной характерной чертой всех последующих разработок генераторов.

Однако, последние достижения (редкоземельные магниты), сделали возможными униполярные двигатели с магнитом на роторе, и должны внести много усовершенствований в старые конструкции.

Динамо-машина

Основная статья Динамо-машина

Динамо-машина стала первым электрическим генератором, способным вырабатывать мощность для промышленности. Работа динамо-машины основана на законах электромагнетизма для преобразования механической энергии в пульсирующий постоянный ток. Постоянный ток вырабатывался благодаря использованию механического коммутатора. Первая динамо-машина была построена Hippolyte Pixii в 1832.

Пройдя ряд менее значимых открытий динамо-машина стала прообразом из которого появились дальнейшие изобретения, такие как двигатель постоянного тока, генератор переменного тока, синхронный двигатель, роторный преобразователь.

Динамо-машина состоит из статора, который создает постоянное магнитное поле, и набора вращающихся обмоток, вращающихся в этом поле. На маленьких машинах постоянное магнитное поле могло создаваться с помощью постоянных магнитов, у крупных машин постоянное магнитное поле создается одним или несколькими электромагнитами, обмотки которых обычно называют обмотками возбуждения.

Большие мощные динамо-машины сейчас можно редко где увидеть, из-за большей универсальности использования переменного тока на сетях электропитания и электронных твердотельных преобразователей постоянного тока в переменный. Однако до того, как был открыт переменный ток, огромные динамо-машины, вырабатывающие постоянный ток, были единственной возможностью для выработки электроэнергии. Сейчас динамо-машины являются редкостью.

Другие электрические генераторы, использующие вращение

Без коммутатора динамо-машина является примером генератора переменного тока. С электромеханическим коммутатором динамо-машина классический генератор постоянного тока. Генератор переменного тока должен всегда иметь постоянную частоту вращения ротора и быть синхронизирован с другими генераторами в сети распределения электропитания. Генератор постоянного тока может работать при любой частоте ротора в допустимых для него пределах но вырабатывает постоянный ток.

МГД генератор

Магнитогидродинамический генератор напрямую вырабатывает электроэнергию из энергии движущейся через магнитное поле плазмы без использования вращающихся частей. Разработка генераторов этого типа началась потому, что на выходе его высокотемпературные продукты сгорания, которые можно использовать для нагрева пара в парогазовых электростанциях и таким образом, повысить общий КПД.

Классификация

Электромеханические индукционные генераторы

На сегодняшний день наиболее распространённым типом является индукционный электромеханический генератор. Абсолютное большинство тепловых, гидравлических, ветряных, атомных, приливных, геотермальных электростанций, а так же некоторые солнечные используют этот тип генератора.

Электромеханический генера́тор — это электрическая машина, в которой механическая работа преобразуется в электрическую энергию.

E=N \frac{dF}{dt} — устанавливает связь между ЭДС и скоростью изменения магнитного потока пронизывающего обмотку генератора.

Классификация электромеханических генераторов

  • По типу первичного двигателя:
  • По виду выходного электрического тока
    • Генератор постоянного тока
      • Коллекторные генераторы
      • Вентильные генераторы
    • Генератор переменного тока
      • Однофазный генератор
      • Трёхфазный генератор
        • С включением обмоток звездой
        • С включением обмоток треугольником
  • По способу возбуждения
    • С возбуждением постоянными магнитами
    • С внешним возбуждением
    • С самовозбуждением
      • С последовательным возбуждением
      • С параллельным возбуждением
      • Со смешанным возбуждением

См. также

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о