В генераторе электрического тока – Электрический генератор. Основное оборудование электрических станций и подстанций.

Содержание

Генератор электрического тока бензиновый для частного дома: цены

Генератор электрического тока бензиновый для частного дома

Чтобы дом был настоящей крепостью надо предусмотреть все возможные осложнения и ни в коем случае их не допустить. Одним из наиболее распространенной и неприятной проблемой в условиях жизни в частном доме может стать отключение электричества. Однако от этого несложно предостеречься, если приобрести генератор электрического тока бензиновый для частного дома или аналогичное устройство.

Типы генераторов

Источник энергии на лужайке ночьюОднако прежде стоит разобраться, какой мощности нужна система энергообеспечения для частного дома, а также, какой больше подойдет: дизельный или бензиновый генератор для частного дома. Сегодня на рынке представлено множество различных по характеристикам и свойствам моделей, различающихся как по мощности, так и по принципу действия.

Бензиновый

Автономный генератор тока бензиновый для частного дома — оптимальный вариант для обеспечения бесперебойного энергоснабжения в периоды отключения. Принцип работы основывается на сгорании топлива, проходящего процедуру очистки от механических примесей, с участием кислорода, поступающего посредством втягивания в специальные фильтра. Сгорающая смесь образует приводящий поршневую систему в действие газ. Вращательный момент активизирует ротор, преобразующий его в электрическую энергию.

Мощность генерации бензиновых устройств, использующихся для обеспечения электроэнергией стандартного загородного дома на одну семью, в большинстве своем ограничено 12 кВт, чего вполне хватает для обеспечения напряжения в 220 и 330 В. Для питания энергией больших торговых и офисных помещений могут использоваться устройства мощностью до 30 кВт. Часовое потребление горючего варьируется

от 0,3 до 4 литров в зависимости от выходного напряжения.

При приобретении необходимо внимательно ознакомиться с инструкцией, в частности относительно рекомендованного времени бесперебойной работы. В среднем это время составляет от 10 до 12 часов, после чего требуется охлаждение системы. В то же время хороший бензиновый генератор способен работать дольше, но круглосуточное его использование тем не менее не рекомендуется. По видам различают бензиновый генератор для частного дома, цена которого ниже, — двухтактные и более дорогие, способные вырабатывать большую мощность, — четырехтактные.

Дизельный

бензиновый источник токаДизельные аппараты также используются в качества аварийного источника энергоснабжения, а также как дополнительный источник питания в тех случаях, когда предоставляемой мощности электроэнергии не хватает для обеспечения всех потребностей в ней. Дизельные аппараты весьма широко представлены, многие из них способны вырабатывать значительное количество электроэнергии, в связи с чем чаще используются для нужд нескольких домов. Принцип их работы схож с бензиновыми, однако, как следует из названия, работают на другом виде топлива. Есть также модель для обеспечения нужд одного хозяйства. Мощность трехфазных дизельных устройств, представленных на рынке, составляет

от 8 до 30 кВА.

Газовый

Существуют также устройства, принцип работы которых основывается на природном газе, за счет энергии сгорания которого приводятся в движение лопатки турбины. Компрессор вращается за счет половины вырабатываемой энергии, другая питает сам генератор. В этом его преимущество, он полностью автономный, при этом экологически чистый.

Опасность газовых генераторов связана с возможной протечкой и, как следствие, взрывом при повреждении системы.

Однако необходимо отметить опасность, с которой сопряжена работа устройства. Еще опаснее устройство, принцип работы которого основан на сжиженном газе. Опасность связана с характерными для газовых устройств проблемами, подразумевающими протечку и, как следствие, возможность взрыва при повреждении системы.

Виды источников тока

Асинхронный и синхронный источники тока

Синхронные

Синхронный принцип действия системы заключается в том, что рабочие механизмы устройства, а именно: работа ротора и вращение магнитных полей статора происходит в упорядоченном, взаимосвязанном и синхронном режиме. Главное преимущества данного принципа заключается в стабильности и постоянстве получившегося на выходе напряжения.

Главный же недостаток связан, прежде всего, с перегрузками, случающимися вследствие этой взаимозависимости и повышения регулятором силы тока в роторе. Устаревшие модели также содержат недостаток, связанный с наличием щеточного устройства, которое требовало периодического обслуживания и замены. Синхронные установки в большинстве своем нашли свое применение в обеспечении током промышленных предприятий и морских судов.

Асинхронные

Асинхронные генераторы не приспособлены к пусковому тока, однако обладают устойчивостью к короткому замыканию и перегрузке. Также этот тип устройства вырабатывает напряжение, слабо подверженное нелинейному искажению, за счет чего устройство адаптировано к питанию бытовых электроприборов.

Преимущества также заключаются в следующем:

  1. выработка полезной энергии за счет низкого клирфактора,
  2. отсутствие требующих замены и ремонта «чувствительных» комплектующих,
  3. длительный период эксплуатации.

Асинхронные модели представлены:

  1. в виде коллекторных электродвигателей
  2. в виде шаговых двигателей, обладающих низкой частотой вращения.

Инверторные

Инвертор генератор на природеПринцип работы этих устройств, как следует из названия, основан на применении инверторной системы. Посредством налаженного выходного напряжения, обладающего показателем стабильности частоты, осуществляется контроль за широтно-импульсной модуляцией, производящей высококачественную электрическую энергию.

Первая ступень работы устройства — работа выпрямителя, преобразующего переменный ток в постоянный. После этого с помощью стабилизации посредством работы специальных фильтров осуществляется очистка пульсации. Это позволяет вырабатываться переменному току при помощи транзисторов или тиристоров в мостовой схеме. Управление параметрами цепей обратной связки осуществляется с помощью системы инверторного устройства. Таким образом, выходной ток контролируется в своих параметрах на каждом участке, за счет чего стабилизируется его частота.

Схема получения переменного тока от бензогенератора

Работа устройства базируется на действие ротора, дополненного статором, и блока инвертора, состоящего из указанных выше составляющих:

  1. выпрямитель,
  2. фильтр,
  3. преобразующая цепь.

Контроль за работой системы осуществляет микрокомпьютер. Ротор за счет вращения вырабатывает переменный ток (трехфазный), направляемый в инвертор, а затем — в цепь выпрямление, где происходит выравнивание напряжения и стабилизация выходных показателей.

К преимуществам относятся:

  1. экономия электроэнергии, возникающая за счет интеллектуальной системы распределения,
  2. компактность, легкость и простота монтажа,
  3. система воздушного охлаждения двигателя, предохраняющая от перегрузок и перенагревания.

Система управления

Системы управления различны в зависимости от конкретных типов генераторов. В общем их следует разделить на ручные и автоматические. Чаще всего более дорогие устройства предполагают наличие дополнительного оборудования, осуществляющих в соответствии с заданными параметрами запуск, контроль и мониторинг работы системы электроснабжения. Для устройств некоторого типа обязательно предполагает наличие микрокомпьютера, осуществляющего эти функции.

Главные преимущества инверторных генераторов — это экономия электроэнергии, компактность и легкость монтажа.

В частности, это относится к инверторным типом устройств, от качества работы которых зависит обеспечение жизнедеятельности серьезных больших систем, сбой которых может привести к очень серьезным последствиям. Компактные, предназначенные для питания электроэнергией частного дома обычно управляются в ручном режиме, но в соответствии с установкой дополнительных опций могут быть оснащены системой автоматического управления и контроля.

Способы охлаждения

Работа устройства неизменно сопряжена с нагреванием системы энергоснабжения. Верхние допустимые пределы нагревания составных частей определяются примененных материалов изоляции, а также температурой воздуха снаружи. Верхнее допустимое значение температуры нагревания также классифицируется в соответствии с присвоенным устройству классом.

Система изоляции, предохраняющая от перенагрева также подвержена износу ввиду загрязнения, повышенного содержания влаги, окисления, воздействия электрического поля и повышенных нагрузок. Максимальная допустимая длительность эксплуатации изоляционной системы зависит от максимально допустимого уровня нагревания. Например, при постоянных достижениях температуры в пределах 120 градусов срок службы — 15 лет, а при этом значении в 140 градусов -всего 2 года.

Предохраняют систему от перенагревания с помощью использования искусственного охлаждения:

  1. косвенное,
  2. непосредственное

Косвенное предполагает охлаждение при помощи вентиляторов, расположенных в торцах ротора. Охлаждающее вещество попадает в генератор и проходит сквозь зазоры и специальные каналы. Непосредственное охлаждение отличает соприкосновением охлаждающего вещества с обмоткой устройства.

Генераторы обычно работают при помощи следующих типов охлаждения:

  1. воздушное,
  2. водородное,
  3. жидкостное.

Воздушное охлаждение происходит либо в проточном, либо в замкнутом режиме. Проточное подразумевает однократное прохождение охлаждающего воздуха через систему, замкнутое — его циркуляцию.

Асинхронные генераторы обладают устойчивостью к короткому замыканию и перегрузке.

При водородной системе охлаждения охлаждающее устройство всегда встраивается непосредственно в корпус механизма, а не действует снаружи, как воздушное.

Жидкостное охлаждение происходит за счет действия дистиллированной воды, обладающей повышенной эффективностью по сравнению с водородом, за счет чего более высокая степень охлаждения происходит без увеличения размеров охлаждающих элементов.

Какую мощность выбрать

Источник электричества походный HondaКакой мощности нужен генератор для частного дома ? Требуемая мощность генератора для частного дома напрямую зависит от потребности частного дома и количества используемого в хозяйстве электрооборудования. Генератор 220В, работающий на бензине, подходящий для нужд частного дома, в большинстве представленных моделей вырабатывает мощности от 3 до 8 кВт. Из данного диапазона выбрать подходящий следует с учетом частной потребности. Аппарат, вырабатывающий примерно 3 кВт подойдет, если необходимо обеспечение работы минимального набора бытовых устройств:

  1. лампы накаливания,
  2. холодильник,
  3. чайник,
  4. обогреватель.

Если требуется обеспечить работу еще телевизора, компьютера, зарядки мобильного телефона, микроволновки, тостера, — словом всего для комфортной жизни, то понадобится аппарат, вырабатывающий

8, а то и 12 кВт.

Дополнительные параметры, на что обратить внимание

Для удобства стоит выбрать генератор для частного дома с автозапуском. После выбора мощности и типа следует разобраться во всех представленных подходящих под заданные параметры моделях, а также обратить внимание на мнение потребителей.

Хотя все производители не склонны рассказывать покупателям о существенных недостатках выпускаемой продукции, нередко встречается генератор для частного дома, отзывы о котором способны эксплицитно продемонстрировать его очевидные недоработки и слабые стороны. На это также стоит обратить внимание, поскольку никто не хочет повторять чужих ошибок, тем более что в век информационных технологий существует возможность оградиться от них.

Подключение генератора в частном доме также требует базовых навыков или помощи профессионалов. Дистрибьюторы, реализующие системы бесперебойного энергоснабжения, чаще всего обладают штатом специалистов в данной области, способных (обычно за доплату) помочь с подключением.

В целом схема подключения генератора в частном доме зависит от типа устройства, разработанного для автономной работы или нет, дополненного вводным автоматом или без такового. Обо всех особенностях подключения следует справляться в соответствии с инструкцией или проконсультироваться со специалистами.

Пренебрегать всеми значимыми деталями не стоит, поскольку неправильное подключение несет в себе целую группу рисков, различных по своим последствиям, среди которых (только часть из возможных):

  1. устройство выйдет из строя и потребует сервисного обслуживания,
  2. возникнут проблем со всей энергосетью,
  3. вырабатываемая электроэнергия пойдет не в дом, а распространится на всех подключенных пользователей сети.

Популярные модели бензиновых генераторов и цены

К производителям популярных и актуальных бензиновых генераторов, представленных сегодня на рынке, относятся:

  1. Honda,
  2. Briggs&Stratton,
  3. Mitsui Power,
  4. Mirkon energy,
  5. REG,
  6. SDMO,
  7. Zenith.

Ниже представлена сравнительная таблица: минимально подходящий (примерно 2-3 кВт) и мощный (10-11 кВт) в линейке названого производителя системы энергообеспечения для частного дома, цена по скрину с сайта дистрибьютора.

Производитель Маломощная модель/ цена Мощная модель/ цена
Briggs&Stratton Sprint 3200 A (3,1 кВт)

27 990

Sprint 3200 A (3,1 кВт)

233 890

Mitsui Power ECO ZM 3500 (2,8 кВт)

25 416

ECO ZM 10000-E (10 кВт)

140 945

Mirkon energy нет MKG10MP

249 000

REG GG3300-Х (3 кВт)

36 700

SG10-230 (11 кВт)

200 000

SDMO PERFORM 3000 (3 кВт)

47 119

TECHNIC 15000 TE (11,5 кВт)

286 609

Zenith Zh5000S (3,3 кВт)

45 000

Zh22000DXE (11 кВт)

355 000

Необходимо отметить, что представленный сравнительный анализ цен носит исключительно ознакомительный характер и для обоснованного решения о покупке должен быть дополнен более подробным ознакомлением покупателя с моделями различных производителей, поскольку, во-первых, представлены данные только по одному коммерческому предложению на разные модели, во-вторых, критерий выбора — мощность без учета типа устройства, что также оказывает значительное влияние на конечную цену автоматического бензинового генератора.

Несмотря на это, ознакомившись с данной таблицей, пользователь может составить первичное мнение о представленных на рынке производителях и политике ценообразования каждого, вследствие чего сузить круг рассматриваемых вариантов.


Мы подобрали для Вас ещё восемь полезных статей, смотрите далее.

Генератор электрического тока

генератор электрического тока

Наверняка каждый из нас открыл для себя истину, что наличие домашней электрической сети – не залог того, что ток будет подаваться в ваш дом бесперебойно. А у некоторых из нас имеется собственность в местности, куда электричество просто не проведено. В этом случае есть выход — генератор электрического тока. Речь в статье пойдет о том, как работает это устройство и о критериях его выбора для собственного пользования.

Как работает генератор электрического тока?

Вообще, электрогенераторы – это электрические машины, которые служат для того, чтобы преобразовывать энергию механическую в электрическую. Принцип действия генератора электрического тока работает на явлении электромагнитной индукции. Согласно нему в проводе, который двигается в магнитном поле, наводится ЭДС, то есть электродвижущаяся сила. В генераторе применяются электромагниты в виде обмоток из медного провода или катушек индуктивности. Когда проволочная катушка начинает вращаться, на ней вырабатывается электрический ток. Но это происходит лишь в том случае, если ее витки пересекают магнитное поле.

Виды генераторов электрического тока

В первую очередь электрогенераторы производят постоянный и переменный ток. Электрический генератор постоянного тока, состоящий из неподвижного статора с дополнительными обмотками и вращающегося ротора (якоря), служит для создания постоянного тока. Такие устройства используются в основном на предприятиях металлургии, в общественном транспорте и морских судах.

Электрические генераторы переменного тока превращают из механической энергии переменный ток путем вращения прямоугольного контура вокруг неподвижного магнитного поля или наоборот. То есть ротор за счет вращения в магнитном поле вырабатывает электроэнергию. Причем у генератора переменного тока такие вращающиеся движения совершаются намного быстрее, нежели в генераторе постоянного тока. Кстати, для дома применяются генераторы электрического тока переменного.

Кроме того, различаются генераторы по виду источника энергии. Они бывают ветровыми, дизельными, газовыми или бензиновыми. Самыми популярными изделиями на рынке генераторов электрического тока считаются бензиновые, благодаря довольно простой эксплуатации и сравнительно невысокой стоимости. В целом такой прибор представляет собой генератор, соединенный с бензиновым двигателем. За 1 час работы такое устройство расходует до 2,5 л. Правда, такой генератор подходит лишь для экстренного источника тока, поскольку в сутки они могут вырабатывать ток максимум 12 часов.

Газовый генератор отличается выносливостью и экономностью. Работает такой агрегат как от газопровода, так и от сжиженного газа в баллонах. Хорошим ресурсом работы обладает дизельный электрический генератор тока. Прибор потребляет около 1-3 л топлива в час, но зато намного мощнее и подходит для постоянного электроснабжения даже большого дома.

Экологичностью отличаются ветровые электрогенераторы. К тому же ветер – бесплатное топливо. Однако стоимость самого агрегата высокая, да и габариты его немаленькие.

Как выбрать генератор электрического тока для дома?

виды генераторов электрического тока

Перед покупкой прибора важно определиться с его мощностью. Заранее следует рассчитать суммарную мощность, которая будет потребляться всеми вашими приборами, добавив небольшой запас (около 15-30 %). Кроме того, обратить внимание стоит и на тип топлива. Самыми выгодными считаются генераторы, работающие на газу. Экономным считается дизельный генератор, но сам прибор стоит немало. Бензиновый электрогенератор стоит сравнительно недорого, но топливо расходуется больше. Так же учтите при покупке тип фазы. Трехфазовые генераторы электрического тока, работающие с напряжением 380 В, универсальны. Если у вас нет дома трехфазовых приборов, вам подойдет агрегат, работающий с фазой в 230 В.

 

Электрический генератор. Основное оборудование электрических станций и подстанций.

Основное оборудование электрических станций и подстанций

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

История изобретения генератора электрического тока

Русский ученый Э.Х.Ленц еще в 1833г. указал на обратимость электрических машин: одна и та же машина может работать как электродвигатель, если ее питать током, и может служить генератором электрического тока, если ее ротор привести во вращение каким-либо двигателем, например паровой машиной. В 1838г. Ленц, один из членов комиссии по испытанию действия электрического мотора Якоби, на опыте доказал обратимость электрической машины.

Первый генератор электрического тока, основанный на явлении электромагнитной индукции, был построен в 1832г. парижскими техниками братьями Пиксин. Этим генератором трудно было пользоваться, так как приходилось вращать тяжелый постоянный магнит, чтобы в двух проволочных катушках, укрепленных неподвижно вблизи его полюсов, возникал переменный электрический ток. Генератор был снабжен устройством для выпрямления тока. Стремясь повысить мощность электрических машин, изобретатели увеличивали число магнитов и катушек. Одной из таких машин, построенной в 1843г., был генератор Эмиля Штерера. У этой машины было три сильных подвижных магнита и шесть катушек, вращавшихся от рук вокруг вертикальной оси. Таким образом, на первом этапе развития электромагнитных генераторов тока (до 1851г.) для получения магнитного поля применяли постоянные магниты. На втором этапе (1851-1867гг.) создавались генераторы, у которых для увеличения мощности постоянные магниты были заменены электромагнитами. Их обмотка питалась током от самостоятельного небольшого генератора тока с постоянными магнитами. Подобная машина была создана англичанином Генри Уальдом в 1863г.

При эксплуатации этой машины выяснилось, что генераторы, снабжая электроэнергией потребителя, могут одновременно питать током и собственные магниты. Оказалось, что сердечники электромагнитов сохраняют остаточный магнетизм после выключения тока. Благодаря этому генератор с самовозбуждением дает ток и тогда, когда его запускают из состояния покоя. В 1866-1867гг. ряд изобретателей получили патенты на машины с самовозбуждением.

В 1870г. бельгиец Зеноб Грамм, работавший во Франции, создал генератор, получивший широкое применение в промышленности. В своей динамо-машине он использовал принцип самовозбуждения и усовершенствовал кольцевой якорь, изобретенный еще в 1860 г.А.Пачинотти.

В одной из первых машин Грамма кольцевой якорь, укрепленный на горизонтальном валу, вращался между полюсными наконечниками двух электромагнитов. Якорь приводился во вращение через приводной шкив, обмотки электромагнитов были включены последовательно с обмоткой якоря. Генератор Грамма давал постоянный ток, который отводится с помощью металлических щеток, скользивших по поверхности коллектора. На Венской международной выставке в 1873г. демонстрировались две одинаковые машины Грамма, соединенные проводами длиной 1 км. Одна из машин приводилась в движение от двигателя внутреннего сгорания и служила генератором электрической энергии. Вторая машина получала электрическую энергию по проводам от первой и, работая как двигатель, приводила в движение насос. Это была эффектная демонстрация обратимости электрических машин, открытой Ленцем, и демонстрация принципа передачи энергии на расстояние.

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.

Принцип работы любого электрического генератора

Принцип работы любого электрического генератора основан на явлении электромагнитной индукции. Электромагнитная индукция преобразовывает механическую энергию двигателя (вращение0 в энергию электрическую. Принцип магнитной индукции: если в однородном магнитном поле В равномерно вращается рамка, то в ней возникает, переменная Э.Д.С., частота которой равна частоте вращения рамки. Будем ли мы вращать рамку в магнитном поле, или магнитное поле вокруг рамки, либо магнитное поле внутри рамки, результат будет один — Э.Д.С., изменяющаяся по гармоническому закону.

Вот теперь и поговорим о асинхронном и синхронном генераторе более подробно.

Синхронный электрогенератор

Синхронный электрогенератор — это синхронная машина, работающая в режиме генератора в которой частота вращения магнитного поля статора равна частоте вращения ротора. Ротор с магнитными полюсами создает вращающееся магнитное поле, которое пересекая обмотку статора, наводит в ней ЭДС. В синхронном генераторе ротор выполнен виде постоянного магнита или электромагнита.

Число полюсов ротора может быть два, четыре и т.д., но кратно двум. В бытовых электростанциях используется, как правило, ротор с двумя полюсами, чем и обусловлена частота вращения двигателя электростанции 3000 об/мин. Ротор, при запуске электростанции, создает слабое магнитное поле, но с увеличением оборотов, увеличивается и ЭДС в обмотке возбуждения. Напряжение с этой обмотки через блок автоматической регулировки (AVR) поступает на ротор, контролируя выходное напряжение за счет изменения магнитного поля. Например, подключенная индуктивная нагрузка размагничивает генератор и снижает напряжение, а при подключении емкостной нагрузки происходит подмагничивание генератора и повышение напряжения. Это называется «реакцией якоря».

Для обеспечения стабильности выходного напряжения необходимо изменять магнитное поле ротора путем регулирования тока в его обмотке, что и обеспечивается блоком AVR. Преимуществом таких генераторов является высокая стабильность выходного напряжения, а недостатком — возможность перегрузки по току, так как при завышенной нагрузке, регулятор может чрезмерно повысить ток в обмотке ротора. Еще к недостаткам синхронного генератора можно отнести наличие щеточного узла, который рано или поздно придется обслуживать. Благодаря такому способу регулировки, вне зависимости от изменения тока нагрузки и оборотов двигателя электростанции стабильность выходного напряжения генератора остается очень высокой, примерно ±1%.

Асинхронный электрогенератор

Асинхронный электрогенератор — асинхронная машина (двигатель) работающая в режиме торможения, ротор которой вращается с опережением, но в том же направлении что и магнитное поле статора. В зависимости от типа обмотки, ротор может быть короткозамкнутым либо фазным.

Вращающееся магнитное поле, созданное вспомогательной обмоткой статора, индуцирует на роторе магнитное поле, которое вращаясь вместе с ротором, наводит ЭДС в рабочей обмотке статора, так же как и в синхронном генераторе. Вращающееся магнитное поле остается всегда неизменным и не регулируемо, вследствие чего напряжение и частота на выходе генератора зависит от частоты оборотов ротора, а следовательно от стабильности работы двигателя электростанции.

Несмотря на простоту обслуживания, малую чувствительность к короткому замыканию и невысокую стоимость, асинхронные генераторы применяются достаточно редко, так как имеются ряд недостатков: асинхронный генератор всегда потребляет намагничивающий ток значительной силы, поэтому для его работы необходим источник реактивной мощности (конденсаторы), зависящий от активно-индуктивного характера нагрузки; ненадежность работы в экстремальных условиях; возбуждение асинхронного генератора зависит от случайных факторов и происходит, как правило, при скорости превышающей или равной синхронной; зависимость выходного напряжения и частоты тока от устойчивости работы двигателя и т.д.

Устройство генератора

Основными частями любого генератора являются: система магнитов (или, чаще всего, электромагнитов), создающих магнитное поле, и система проводников, пересекающих это магнитное поле. При пропускании магнитного поля через катушку магнитный поток принудит свободные электроны сместиться на концы проводника. Подобное смещение отрицательно заряженных частиц становится источником возникновения электродвижущей силы — ЭДС (напряжение). В результате у генератора при вращении его оси идёт постоянное воздействие магнитного потока на обмотки, на которых и возникает ЭДС.

Составные части генератора:

  • коллектор,
  • щетки,
  • магнитные полюса,
  • витки,
  • вал,
  • якорь.

Принцип действия генератора

Принцип действия генератора основан на явлении электромагнитной индукции, когда в проводнике, двигающемся в магнитном поле и пересекающем его магнитные силовые линии, индуктируется ЭДС. Следовательно, такой проводник можно использовать как источник электрической энергии.

Виды генераторов

  • электрогенераторы,
  • бензогенераторы,
  • дизельгенераторы,
  • инверторные генераторы.

Применение

Генераторы используются во многих сферах жизнедеятельности и производства, при различных условиях. Бензогенераторы незаменимы в случае отключения электричества в небольших загородных домах и дачах. Кроме того, их удобно применять в тех местах, где нет электроэнергии (отдаленные районы, горы, леса). Дизельные генераторы применяется в качестве основного или резервного источника электропитания. Инверторные генераторы незаменимы как источник дополнительного питания для электронного оборудования. Такие электростанции исспользуются организациями, использующими различную электронную технику.



Электрический генератор — это… Что такое Электрический генератор?

Основная статья: Электрогенераторы и электродвигатели

Электрогенераторы в начале XX века


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

История

Русский ученый Э.Х.Ленц еще в 1833 г. указал на обратимость электрических машин: одна и та же машина может работать как электродвигатель, если ее питать током, и может служить генератором электрического тока, если ее ротор привести во вращение каким-либо двигателем, например паровой машиной. В 1838 г. Ленц, один из членов комиссии по испытанию действия электрического мотора Якоби, на опыте доказал обратимость электрической машины.

Первый генератор электрического тока, основанный на явлении электромагнитной индукции, был построен в 1832 г. парижскими техниками братьями Пиксин. Этим генератором трудно было пользоваться, так как приходилось вращать тяжелый постоянный магнит, чтобы в двух проволочных катушках, укрепленных неподвижно вблизи его полюсов, возникал переменный электрический ток. Генератор был снабжен устройством для выпрямления тока. Стремясь повысить мощность электрических машин, изобретатели увеличивали число магнитов и катушек. Одной из таких машин, построенной в 1843 г., был генератор Эмиля Штерера. У этой машины было три сильных подвижных магнита и шесть катушек, вращавшихся от рук вокруг вертикальной оси. Таким образом, на первом этапе развития электромагнитных генераторов тока (до 1851 г.) для получения магнитного поля применяли постоянные магниты. На втором этапе (1851-1867 гг.) создавались генераторы, у которых для увеличения мощности постоянные магниты были заменены электромагнитами. Их обмотка питалась током от самостоятельного небольшого генератора тока с постоянными магнитами. Подобная машина была создана англичанином Генри Уальдом в 1863 г.

При эксплуатации этой машины выяснилось, что генераторы, снабжая электроэнергией потребителя, могут одновременно питать током и собственные магниты. Оказалось, что сердечники электромагнитов сохраняют остаточный магнетизм после выключения тока. Благодаря этому генератор с самовозбуждением дает ток и тогда, когда его запускают из состояния покоя. В 1866-1867 гг. ряд изобретателей получили патенты на машины с самовозбуждением.

В 1870 г. бельгиец Зеноб Грамм, работавший во Франции, создал генератор, получивший широкое применение в промышленности. В своей динамо-машине он использовал принцип самовозбуждения и усовершенствовал кольцевой якорь, изобретенный еще в 1860 г. А. Пачинотти.

В одной из первых машин Грамма кольцевой якорь, укрепленный на горизонтальном валу, вращался между полюсными наконечниками двух электромагнитов. Якорь приводился во вращение через приводной шкив, обмотки электромагнитов были включены последовательно с обмоткой якоря. Генератор Грамма давал постоянный ток, который отводится с помощью металлических щеток, скользивших по поверхности коллектора. На Венской международной выставке в 1873 г. демонстрировались две одинаковые машины Грамма, соединенные проводами длиной 1 км. Одна из машин приводилась в движение от двигателя внутреннего сгорания и служила генератором электрической энергии. Вторая машина получала электрическую энергию по проводам от первой и, работая как двигатель, приводила в движение насос. Это была эффектная демонстрация обратимости электрических машин, открытой Ленцем, и демонстрация принципа передачи энергии на расстояние.

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 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 униполярных генераторах удалось решить эту проблему, расположив вокруг диска множество маленьких магнитов, 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. Первую динамо-машину построил Pixii Ипполит Пикси 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 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 или другой подобной проводящей среды (например, жидкого электролита) без использования вращающихся частей. Разработка генераторов этого типа началась потому, что на его выходе получаются высокотемпературные продукты сгорания, которые можно использовать для нагрева пара в парогазовых электростанциях и таким образом повысить общий КПД. МГД генератор является обратимым устройством, то есть может быть использован и как двигатель.

Классификация

Электромеханические индукционные генераторы

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

 — устанавливает связь между ЭДС и скоростью изменения магнитного потока пронизывающего обмотку генератора.

Классификация электромеханических генераторов

  • По типу первичного двигателя:
  • По виду выходного электрического тока
      • 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

Генератор электрического тока: основные критерии выбора

Оглавление:
Генератор электрического тока: разновидности
Три фактора, влияющие на качество эксплуатации электрогенераторов

Обеспечить бесперебойное электрическое питание в загородном доме, даже при наличии проходящих рядом электрокоммуникаций, не так уж и просто. Бесконечные аварии и профилактические отключения препятствуют этому, делая проживание в доме, как минимум, некомфортным. Исправить такое положение дел можно только с помощью специального оборудования под названием генератор электрического тока. Именно о нем и пойдет речь в этой статье, в которой вместе с сайтом stroisovety.org мы подробно изучим его разновидности и определимся с основными критериями выбора.

генератор электрического тока фото

Генератор электрического тока фото

Генератор электрического тока: разновидности

В зависимости от вида источника энергии, необходимого для получения электричества, все генераторы электроэнергии разделяются на дизельные, бензиновые, газовые и ветровые. В свою очередь, все они могут вырабатывать или постоянный электрический ток, или переменный. Именно на эти критерии в большей степени нужно опираться, отвечая на вопрос, как выбрать электрогенератор?

Электрический бензиновый генератор благодаря своей невысокой стоимости и простой эксплуатации получил наиболее широкое распространение. Его конструкция включает в себя бензиновый двигатель и генератор электрического тока, соединенные между собой. У этих электрогенераторов расход бензина в среднем составляет от 1 до 2,5л за час работы. Их недостатком является небольшой суточный ресурс работы – до 12-ти часов. Бензиновый электрогенератор не подходит для постоянного электроснабжения, а вот в качестве временного источника питания лучше, чем он, не придумаешь.

генератор электрический бензиновый фото

Генератор электрический бензиновый фото

Дизельный электрический генератор, в сравнении с бензиновым, имеет немного больший ресурс работы, да и расход топлива у него намного ниже. Он мощнее и способен снабдить электроэнергией даже большой дом. Расход топлива составляет примерно 2-3л в час. Все дизель генераторы оснащаются предохранителями и всевозможными защитами. Изначально его конструкция предусматривает длительную и бесперебойную эксплуатацию.

генератор электрический дизельный фото

Генератор электрический дизельный фото

Газовый бытовой электрогенератор – хорошая альтернатива дизельному. Он способен работать как от сжатого газа в баллонах, так и от газопровода. Работая на сжиженном газе, такой агрегат способен поглощать топлива в 2 раза меньше по сравнению с предыдущими своими «коллегами» по цеху, а на газе из магистрали – в 17 раз. Газовый электрогенератор имеет моторесурс, как минимум, на 30% превышающий ресурс дизельного и бензинового генераторов вместе взятых. Да и срок их эксплуатации намного дольше – это связано непосредственно с используемым топливом.

Ветроэлектрогенератор – это вообще источник экологически чистой и практически бесплатной электроэнергии. Однако здесь есть одно «но» – современные ветрогенераторы имеют большие размеры и высокую стоимость. Альтернативой могут служить солнечные батареи. Тоже стоят не дешево, но крыша, сделанная из солнечных батарей, способна снабдить энергией весь дом и участок.

ветроэлектрогенератор для дома фото

Ветроэлектрогенератор для дома фото

Три фактора, влияющие на качество эксплуатации электрогенераторов

На что нужно обратить внимание при выборе электрогенератора? Это три основные вещи – мощность, вид нагрузки и вид используемого топлива.

1. Мощность электрогенератора. Чтобы правильно подобрать этот параметр генератора, нужно рассчитать суммарную мощность, потребляемую всеми электроприборами вашего дома. Нужно взять во внимание то, что нагрузка от потребителей бывает двух видов: это активная (лампочка, бытовые электроприборы, не имеющие электродвигателей) и реактивная (холодильник, кондиционер, насос, сварочный аппарат, болгарки, дрели, в общем, все потребители, имеющие электрические двигатели или высокий пусковой ток).

Чтобы рассчитать полную мощность потребителей, нужно подсчитать суммарную мощность с учетом всех коэффициентов и небольшого запаса. Примерно это выглядит так.

Рполная = Р1xК1+Р2xК2+ … +РnxКn.
Где K – коэффициент, учитывающий пусковую мощность потребителя.
Коэффициент активной нагрузки для бытовых электроприборов составляет 1-1,3. Для электрических потребителей с реактивной составляющей этот коэффициент условно принимается равным 3.

электрогенератор газовый бытовой фото

Электрогенератор газовый бытовой фото

Сумма всех вместе взятых нагрузок и будет определять мощность необходимой вам электростанции, плюс 15% нужно заложить «про запас», поскольку со временем количество электрооборудования имеет свойство увеличиваться. Многие потребители (приборы, в цепь которых включены асинхронные электродвигатели, например, холодильники, электроинструменты) при пуске могут потреблять намного больше электроэнергии, чем указанная в паспортных данных мощность. Если речь идет о дизельной электростанции с заведомо большим запасом мощности, помните, что минимально допустимая нагрузка не может быть меньше 30% мощности электрического генератора.

бытовой электрогенератор фото

Бытовой электрогенератор фото

2. Вид нагрузки на электрогенератор. Всем нам известно, что напряжение в сети может быть 220В (230В) и 380В (400В). Бытует мнение, что трехфазные (380В) бытовые электрогенераторы предпочтительнее в виду своей универсальности. Они могут выдавать в сеть как 380В, так и 230В. Но если в ваши планы не входит подключение трехфазных потребителей, то лучше остановиться на однофазной (230В) электростанции.

Электростанция мощностью 6кВт/400В выдает на каждую фазу по 2 кВт, этого может оказаться мало для работы вашего оборудования. В таком случае придется учесть данный нюанс при монтаже электропроводки (часть потребителей посадить на одну фазу, еще часть на другую).

как выбрать электрогенератор для дома или дачи

Как выбрать электрогенератор для дома или дачи

3. Используемое топливо. Что выбрать? Дизельную электростанцию или бензогенератор? Бытует мнение, что при потребляемой мощности более 6-8кВт лучше остановиться на дизельном агрегате. Если провести сравнительный анализ бензиновых и дизельных установок одного класса, то можно прийти к выводу, что их надежность практически одинакова. Существенная разница заключается только в их стоимости и стоимости энергоносителя.

С этой точки зрения наиболее выгодными будут газовые электрогенераторы. А если разобраться еще подробнее, то бестопливная энергетика окажется куда более привлекательной. Тут уж выбор за вами. В любом случае, генератор электрического тока, выбранный для использования в конкретных условиях, окажется полезным приобретением.

Автор статьи Александр Куликов

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о