Генератор электроэнергии – это. Что такое электрический генератор?

Однако последние достижения (редкоземельные магниты) позволили создать униполярные двигатели с магнитом на роторе и должны принести много улучшений в старые конструкции.

История

До открытия взаимосвязи между электричеством и магнетизмом использовались электростатические генераторы, которые работали по принципу электростатики. Они могли вырабатывать высокое напряжение, но имели низкий ток. Их работа была основана на использовании электрифицированных полос, пластин и дисков для переноса электрического заряда с одного электрода на другой. Эти заряды были получены с помощью одного из двух механизмов:

Из-за низкой эффективности и сложности изоляции высоковольтных машин электростатические генераторы имели низкий КПД и никогда не использовались для выработки электроэнергии в значительных масштабах для промышленности. Примерами сохранившихся машин этого типа являются гальваническая машина и генератор Ван де Граафа.

Динамо Джедлика

В 1827 году венгр Аньос Иштван Йедлик начал экспериментировать с электромагнитными вращающимися устройствами, которые он назвал электромагнитными самовращающимися роторами. В его прототипе униполярного электродвигателя (законченном между 1852 и 1854 гг.) как неподвижная, так и вращающаяся части были электромагнитными. Он сформулировал концепцию динамо-машины по крайней мере за 6 лет до Сименса и Уитстона, но не запатентовал изобретение, поскольку считал, что он не первый. Суть его идеи заключалась в использовании двух противоположных электромагнитов вместо постоянных магнитов для создания магнитного поля вокруг ротора. Изобретение Йедлика опередило свое время на десятилетия.

Диск Фарадея

Между 1831 и 1832 годами Майкл Фарадей открыл принцип работы электромагнитных генераторов. Принцип, позже названный законом Фарадея, заключался в том, что между концами проводника, движущегося перпендикулярно магнитному полю, создается разность потенциалов. Он также построил первый электромагнитный генератор под названием “диск Фарадея”, который представлял собой однополюсный генератор с медным диском, вращающимся между полюсами подковообразного магнита. Он создавал небольшое постоянное напряжение и большой ток.

Конструкция была несовершенна, поскольку ток самопроизвольно замыкался в тех областях диска, которые не находились в магнитном поле. Паразитный ток ограничивал мощность, потребляемую контактными проводами, и вызывал бесполезный нагрев медного диска. Более поздние униполярные генераторы смогли решить эту проблему, разместив вокруг диска множество маленьких, разнесенных по окружности, чтобы создать равномерное поле и ток только в одном направлении.

Другим недостатком было то, что выходное напряжение было очень маленьким, поскольку вокруг магнитного потока формировалась только одна катушка. Эксперименты показали, что, используя много витков провода в катушке, можно было получить более высокое напряжение, которое часто требовалось. Проволочные обмотки стали основной особенностью всех более поздних конструкций генераторов.

Однако последние разработки (редкоземельные магниты) сделали возможными униполярные двигатели с магнитом на роторе и должны принести много улучшений в старые конструкции.

Динамо

Динамо было первым электрическим генератором, способным вырабатывать энергию для промышленности. Динамо использует законы электромагнетизма для преобразования механической энергии в пульсирующий постоянный ток. Постоянный ток вырабатывался с помощью механического коммутатора. Первое динамо было построено Ипполитом Пиксием в 1832 году.

После ряда менее значительных открытий динамо стало прототипом, на основе которого возникли последующие изобретения, такие как двигатель постоянного тока, генератор переменного тока, синхронный двигатель и роторный преобразователь.

Динамо состоит из статора, который создает постоянное магнитное поле, и набора обмоток, вращающихся в этом поле. В небольших машинах постоянное магнитное поле может создаваться постоянными магнитами, в больших машинах постоянное магнитное поле создается одним или несколькими электромагнитами, обмотки которых обычно называются обмотками возбуждения.

Большие мощные динамические двигатели теперь редкость, благодаря большей универсальности сетей переменного тока и электронных полупроводниковых преобразователей постоянного тока в переменный. Однако до открытия переменного тока единственным способом получения электроэнергии были огромные динамо-машины, вырабатывающие постоянный ток. Сегодня динамомашины встречаются редко.

Другие электрогенераторы, использующие вращательное движение

Без выключателя динамо-машина является примером генератора переменного тока. Динамо с электромеханическим переключателем – это классический генератор постоянного тока. Генератор должен всегда иметь постоянную скорость вращения ротора и быть синхронизированным с другими генераторами в электросети. Генератор постоянного тока может работать с любой скоростью вращения ротора в пределах допуска, но он производит постоянный ток.

МГД генератор

Магнитогидродинамический генератор вырабатывает электричество непосредственно из энергии плазмы, движущейся через магнитное поле, без использования вращающихся частей. Разработка генераторов этого типа началась потому, что высокотемпературные продукты сгорания можно было использовать для нагрева пара на парогазовых электростанциях и тем самым повысить общую эффективность.

В течение долгого времени электрические генераторы Долгое время электрогенераторы постоянного тока были единственным типом источника энергии.

Электрические генераторы постоянного тока

В течение долгого времени электрические генераторы долгое время были единственным источником электроэнергии.

В обмотке якоря генератора переменного тока Долгое время электрогенератор постоянного тока был единственным источником электрической энергии. Однако процесс выпрямления с коллектором подвержен повышенному износу коллектора и щеток, особенно при высоких скоростях вращения якоря. генератор переменного тока.

1 – коллектор; 2 – щетки; 3 – магнитные полюса; 4 – обмотки; 5 – вал; 6 – якорь

Генераторы Двигатели постоянного тока различают по типу возбуждения – независимое и самовозбуждающееся возбуждение. В генераторы переменного тока Обмотка возбуждения расположена на главных полюсах и подключена к независимому источнику питания. Генераторы Электромагнитные возбуждения возбуждаются постоянными магнитами, которые используются для возбуждения полюсов машины. Генераторы Генераторы постоянного напряжения используются в тех отраслях, где постоянный ток предпочтительнее по условиям производства – сталелитейные заводы, электролиз, транспортные средства, корабли и т.д. Генераторы Генераторы постоянного тока используются на электростанциях в качестве возбудителей синхронных генераторов и источников постоянного тока.

Мощность генераторов постоянного тока может достигать десяти мегаватт.

Каждый генератор преобразует механический импульс в электрический ток. Он получается при скручивании витка провода, помещенного в магнитное поле. Катушка состоит из двух основных частей: жестко закрепленного магнита и проволочного каркаса. Два конца катушки механически соединены контактным кольцом, скользящим по угольной щетке. Эта щетка проводит электрический ток.

Конструкция и принцип работы

Любой электрогенератор преобразует механический импульс в электрический ток. Он создается путем скручивания катушки проволоки, помещенной в магнитное поле. Катушка состоит из двух основных частей: жестко закрепленного магнита и проволочного каркаса. Два конца катушки механически соединены контактным кольцом, скользящим по угольной щетке. Эта щетка проводит электрический ток.

Принцип работы генератора также заключается в том, что импульс, генерируемый вращающейся частью, подается на внутреннее контактное кольцо. Это происходит именно тогда, когда обрамляющая часть проходит вблизи северного края магнита. Источник переменного тока обычно работает по принципу так называемой генерации сильного тока.

Он имеет только один магнит, который, тем не менее, перемещается по нескольким обмоткам. Следует помнить, что автомобильный генератор работает несколько иначе.

Он начинает работать при включении системы зажигания. В этот момент ток проходит через контактные кольца к щеточной системе и в систему возбуждения. Там он генерирует магнитное поле. Ротор, соединенный с коленчатым валом, производит электромагнитные колебания. В проводе обмотки возникает переменный индукционный ток. Частота крутильных колебаний самовозбуждающегося генератора повышается до определенного уровня, после чего включается выпрямитель.

Хотя основным принципом генерации тока является взаимодействие магнитного поля, ротора и статора, различные источники механической энергии могут вращать движущуюся часть. Это могут быть:

Двигатели внутреннего сгорания.

Генератор синхронного типа характеризуется согласованной частотой статоров и роторов. В качестве ротора используется постоянный магнит. Когда устройство запускается, ротор начинает генерировать слабое поле. При увеличении скорости возникает большая электрическая сила. Импульс проходит через стабилизатор напряжения и выводится в сеть.

Синхронная схема позволяет стабилизировать излучаемый ток. Однако существует высокая вероятность электрической перегрузки. Кроме того, щетку необходимо обслуживать, а это сразу же приводит к увеличению потребительских расходов.

Асинхронные модели работают непрерывно в режиме торможения. Ротор вращается вперед, и его ориентация совпадает с ориентацией магнитного поля, создаваемого статором. Роторы могут быть с фазным соединением или короткозамкнутые.

Магнитное поле в асинхронном оборудовании не регулируется. Поэтому частота и сила тока напрямую зависят от количества витков в аппарате. В последние десятилетия значительную роль играют электрохимические генераторы, вырабатывающие ток из водорода. Их пытаются использовать в автомобилях, но они пока не могут заменить двигатель внутреннего сгорания. Другой вариант генератора – солнечная батарея, работающая за счет фотоэлектрического эффекта.

Благодаря автономии

Уникальным автономным типом являются ручные электростанции. В них механическое движение происходит за счет мускульной силы оператора. Конечно, нельзя рассчитывать на высокую эффективность и непрерывную работу. Однако электричество можно надежно получить в любой ситуации, где нельзя использовать ни топливо, ни энергию ветра или воды. Поэтому такие генераторы могут быть включены в аварийные комплекты в самолетах, использоваться в чрезвычайных ситуациях экспедициями, военными и так далее. Автономные электромагнитные установки работают на бензине.

В зависимости от количества фаз

Существуют однофазные и трехфазные агрегаты. В домах и квартирах трехфазное питание требуется редко. Исключение составляют старые двигатели, нагреватели для саун и подобные устройства.

Однофазные потребители должны быть подключены к трехфазному генератору в соответствии с принципом равномерного распределения.

Простое эмпирическое правило гласит: если потребляемая мощность от сети составляет 20 кВт или меньше, то нет смысла иметь три фазы.

По режиму работы

Основные используемые машины предназначены для непрерывной работы. Обычно они работают на дизельном топливе, хотя бывают и исключения. Эти генераторы могут поставлять электроэнергию 24 часа в сутки и используются на крупных электростанциях и ТЭЦ. Резервные модели генераторов предназначены для работы в аварийных ситуациях (когда внезапно прекращается подача электроэнергии). Работа также иногда бывает непрерывной, но только в течение нескольких часов.

По заявке

Домашние генераторы представлены в широком ассортименте. Почти все они подают однофазный ток. Нормальное выходное напряжение составляет 220 В, 50 Гц. Самые мощные бытовые приборы используются даже для сварки, а также для питания небольших мастерских и автосервисов.

Важно: возможность использования для сварки должна быть указана в документации – в противном случае риск очень высок.

Для производственных целей необходимы мощные стационарные генераторы. Они также используются для:

Бензиновые генераторы имеют меньшую мощность Бензиновые генераторы имеют меньшую мощностьБолее мощные из них работают на дизельном топливе и газе.

Значение слова “электрогенератор”

/> Привет, меня зовут Lampbot, я компьютерная программа, которая поможет вам создать карту Word. Я отлично разбираюсь в математике, но пока не очень хорошо понимаю, как устроен ваш мир. Пожалуйста, помогите мне разобраться!

Спасибо! Я обязательно научусь отличать общеупотребительные слова от узкоспециализированных.

Когда речь идет о понимании значения слова Tut-tut (прилагательное):

Синонимы к слову “электрогенератор&raquo

Предложения для слова “электрогенератор&raquo

  • Бензиновые двигатели менее эффективны электрические генераторыБолее мощные из них работают на дизельном или газовом топливе.

Термины, связанные со словом “электрогенератор”

Опубликовать комментарий

Читать далее

Предложения для слова “электрогенератор “с

Менее мощными являются бензиновые электрические генераторыДизельные и газовые генераторы более эффективны.

Нагретая вода через теплообменник превращает воду во вторичном контуре в пар, пар подается на турбины, а турбины приводят в движение электрические генераторыкоторые, в свою очередь, приводят в действие электродвигатели, вращающие пропеллеры.

В те годы. электрические генераторы пользовались спросом, и на их продаже можно было заработать.

Возбуждение статора действует на обмотку на роторе, подключенную к присоединенному к ней трехфазному выпрямителю, от которого питается основная обмотка возбуждения генератора. Генератор переменного тока вырабатывает ток в своем статоре.

Типы электрогенераторов и принцип их работы

Электрогенератор – это машина или установка, предназначенная для преобразования неэлектрической энергии в электрическую: механической энергии в электрическую, химической энергии в электрическую, тепловой энергии в электрическую и т.д. Сегодня, когда мы говорим слово “генератор”, мы подразумеваем преобразователь механической энергии в электрическую.

Это может быть портативный дизельный или бензиновый генератор, генератор от атомной электростанции, автомобильный генератор, ручной генератор от асинхронного двигателя или низкооборотный генератор для маломощной ветряной турбины. В конце статьи мы рассмотрим в качестве примеров два самых популярных генератора, но сначала давайте поговорим о принципах их работы.

Типы электрогенераторов и принцип их работы

В любом случае, с физической точки зрения, принцип работы любого механического генератора одинаков: явление электромагнитной индукции, когда линии магнитного поля пересекают проводник – в проводнике создается ЭДС индукции. Источником силы, заставляющей проводник и магнитное поле пересекаться, могут быть различные процессы, но результатом всегда будет ЭДС и ток, питающий нагрузку.

Принцип работы генератора

Принцип работы электрического генератора – закон Фарадея

Принцип работы электрогенератора был открыт еще в 1831 году английским физиком Майклом Фарадеем. Этот принцип позже был назван законом Фарадея. Он основан на том, что когда проводник пересекается перпендикулярно магнитным полем, на концах этого проводника создается разность потенциалов.

Первый генератор был построен самим Фарадеем в соответствии с открытым им принципом, это был диск Фарадея, униполярный генератор, в котором медный диск вращался между полюсами подковообразного магнита. Это устройство вырабатывало значительный ток при ничтожно малом напряжении.

Закон Фарадея

Позже выяснилось, что одиночные изолированные проводники в генераторах оказались гораздо более эффективными с практической точки зрения, чем сплошная проводящая пластина. В современных генераторах переменного тока используются точные проволочные обмотки статора (простейший демонстрационный пример – катушка провода).

Альтернатор

Подавляющее большинство современных генераторов переменного тока – это синхронные генераторы. Они имеют обмотку якоря на статоре, из которой берется вырабатываемая электроэнергия. Ротор имеет обмотку возбуждения, на которую через пару контактных колец подается постоянный ток для создания вращающегося магнитного поля на вращающемся роторе.

Благодаря явлению электромагнитной индукции, когда ротор вращается от внешнего привода (например, двигателя внутреннего сгорания), его магнитный поток поочередно пересекает каждую фазу обмотки статора и тем самым наводит в них ЭДС.

Обычно имеется три фазы, и они физически смещены на 120 градусов относительно друг друга на якоре, поэтому получается трехфазный синусоидальный ток. Фазы могут быть соединены звездой или треугольником для получения стандартного сетевого напряжения.

Синусоидальный ток

Частота синусоидальной ЭДС f пропорциональна скорости вращения ротора: f = np/60, где – p – число магнитных плюсовых пар ротора, n – число оборотов ротора в минуту. Обычно максимальная скорость вращения ротора составляет 3000 оборотов в минуту. Если к обмотке статора такого синхронного генератора подключить трехфазный выпрямитель, то получится генератор постоянного тока (кстати, именно так работают все автомобильные генераторы).

Упрощенная схема трехфазного генератора переменного тока:

Конструкция трехфазного генератора переменного тока

Трехмашинный синхронный генератор переменного тока

Конечно, классический синхронный генератор имеет один существенный недостаток – контактные кольца и прилегающие к ним щетки находятся на роторе. Щетки искрят и изнашиваются из-за трения и электрической эрозии. Это недопустимо во взрывоопасных зонах. Поэтому бесконтактные синхронные генераторы, особенно трехмашинные, более распространены в авиации и дизель-генераторах.

В случае трехмашинных генераторов три машины – предвозбудитель, возбудитель и генератор – установлены на общем валу в едином корпусе. Возбудитель представляет собой синхронный генератор, он возбуждается постоянными магнитами на валу, а генерируемое ими напряжение подается на обмотку статора возбудителя.

Статор возбудителя воздействует на обмотку на роторе, соединенную с присоединенным к ней трехфазным выпрямителем, от которого питается основная обмотка возбуждения генератора. Генератор переменного тока вырабатывает ток в своем статоре.

Портативные газовые, дизельные и бензиновые генераторы

Портативный генератор с автономным питанием

Сегодня очень часто в домах можно встретить дизельные, газовые или бензиновые генераторы, в которых в качестве приводного двигателя используется ДВС – двигатель внутреннего сгорания, передающий механические вращательные движения на ротор генератора.

Генераторы, работающие на жидком топливе, имеют топливные баки, в то время как генераторы, работающие на газе, должны быть снабжены трубопроводом, чтобы газ поступал в карбюратор, где он становится частью топливной смеси.

Во всех случаях топливная смесь сгорает в поршневой системе, которая приводит в движение коленчатый вал. Это похоже на работу двигателя автомобиля. Коленчатый вал вращает ротор бесконтактного синхронного генератора переменного тока (генератора).

Лучшие инверторные генераторы для домашних электростанций имеют встроенный аккумулятор для компенсации колебаний и систему двойного преобразования, эти устройства производят более стабилизированное переменное напряжение.

Автомобильные генераторы

Строительство автомобильного генератора

Другим примером генератора переменного тока является наиболее распространенный в мире тип генератора – автомобильный генератор переменного тока. Этот генератор традиционно содержит обмотку возбуждения с контактными кольцами на роторе и трехфазную обмотку статора с выпрямителем.

Встроенный электронный регулятор поддерживает напряжение в пределах, допустимых для аккумулятора автомобиля. Автомобильный генератор переменного тока – это высокоскоростной генератор с частотой вращения до 9000 об/мин.

Автомобильный генератор

Хотя ток изначально является переменным (вершины полюсов ротора пересекают три фазы обмотки статора попеременно и с разной полярностью), он выпрямляется диодами и преобразуется в постоянный ток, пригодный для зарядки аккумулятора.

Рис. 9: Устройство автозапуска GPA-1005.

Пропульсивные двигатели

Автономные агрегаты оснащены двигателями внутреннего сгорания, которые, помимо используемого топлива, отличаются количеством тактов рабочего цикла и номинальной частотой вращения. Бюджетные модели небольшой мощности могут быть оснащены двухтактными двигателями с комбинированной системой смазки.

Генератор малой мощности

Рисунок 10: Пример генератора малой мощности.

Эти варианты могут быть интересны тем, для кого низкая цена, малые габариты и вес устройства являются основными критериями выбора. Четырехтактные двигатели с жидкостной системой смазки и охлаждения являются самыми надежными и долговечными. Полезно использовать следующие параметры счётчик моточасовБлагодаря счетчику моточасов вы можете точно определить, сколько времени осталось до следующего обслуживания.

Счетчик рабочего времени

С помощью счетчика моточасов вы можете точно определить, сколько времени осталось до следующего обслуживания двигателя.

Что касается номинальной частоты вращения двигателя, то этот параметр зависит от конструкции генератора переменного тока, используемого в машине. В зависимости от количества пар полюсов, генератор вырабатывает напряжение частотой 50 герц при скорости вращения ротора 1500 об/мин или 3000 об/мин. Поэтому приводной двигатель должен быть рассчитан на эту скорость.

Ведущие двигатели

Лучшие двигатели для бензиновых генераторных установок производятся компанией: Honda, Briggs & Stratton, Robin Subaru, Mitsubishi, в среднем ценовом сегменте Fubag и в бюджетном сегменте Patriot.

Где расположены эти двигатели:

  • Двигатель – Производитель
  • Двигатель. Honda – SDMO, GEKO, Fubag, DDE, Europower, Elemax, Zenith, Honda.
  • Др. Briggs & Stratton – GEKO, Europower (мощный).
  • Briggs & Stratton GEKO, Europower (мощный). Subaru – Элемакс.
  • Двигатель. Mitsubishi – Хитачи.
  • eq. Fubag – производить для себя.
  • eq. Патриот – в одноименном бренде Patriot.

Для дизельных генераторов рассматриваются самые надежные производители:

  • Производитель двигателя
  • двигатель. Kubota – Kubota, Europower.
  • DV. Kohler – SDMO.
  • двигатель. Volvo – Europower.
  • DV. Iveco – Europower.
  • Эв. Перкинс – FG WILSON.
  • Двигатель. Subaru – Энерго.
  • hd. Ф.Г. УИЛСОН – сделать для себя.

Почему одни и те же производители находятся в двух списках?
Например, производитель генераторов Europower устанавливает двигатели Honda в слабые бензиновые модели, Briggs & Stratton – в более мощные, а Kubota, Volvo и Iveco – в дизельные модели. Инженеры GEKO сделали то же самое.

В заключение, вместе с StabExpert.ru, составим список наиболее важных моментов при выборе генератора:

  • Если вам нужен генератор для дома, чтобы заменить электросеть, бензиновый генератор будет дешевле и тише. Если вам нужен постоянный источник энергии, причем мощный, дизельное топливо не имеет альтернативы.
  • Для газифицированных районов можно приобрести комбинированное устройство, но подключить их может только уполномоченный поставщик услуг.
  • Инверторные генераторы лучше с точки зрения получаемого тока, экономичнее, но дороже.
  • Сварочная станция обычно дешевле, чем покупка генератора и сварочного аппарата по отдельности, и не все генераторы могут питать их.
  • Удобнее запускать с кнопки (ключа), но для этого устанавливается батарейка, это дороже и сложнее. Существуют системы автозапуска, они приобретаются отдельно и подходят не для всех устройств (читайте описание конкретных моделей).
  • Дополнительным бонусом является счетчик моточасов.

Добавьте ссылку на эту страницу в своих социальных сетях (кнопки ниже), она вам понадобится. Желаю вам приятного выбора!

Читайте далее:
Сохранить статью?