Az elektromos generátorok típusai és munkájuk alapelvei

Az elektromos generátor olyan gép vagy berendezés, amelyet arra terveztek, hogy a nem elektromos energiát villamos energiává alakítsák: mechanikai energiát elektromos energiává, kémiai energiát elektromos energiává, hőenergiát elektromos energiává stb. energiát elektromos energiává.

Ez lehet dízel vagy benzin hordozható generátor, atomerőmű generátor, autó generátor, házi készítésű aszinkron elektromos motor generátor vagy kis sebességű generátor kis teljesítményű szélturbinához. A cikk végén példaként tekintjük a két leggyakoribb generátort, de először beszéljünk munkájuk alapelveiről.

Így vagy úgy, fizikai szempontból az egyes mechanikus generátorok működési elve azonos és ugyanaz: elektromágneses indukciós jelenségamikor a mágneses mező keresztezi a vezetőt, ebben a vezetőben az indukciós emf lép fel. A vezető és a mágneses mező kölcsönös mozgásához vezető erőforrások különféle folyamatok lehetnek, azonban ennek eredményeként az emf-et és az áramot mindig a generátorból kell megszerezni a teher táplálására.

Az elektromos generátor működésének elve - Faraday törvény

Az elektromos generátor elvét 1831-ben fedezte fel Michael Faraday angol fizikus. Később ezt az elvet Faraday törvényének hívták. Az abban rejlik, hogy amikor a vezető merőlegesen keresztezi a mágneses teret, akkor a vezető végein potenciálkülönbség lép fel.

Az első generátort maga Faraday építette az általa felfedezett elv szerint. Ez egy „Faraday korong” - egy egypólusú generátor, amelyben a rézkorong a patkó alakú mágnes pólusai között forogott. A készülék jelentős áramot generált enyhe feszültséggel.

Később azt találták, hogy a generátorok szigetelt vezetékei gyakorlati szempontból sokkal hatékonyabbak, mint egy szilárd vezető lemez. És a modern generátorokban most az állórész huzaltekercseket használják (a legegyszerűbb demonstrációs esetben a huzaltekercset).

váltóáramú generátor

A modern generátorok túlnyomó része szinkron váltakozó áramú. Horgonytekercsük van az állórészre, ahonnan a generált villamos energia elterelésre kerül. A rotoron gerjesztési tekercs található, amelyre állandó áramot táplálnak egy érintkezőgyűrűn keresztül annak érdekében, hogy forgó mágneses teret kapjanak a forgó rotorból.

Az elektromágneses indukció jelensége miatt, amikor a forgórész egy külső hajtásból (például egy belső égésű motorból) forog, a mágneses fluxusa egymás után keresztezi az állórész tekercsének minden fázisát, és így emf-et indukál bennük.

Leggyakrabban három fázis van, ezeket a horgonyban fizikailag egymáshoz viszonyítva 120 fokkal elmozdítják, így háromfázisú szinuszos áramot kapnak. A fázisokat „csillag” vagy „háromszög” mintázatban lehet összekapcsolni szabványos hálózati feszültség.

A szinuszos EMF frekvenciája arányos a forgórész sebességével: f = np / 60, ahol - p a forgórész mágneses pluszpárok száma, n a forgórész percenkénti fordulatszáma. Általában a maximális fordulatszám 3000 fordulat / perc. Ha háromfázisú egyenirányítót csatlakoztat egy ilyen szinkron generátor stator tekercseihez, akkor egyenáramú generátort kap (ez egyébként minden autógenerátor működik).

Három gép szinkron generátor

Természetesen a klasszikus szinkrongenerátornak van egy komoly mínusza - a rotoron vannak érintkezőgyűrűk és kefék mellettük. A kefék súrlódás és elektromos erózió miatt szikráznak és elhasználódnak. Robbanásveszélyes környezetben ez nem megengedett. Ezért a repülésben és a dízelgenerátorokban az érintés nélküli szinkron generátorok, különösen a háromgépes generátorok, gyakoribbak.

Három gépen három gép van egy házban: elő-gerjesztő, gerjesztő és generátor egy közös tengelyen. Az előgerjesztő egy szinkron generátor, amely a tengelyen lévő állandó mágnesektől gerjeszti, az általa generált feszültséget a gerjesztő állórész tekercséhez vezetik.

A kórokozó állórésze a rá rögzített háromfázisú egyenirányítóhoz csatlakoztatott rotor tekercselésére hat, ahonnan a generátor fő gerjesztési tekercsét táplálják. A generátor áramot generál az állórészében.

Gáz, dízel és benzin hordozható generátorok

Manapság nagyon gyakori a háztartásokban dízel, gáz és benzin generátorokamelyek belső égésű motorként ICE-t használnak - belső égésű motor, amely mechanikus fordulatot továbbít a generátor rotorához.

A folyékony tüzelőanyag-generátoroknak üzemanyagtartályai vannak, gázgenerátorok számára - az üzemanyagot a csővezetéken keresztül kell ellátni, hogy a gázt ezután a porlasztóba táplálják be, ahol az a tüzelőanyag-keverék szerves részévé válik.

A tüzelőanyag-keveréket minden esetben a dugattyús rendszerben elégetik, ami a főtengely forgását okozza. Ez hasonló egy autómotorhoz. A forgattyústengely egy érintkezés nélküli szinkron generátor (generátor) forgórészét forgatja.

A legjobb otthoni erőművek inverter generátorai beépített akkumulátorral és a kettős konverziós rendszerrel kell kompenzálni a különbségeket, ilyen eszközökben a váltakozó feszültség stabilabb.

Autógenerátorok

Egy másik példa a generátorra - a világ leggyakoribb típusú generátora - autó generátor. Ez a generátor hagyományosan tartalmaz egy gerjesztő tekercset csúszógyűrűkkel a forgórészen és egy háromfázisú állórész tekercset egy egyenirányítóval.

A beépített elektronikus szabályozó a feszültséget az autó akkumulátorának elfogadható tartományán tartja. Az autógenerátor egy nagysebességű generátor, sebessége elérheti a 9000 / perc sebességet.

Noha az áramot kezdetben váltakozva kapják (a forgórész pólushegye váltakozva és eltérő polaritású keresztezi az állórész tekercsének három fázisát a mágneses fluxussal), akkor ezt diódákkal helyettesítik és állandóvá válnak az akkumulátor töltéséhez.

Az elektromos generátorok szokatlan kivitele:

Ingyenes energiagenerátorok

Robert Alexander szuperhatékony motorgenerátora

Marx generátor (impulzus feszültséggenerátor)

Peltier hőgenerátor

Nanogenerátorok miniatűr elektronikus eszközökhöz