categorii: Cum funcționează
Numărul de vizualizări: 38105
Comentarii la articol: 0

Tipuri de generatoare electrice și principiile activității lor

 

Un generator electric este o mașină sau o instalație concepută pentru a converti energia neelectrică în energie electrică: energie mecanică în energie electrică, energie chimică în energie electrică, energie termică în energie electrică, etc. Astăzi, practic, când folosim cuvântul „generator”, înseamnă un convertor mecanic energia în energie electrică.

Poate fi un generator portabil diesel sau pe benzină, un generator de centrale nucleare, un generator de mașini, un generator de casă de la un motor electric asincron sau un generator cu viteză mică pentru o turbină eoliană cu putere redusă. La sfârșitul articolului, vom considera ca un exemplu cei mai generali doi generatori, dar, mai întâi, să vorbim despre principiile activității lor.

Tipuri de generatoare electrice și principiile activității lor

Într-un fel sau altul, din punct de vedere fizic, principiul funcționării fiecăruia dintre generatoarele mecanice este unul și același: fenomen de inducție electromagneticăcând, atunci când liniile traversează câmpul magnetic al conductorului, inducția EMF are loc în acest conductor. Sursele forței care conduc la mișcarea reciprocă a conductorului și a câmpului magnetic pot fi diverse procese, cu toate acestea, în consecință, emf și curent trebuie întotdeauna obținute de la generator pentru a alimenta sarcina.

Principiul funcționării generatorului

Principiul funcționării generatorului electric - Legea Faraday

Principiul generatorului electric a fost descoperit în 1831 de fizicianul englez Michael Faraday. Ulterior, acest principiu a fost numit legea Faraday. Se află în faptul că atunci când conductorul traversează perpendicular pe câmpul magnetic, la capetele acestui conductor apare o diferență de potențial.

Primul generator a fost construit chiar de Faraday în conformitate cu principiul pe care l-a descoperit, era un „disc Faraday” - un generator unipolar în care un disc de cupru se rotea între poli ai unui magnet în formă de potcoavă. Aparatul producea un curent semnificativ cu o ușoară tensiune.

Legea Faraday

Ulterior s-a constatat că conductoarele izolate individuale din generatoare sunt mult mai eficiente din punct de vedere practic decât un disc conductiv solid. Și în generatoarele moderne, acum sunt utilizate înfășurările de sârmă statorice (în cel mai simplu caz, o bobină de sârmă).



alternator

Marea majoritate a generatoarelor moderne sunt alternatoare sincrone. Au o înfășurare de ancorare pe stator, de la care este deviată energia electrică generată. Pe rotor se află o înfășurare de excitație la care este furnizat un curent constant printr-o pereche de inele de contact pentru a obține un câmp magnetic rotativ de la un rotor rotativ.

Datorită fenomenului de inducție electromagnetică, atunci când rotorul se rotește dintr-o unitate externă (de exemplu, dintr-un motor cu ardere internă), fluxul său magnetic traversează fiecare dintre fazele înfășurării statorului alternativ și astfel induce un emf în ele.

Cel mai adesea există trei faze, acestea sunt deplasate fizic la ancoră unele de altele cu 120 de grade, astfel încât se obține un curent sinusoidal trifazat. Fazele pot fi conectate într-un model „stea” sau „triunghi” pentru a obține tensiunea de alimentare standard.

Curent sinusoidal

Frecvența EMF sinusoidal f este proporțională cu viteza rotorului: f = np / 60, unde - p este numărul de perechi de plusuri magnetice ale rotorului, n este numărul de rotații ale rotorului pe minut. De obicei, viteza maximă a rotorului este de 3000 rpm. Dacă conectați un redresor trifazic la înfășurările statorice ale unui astfel de generator sincron, veți obține un generator de curent direct (acesta este, apropo, toate generatoarele de automobile).


Generator sincron cu trei mașini

Desigur, generatorul sincron clasic are un minus grav - pe rotor există inele de contact și perii adiacente lor. Perii scânteie și uzură din cauza frecării și eroziunii electrice. Într-o atmosferă explozivă acest lucru nu este permis. Prin urmare, în aviație și în generatoarele diesel, generatoarele sincrone fără contact, în special cele cu trei mașini, sunt mai frecvente.

Trei mașini au trei mașini într-o singură carcasă: un preexcitator, un excitator și un generator - pe un arbore comun. Pre-excitatorul este un generator sincron, este excitat de magneții permanenți pe arbore, tensiunea pe care o generează este furnizată la înfășurarea statorului a excitatorului.

Statorul agentului patogen acționează asupra înfășurării pe rotorul conectat la un redresor trifazic fixat la acesta, din care se alimentează înfășurarea principală de excitație a generatorului. Generatorul generează curent în statorul său.


Generatoare portabile cu motorină, diesel și benzină

Generator portabil pentru alimentarea de sine stătătoare

Astăzi foarte frecvent în gospodării generatoare de motorină, gaz și benzinăcare utilizează ICE ca motor cu ardere internă - un motor cu ardere internă care transmite rotirea mecanică rotorului generatorului.

Generatoarele de combustibil lichid au rezervoare de combustibil, generatoarele de gaz trebuie să furnizeze combustibil printr-o conductă, astfel încât gazul să fie alimentat la carburator, unde se va transforma într-o parte integrantă a amestecului de combustibil.

În toate cazurile, amestecul de combustibil este ars în sistemul cu piston, determinând rotirea arborelui cotit. Acest lucru este similar cu un motor de mașină. Arborele cotit rotește rotorul unui generator sincron (contactator) fără contact.

Cel mai bun generatoare invertoare de centrale electrice de acasă Au o baterie încorporată pentru a compensa diferențele și un sistem de conversie dublă, în astfel de dispozitive, tensiunea alternativă este mai stabilă.


Generatoare auto

Dispozitiv generator auto

Un alt exemplu de alternator - cel mai obișnuit tip de generator din lume - generator auto. Acest generator conține în mod tradițional o înfășurare de excitație cu inele de alunecare pe rotor și o înfășurare a statorului trifazată cu un redresor.

Un regulator electronic încorporat menține tensiunea în intervalul acceptabil pentru o baterie auto. Un generator de mașini este un generator de mare viteză, viteza acestuia poate ajunge la 9000 pe minut.

Generator auto

Deși inițial curentul se dovedește alternativ (vârfurile polului rotorului alternativ și în polaritate diferită intersectează cele trei faze ale înfășurării statorului cu fluxurile lor magnetice), atunci este rectificat prin diode și se transformă într-o constantă potrivită pentru încărcarea bateriei.


Proiecte neobișnuite ale generatoarelor electrice:

Generatoare gratuite de energie

Generatorul de motoare super-eficient al lui Robert Alexander

Generator Marx (generator de tensiune impuls)

Termogenerator Peltier

Nanogeneratoare pentru dispozitive electronice în miniatură

Consultați și la i.electricianexp.com:

  • Cum funcționează un generator electric?
  • Ce este o mașină dinamică. Primele generatoare de curent continuu
  • Generator diesel - dispozitiv și principiu de funcționare
  • Generator auto și caracteristicile sale
  • Cum să distingi un motor de inducție de un motor cu curent continuu

  •