Cum funcționează un generator electric?

Funcția oricărui generator electric este de a genera un curent electric. Dar, de fapt, generatorul nu produce nimic, ci doar transformă o formă de energie în alta (așa cum este caracteristică tuturor proceselor energetice din natură). Cel mai adesea, pronunțând sintagma „generator electric”, înseamnă o mașină care transformă energia mecanică în energie electrică.

Energia mecanică poate fi obținută din gaz sau abur care se extinde sub presiune, din căderea apei sau chiar manual. În orice caz, pentru a primi energie electrică de la un generator, aceasta trebuie să transfere mai întâi această energie într-o formă acceptabilă, cel mai adesea în formă mecanică.

Generatoarele care acționează cu acționare mecanică sunt forma dominantă a generatoarelor din lumea modernă. Astfel de generatoare funcționează în centrale nucleare și hidroelectrice, în mașini, în generatoare de motorină și benzină, în mori de vânt, în dinamele de mână etc.

Un exemplu de generator electric simplu:

O bobină de magnetizare sau magneți permanenți sunt fixați pe rotorul generatorului. În ultimii ani, generatoarele au devenit răspândite. cu magneți de neodim pe rotor, deoarece magneții moderni de neodim nu au caracteristici inferioare unei înfășurări puternice cu magnetizare.

Principiul generarii energiei electrice într-un generator se bazează pe fenomenul de inducție electromagnetică, care constă în faptul că un flux magnetic care se schimbă în spațiu induce un câmp electric în jurul acestui spațiu.

Și dacă un conductor este plasat în regiunea în care este prezent acest câmp electric indus, atunci va fi indus în el (va fi indusă) o EMF (forță electromotivă), iar între capetele conductorului va fi posibilă observarea (măsurarea, utilizarea pentru a alimenta sarcina) tensiunea corespunzătoare.

Fluxul magnetic care se schimbă se obține în generator cu ajutorul magneților care se mișcă împreună cu rotulele sau cu palele magnetizate prin înfășurări speciale - înfășurări de magnetizare. Bobinele de magnetizare primesc de obicei putere prin perii și inele de alunecare.

Aplicarea unui generator pentru electrificarea unui model feroviar:

Firurile în care este indus emf-ul (tensiunea electrică) din generator sunt o înfășurare a statorului, situată de obicei într-un circuit magnetic fixat pe o parte fixă ​​a unei mașini electrice. Această înfășurare pentru generatoare de diferite tipuri poate fi realizată în diferite moduri.

În alternatoarele trifazice, sunt adoptate înfășurările statorice realizate conform unui circuit trifazat - trei părți ale unei astfel de înfășurări trifazate pot fi conectate printr-o „stea” sau „un triunghi”.

Conectarea de către o stea permite obținerea unei tensiuni cu o magnitudine mai mare de la generator decât atunci când este conectată de un triunghi. Diferența de stres va fi rădăcina de 3 ori (aproximativ 1,73). Cu cât tensiunea este mai mare, cu atât este mai mic curentul maxim care poate fi obținut de la acest generator la sarcină.

Funcționarea unui generator electric într-o centrală electrică:

Puterea nominală a generatorului depinde de mai mulți factori care determină curentul și tensiunea nominală a acestuia. Tensiunea la bornele de ieșire ale generatorului depinde de lungimea înfășurării statorului (fir), de viteza rotorului și de inducerea câmpului magnetic la poli. Cu cât sunt mai mulți acești parametri, cu atât tensiunea este mai mare din generator la ralanti și sub sarcină.

Generator portabil (mini-stație) pentru alimentare autonomă:

Curentul maxim care poate fi obținut de la generator este limitat teoretic de curentul său de scurtcircuit.Aproape la viteza nominală, depinde de grosimea firului de înfășurare a statorului și de fluxul magnetic total al rotorului.

Dacă fluxul magnetic nu este suficient, în unele cazuri se apelează la o creștere a vitezei. Dar atunci generatorul trebuie să fie echipat cu un regulator automat de tensiune, așa cum este implementat în generatoarele de automobile, care sunt capabile să producă un curent acceptabil pentru încărcarea bateriei într-o gamă largă de viteză.

Vezi și pe acest subiect:

Mașini dinamice - primele generatoare de curent continuu

Tipuri de generatoare electrice și principiile activității lor

Cum este aranjat și funcționat generatorul de motorină

Dispozitivul generatorului de automobile și caracteristicile acestuia