Врсте електричних генератора и принципи њиховог рада

Електрични генератор је машина или инсталација која је намењена претварању неелектричне у електричну енергију: механичка енергија у електричну, хемијска енергија у електричну, топлотна енергија у електричну, итд. Данас, у основи, када користимо реч „генератор“, мислимо на механички претварач енергија у електричну енергију.

То може бити дизел или бензински преносни генератор, генератор нуклеарних електрана, генератор аутомобила, домаћи генератор из асинхроног електромотора или генератор малих брзина за ветротурбине мале снаге. На крају чланка размотрићемо као пример два најчешћа генератора, али прво, разговарајмо о принципима њиховог рада.

На овај или онај начин, са физичког становишта, принцип рада сваког механичког агрегата је једно и исто: феномен електромагнетне индукцијекада, кад линије пређу магнетно поље проводника, у том проводнику долази до индукционе ЕМФ. Извори силе који доводе до међусобног померања проводника и магнетног поља могу бити различити процеси, међутим, као резултат тога, емф и струја се морају увек добијати од генератора да би напајали оптерећење.

Принцип рада електричног генератора - Фарадаиев закон

Принцип електричног генератора открио је 1831. године енглески физичар Мицхаел Фарадаи. Касније се овај принцип назвао Фарадаиевим законом. Оно лежи у чињеници да када проводник пређе окомито на магнетно поље, на крајевима овог проводника долази до потенцијалне разлике.

Први генератор је саградио сам Фарадаи по принципу који је открио, био је то „Фарадаи диск“ - униполарни генератор у којем се бакарни диск ротира између полова магнета у облику поткове. Уређај је произвео значајну струју са малим напоном.

Касније је утврђено да су поједини изоловани проводници у генераторима са практичне тачке гледишта много ефикаснији од чврстог проводљивог диска. А у савременим генераторима користе се сада намотаји жице статора (у најједноставнијем показном случају, завојница жице).

Алтернатор

Велика већина савремених генератора су синхрони алтернатори. Имају сидро намотавање на статору, одакле се генерисана електрична енергија преусмерава. Навој побуде налази се на ротору, до кога се напаја стална струја кроз пар контактних прстенова како би се из ротирајућег ротора добило ротирајуће магнетно поље.

Због феномена електромагнетне индукције, када се ротор окреће од спољног погона (на пример, од мотора са унутрашњим сагоревањем), његов магнетни ток заузврат прелази сваку фазу статора замотавања и на тај начин индукује емф у њима.

Најчешће постоје три фазе, оне се физички померају на сидру једна за другом за 120 степени, па се добија трофазна синусоидна струја. Фазе се могу повезати у „звезду“ или „троугласти“ образац да се добију стандардни мрежни напон.

Фреквенција синусоидног ЕМФ ф пропорционална је брзини ротора: ф = нп / 60, где је - п број парова магнетних плусева ротора, н је број обртаја ротора у минути. Обично је максимална брзина ротора 3000 о / мин. Ако спојите трофазни исправљач на намотаје статора таквог синхроног генератора, добит ћете генератор једносмерне струје (ово су, успут, раде сви аутомобилски генератори).

Синхрони генератор са три машине

Наравно, класични синхрони генератор има један озбиљан минус - на ротору су контактни прстенови и четкице поред њих. Четке се искре и троше услед трења и електричне ерозије. У експлозивној атмосфери то није дозвољено. Стога су у ваздухопловству и у дизел агрегатима чешћи синхрони генератори без контакта, нарочито трокоморски.

Три машине имају три машине у једном кућишту: пред-узбудник, узбудник и генератор на заједничком вратилу. Предиздајник је синхрони генератор, побуди се из сталних магнета на осовини, напон који генерише испоручује се намоту статора побудника.

Статор патогена делује намотавањем ротора спојеног на трофазни исправљач, причвршћен на њега, из кога се напаја главно намотавање побудника генератора. Генератор ствара струју у свом статору.

Преносни генератори за гас, дизел и бензин

Данас је веома честа у домаћинствима дизел, бензин и бензински агрегатикоји користе ИЦЕ као мотор са унутрашњим сагоревањем - мотор са унутрашњим сагоревањем који преноси механичко окретање на ротор генератора.

Генератори течног горива имају резервоаре за гориво, за генераторе гаса - потребно је доводити гориво кроз цевовод, тако да се гас тада доводи у карбуратор, где ће се претворити у саставни део мешавине горива.

У свим случајевима, мешавина горива се сагорева у систему клипа, што узрокује окретање радилице. Ово је слично мотору аутомобила. Радилица окреће ротор бесконтактног синхроног генератора (алтернатора).

Најбољи инвертерски агрегати кућних електрана имају уграђену батерију за компензацију разлика и двоструки систем претворбе, у таквим је уређајима наизменични напон стабилнији.

Ауто генератори

Још један пример алтернатора - најчешће врсте генератора на свету - ауто генератор. Овај генератор традиционално садржи навијање узбуде са клизним прстенима на ротору и трофазно навијање статора са исправљачем.

Уграђени електронски регулатор одржава напон унутар прихватљивог распона за акумулатор аутомобила. Генератор аутомобила је генератор велике брзине, његове брзине могу достићи 9000 у минути.

Иако се у почетку струја добија наизменично (врхови пола ротора наизменично и различитом поларитетом пресецају три фазе намотаја статора њиховим магнетним флуксима), онда се он исправља диодама и претвара се у константну погодну за пуњење батерије.

Необични дизајни електричних генератора:

Бесплатни генератори енергије

Робертов Александер супер ефикасан генератор мотора

Марк генератор (генератор импулса напона)

Пелтиер-ов термогенератор

Наногенератори за минијатурне електронске уређаје