Wie funktioniert ein elektrischer Generator?

Die Funktion eines elektrischen Generators besteht darin, elektrischen Strom zu erzeugen. Tatsächlich produziert der Generator jedoch nichts, sondern wandelt nur eine Energieform in eine andere um (wie es für alle Energieprozesse in der Natur charakteristisch ist). Am häufigsten bedeutet der Ausdruck „elektrischer Generator“ eine Maschine, die mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt.

Mechanische Energie kann aus Gas oder Dampf gewonnen werden, die sich unter Druck ausdehnen, aus fallendem Wasser oder sogar manuell. In jedem Fall muss diese Energie, um elektrische Energie von einem Generator zu erhalten, zunächst in einer akzeptablen Form übertragen werden, meistens in mechanischer Form.

Generatoren, die mit mechanischem Antrieb betrieben werden, sind die dominierende Form von Generatoren in der modernen Welt. Solche Generatoren arbeiten in Kern- und Wasserkraftwerken, in Kraftfahrzeugen, in Diesel- und Benzingeneratoren, in Windmühlen, in Handdynamos usw. Dampf, Benzin und Wind dienen als mechanische Energiequellen, die den Generatorrotor drehen.

Ein Beispiel für einen einfachen elektrischen Generator:

Eine Magnetisierungsspule oder Permanentmagnete sind am Generatorrotor befestigt. In den letzten Jahren haben sich Generatoren verbreitet. mit Neodym-Magneten auf dem Rotor, da moderne Neodym-Magnete in ihren Eigenschaften einer starken Magnetisierungswicklung nicht unterlegen sind.

Das Prinzip der Erzeugung elektrischer Energie in einem Generator basiert auf dem Phänomen der elektromagnetischen Induktion, das darin besteht, dass ein sich im Raum ändernder magnetischer Fluss ein elektrisches Feld um diesen Raum induziert.

Und wenn ein Leiter in dem Bereich platziert wird, in dem dieses induzierte elektrische Feld vorhanden ist, wird eine EMF (elektromotorische Kraft) in ihm induziert (es wird induziert), und die entsprechende Spannung kann zwischen den Enden des Leiters beobachtet (gemessen, zur Stromversorgung der Last verwendet) werden.

Der sich ändernde Magnetfluss wird im Generator durch Magnete erhalten, die sich zusammen mit dem Rotor oder den Polösen bewegen, die durch spezielle Wicklungen - Magnetisierungswicklungen - magnetisiert sind. Magnetisierungsspulen werden normalerweise über Bürsten und Schleifringe mit Strom versorgt.

Anwendung eines Generators zur Elektrifizierung eines Eisenbahnmodells:

Die Drähte, in denen die EMK (elektrische Spannung) im Generator induziert wird, sind eine Statorwicklung, die sich normalerweise in einem Magnetkreis befindet, der an einem festen Teil einer elektrischen Maschine befestigt ist. Diese Wicklung für Generatoren verschiedener Typen kann auf verschiedene Arten durchgeführt werden.

Bei Dreiphasengeneratoren werden Statorwicklungen nach einem Dreiphasenschema verwendet - drei Teile einer solchen Dreiphasenwicklung können durch einen "Stern" oder ein "Dreieck" verbunden sein.

Durch die Verbindung durch einen Stern kann vom Generator eine Spannung mit einer größeren Größe erhalten werden als durch die Verbindung durch ein Dreieck. Der Spannungsunterschied ist die dreifache Wurzel (ca. 1,73). Je höher die Spannung, desto niedriger ist der maximale Strom, der von diesem Generator an der Last erhalten werden kann.

Der Betrieb eines elektrischen Generators in einem Kraftwerk:

Die Nennleistung des Generators hängt von mehreren Faktoren ab, die seinen Nennstrom und seine Nennspannung bestimmen. Die Spannung an den Ausgangsklemmen des Generators hängt von der Länge der Statorwicklung (Draht), der Rotordrehzahl und der Magnetfeldinduktion an ihren Polen ab. Je mehr diese Parameter sind, desto größer ist die Spannung, die vom Generator im Leerlauf und unter Last erhalten wird.

Tragbarer Generator (Minikraftwerk) zur autonomen Stromversorgung:

Der maximale Strom, der vom Generator erhalten werden kann, ist theoretisch durch seinen Kurzschlussstrom begrenzt.Fast bei Nenndrehzahl hängt es von der Dicke des Statorwicklungsdrahtes und vom gesamten Magnetfluss des Rotors ab.

Wenn der magnetische Fluss nicht ausreicht, wird in einigen Fällen auf eine Geschwindigkeitssteigerung zurückgegriffen. Dann muss der Generator jedoch mit einem automatischen Spannungsregler ausgestattet sein, wie er in Automobilgeneratoren implementiert ist, die einen Strom erzeugen können, der zum Laden der Batterie in einem weiten Drehzahlbereich akzeptabel ist.

Siehe auch zu diesem Thema:

Dynamomaschinen - die ersten Gleichstromgeneratoren

Arten von elektrischen Generatoren und die Prinzipien ihrer Arbeit

Wie ist der Dieselgenerator aufgebaut und funktioniert?

Das Gerät des Automobilgenerators und seine Eigenschaften