Vrste električnih generatora i načela njihovog rada

Električni generator je stroj ili instalacija namijenjena pretvaranju neelektrične u električnu energiju: mehanička energija u električnu, kemijska energija u električnu, toplinska u električnu, itd. Danas, u osnovi, kada koristimo riječ „generator“, mislimo na mehanički pretvarač energije u električnu energiju.

To mogu biti dizelski ili benzinski prijenosni generator, generator nuklearnih elektrana, generator automobila, domaći generator iz asinhronog elektromotora ili generator niske brzine za vjetroturbine male snage. Na kraju članka razmotrit ćemo kao primjer dva najčešća generatora, ali prvo, razgovarajmo o načelima njihovog rada.

Na fizički aspekt, princip rada svakog mehaničkog generatora, s fizičkog stajališta, je jedno i isto: pojava elektromagnetske indukcijekad, kad magnetsko polje pređe preko vodiča, u tom vodiču nastaje indukcijski emf. Izvori sile koji dovode do međusobnog kretanja vodiča i magnetskog polja mogu biti različiti procesi, međutim, kao rezultat toga, emf i struja moraju se dobivati ​​iz generatora da bi se napajalo opterećenje.

Princip rada električnog generatora - Faradayev zakon

Princip električnog generatora otkrio je 1831. godine engleski fizičar Michael Faraday. Kasnije se ovaj princip nazvao Faradayevim zakonom. Leži u činjenici da kad se provodnik pređe okomito na magnetsko polje, na krajevima ovog vodiča dolazi do potencijalne razlike.

Prvi generator izgradio je sam Faraday prema principu koji je otkrio, to je bio "Faraday disk" - unipolarni generator u kojem se bakreni disk rotira između polova magneta u obliku potkove. Uređaj je proizveo značajnu struju s malim naponom.

Kasnije je utvrđeno da su pojedini izolirani vodiči u generatorima praktičniji mnogo učinkovitiji od čvrstog provodnog diska. A u modernim generatorima koriste se sada namota žice statora (u najjednostavnijem slučaju, zavojnica žice).

alternator

Velika većina modernih generatora su sinkroni alternatori. Imaju sidro namotavanje na statoru iz kojeg se preusmjerava generirana električna energija. Napon pobude nalazi se na rotoru, do kojeg se napaja konstantna struja kroz par kontaktnih prstenova kako bi se iz rotirajućeg rotora dobilo rotirajuće magnetsko polje.

Zbog fenomena elektromagnetske indukcije, kada se rotor okreće iz vanjskog pogona (na primjer, od motora s unutarnjim izgaranjem), njegov magnetski tok zauzvrat presijeca svaku fazu statora koji se namata i na taj način inducira emf u njima.

Najčešće su to tri faze, fizički su pomaknute sidrom jedna na drugu za 120 stupnjeva, pa se dobiva trofazna sinusoidna struja. Faze se mogu povezati u uzorku "zvijezda" ili "trokut" standardni mrežni napon.

Učestalost sinusoidnog EMF f proporcionalna je brzini rotora: f = np / 60, gdje je - p broj parova magnetskih pluseva rotora, n je broj okretaja rotora u minuti. Obično je najveća brzina rotora 3000 okr / min. Ako spojite trofazni ispravljač na namotaje statora takvog sinkronog generatora, dobit ćete generator istosmjerne struje (to su, usput, rade svi automobilski generatori).

Sinkroni generator s tri stroja

Naravno, klasični sinkroni generator ima jedan ozbiljan minus - na rotoru su kontaktni prstenovi i četke uz njih. Četke se iskre i troše zbog trenja i električne erozije. U eksplozivnoj atmosferi to nije dopušteno. Stoga su u zrakoplovstvu i u dizelskim generatorima češći beskontaktni sinkroni generatori, posebice trokomorski.

Tri stroja imaju tri stroja u jednom kućištu: pred-uzbudnik, uzbudnik i generator - na zajedničkom vratilu. Pretpobuđivač je sinkroni generator, pobudi se iz stalnih magneta na osovini, napon koji generira isporučuje se namotu statora pobudnika.

Stator patogena djeluje namotavanjem na rotoru spojenom na trofazni ispravljač, pričvršćen na njega, iz kojeg se napaja glavno uzbuđenje generatora. Generator stvara struju u svom statoru.

Prijenosni generatori za plin, dizel i benzin

Danas je vrlo česta u kućanstvima dizel, benzin i benzinski generatorikoji koriste ICE kao motor s unutarnjim izgaranjem - motor s unutarnjim izgaranjem koji prenosi mehaničko okretanje na rotor generatora.

Generatori tekućeg goriva imaju spremnike goriva, a generatori plina trebaju dovoditi gorivo cjevovodom, tako da se tada plin dovodi u rasplinjač, ​​gdje će se pretvoriti u sastavni dio mješavine goriva.

U svim se slučajevima gorivna smjesa sagorijeva u sustavu klipa, što uzrokuje okretanje radilice. Ovo je slično motoru automobila. Radilica okreće rotor beskontaktnog sinkronog generatora (alternatora).

Najbolje inverterski generatori kućnih elektrana Imaju ugrađenu bateriju za kompenzaciju razlika i dvostruki sustav pretvorbe, u takvim je uređajima naizmjenični napon stabilniji.

Generatori automobila

Još jedan primjer alternatora - najčešće vrste generatora na svijetu - automobilski generator, Ovaj generator tradicionalno sadrži navijanje uzbude s kliznim prstenovima na rotoru i trofazno navijanje statora s ispravljačem.

Ugrađeni elektronički regulator drži napon unutar prihvatljivog raspona za akumulator automobila. Generator automobila je generator velike brzine, njegove brzine mogu doseći 9000 u minuti.

Iako se u početku struja dobiva naizmjenična (vrhovi pola rotora naizmjenično i različitom polarnošću presijecaju tri faze namotaja statora njihovim magnetskim tokovima), tada se on ispravlja diodama i pretvara u konstantnu koja je pogodna za punjenje akumulatora.

Neobični dizajni električnih generatora:

Besplatni generatori energije

Roberta Alexander je super učinkovit motor motora

Marxov generator (generator impulsa)

Peltier termogeneratora

Nanogeneratori za minijaturne elektroničke uređaje