Как работает генератор переменного тока?

Генератор превращает механическую энергию в электрическую путем вращения проволочной катушки в магнитном поле. Электрический ток вырабатывается и тогда, когда силовые линии движущегося магнита пересекают витки проволочной катушки {рисунок справа). Электроны {голубые шарики) перемещаются по направлению к положительному полюсу магнита, а электрический ток течет от положительного полюса к отрицательному. До тех пор, пока силовые линии магнитного поля пересекают катушку (проводник), в проводнике индуцируется электрический ток.

Аналогичный принцип работает и при перемещении проволочной рамки относительно магнита {дальний рисунок справа), т. е. когда рамка пересекает силовые линии магнитного поля. Индуцированный электрический ток течет таким образом, что его поле отталкивает магнит, когда рамка приближается к нему, и притягивает, когда рамка удаляется. Каждый раз, когда рамка изменяет ориентацию относительно полюсов магнита, электрический ток также изменяет свое направление на противоположное.

Все то время, пока источник механической энергии вращает проводник (или магнитное поле), генератор будет вырабатывать переменный электрический ток.

Принцип действия генератора переменного тока

Простейший генератор переменного тока состоит из проволочной рамки, вращающейся между полюсами неподвижного магнита. Каждый конец рамки соединен со своим контактным кольцом, скользящим по электропроводной угольной щетке (рисунок над текстом). Индуцированный электрический ток течет к внутреннему контактному кольцу, когда соединенная с ним половина рамки проходит мимо северного полюса магнита, и, наоборот, к внешнему контактному кольцу, когда мимо северного полюса проходит другая половина рамки.

Трехфазный генератор переменного тока

Одним из наиболее экономически выгодных способов выработки сильного переменного тока является использование одного магнита, вращающегося относительно нескольких обмоток. В типичном трехфазном генераторе три катушки расположены равноудалено от оси магнита. Каждая катушка вырабатывает переменный ток, когда мимо нее проходит полюс магнита (правый рисунок).

Изменение направления электрического тока

Когда магнит вдвигается в проволочную катушку, он индуцирует в ней электрический ток. Этот ток заставляет стрелку гальванометра отклоняться в сторону от нулевого положения. Когда магнит вынимается из катушки, электрический ток изменяет свое направление на противоположное, и стрелка гальванометра отклоняется в другую сторону от нулевого положения.

Переменный ток

Магнит не будет индуцировать электрический ток до тех пор, пока его силовые линии не начнут пересекать проволочную петлю. Когда полюс магнита вдвигается в проволочную петлю, в ней индуцируется электрический ток. Если магнит прекращает движение, электрический ток (голубые стрелки) также прекращается (средняя диаграмма). Когда магнит вынимается из проволочной петли, в ней индуцируется электрический ток, текущий в противоположном направлении.

Принцип действия генератора электрического тока в кране

Категория:

   Электрическое оборудование

Публикация:

   Принцип действия генератора электрического тока в кране

Читать далее:

Принцип действия генератора электрического тока в кране

Электрической машиной называется устройство, служащее для преобразования механической энергии в электрическую или, наоборот, электрической энергии в механическую. В первом случае машина называется электрическим генератором, во втором — электродвигателем. Принцип действия электрических машин основан на законах электромагнитной индукции и действия электромагнитных сил. Для работы любой электрической машины необходимо наличие магнитного поля и проводников, по которым протекает ток.

Одна и та же электрическая машина может быть генератором, тока или двигателем. Рассмотрение устройства машин постоянного тока удобнее начать с генераторов, т. е. машин, которые производят электрический ток. Любой генератор состоит из устройства, служащего для создания магнитного потока, и электрической обмотки, в которой наводится ЭДС. У генераторов постоянного тока обмотка обычно размещается на вращающейся части, называемой якорем. Якорь располагается между полюсами, создающими магнитное поле. При вращении якоря механическим двигателем в этом магнитном поле в обмотке наводится ЭДС, которая прямо пропорциональна частоте вращения и магнитному потоку. С помощью коллектора и щеток ток подается во внешнюю цепь.

Аналогично устроены и генераторы переменного тока, только у них основная обмотка, как правило, размещается на неподвижной части машины — статоре, а магнитное поле создается магнитными полюсами, расположенными на вращающейся части — роторе.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Генераторы постоянного тока вырабатывают по сути дела переменное напряжение, которое выпрямляется особым устройством — коллектором. Рассмотрим работу простейшего генератора переменного тока (рис. 3.1), который приводится во вращение каким-либо механическим двигателем и преобразует механическую энергию в электрическую.

Рис. 3.1. Схематическое устройство простейшего генератора переменного тока

Будем считать, что якорь вращается с постоянной скоростью в направлении против часовой стрелки. Так как проводники аЬ и ей находятся в одинаковых условиях относительно полюсов С и Ю, то достаточно рассмотреть процесс создания ЭДС только в одном проводнике, например в проводнике аЪ.
Направление наводимой ЭДС определяется по правилу правой руки. Ладонь правой руки надо расположить в магнитном поле так, чтобы магнитные силовые линии были направлены в ладонь, а большой палец был отведен на 90° в плоскости ладони и направлен в сторону движения проводника. Тогда остальные пальцы руки покажут направление наведенной в проводнике ЭДС (рис. 3.2). Напомним, что принято считать магнитные силовые линии исходящими из северного полюса.

Рис. 3.2. Правило правой руки

Из рис. 3.3 видно, что каждая щетка соединена через кольцо только с одним проводником: щетка А — с проводником ab, а щетка В — с проводником cd. Значит, на зажимах внешней цепи имеется переменное во времени напряжение и по ней течет переменный ток частотой /. Итак, внутри машины получается переменный ток, но во внешнюю цепь можно выдавать постоянный или выпрямленный ток. Для этого применяют специальное устройство — коллектор, по сути дела являющийся механическим выпрямителем.

Принцип действия его состоит в следующем. Концы витка ab-cd присоединяются не к двум кольцам, как было сделано вначале, а к одному кольцу, разрезанному по диаметру, обе половинки которого изолированы друг от друга и от вала, на который они насажены. На эти полукольца или пластины коллектора наложены щетки А и В, к которым присоединяется внешняя цепь. Только теперь положение щеток на пластинках не безразлично, как на рис. 3.1, а имеет существенное значение.

С целью выпрямить переменный ток надо поставить щетки так, чтобы наводимая в витке ЭДС была равна нулю в момент перехода щетки с одной пластины на другую (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Схема простейшего генератора постоянного тока

Тогда ток во внешней цепи будет протекать только в одном направлении — от щетки А к щетке В. Здесь происходит выпрямление наводимой в витке ab-cd переменной ЭДС в пульсирующую ЭДС, и ток во внешней цепи будет также пульсирующим, т. е. меняющимся по величине в течение периода в соответствии с изменением ЭДС, но направление его остается неизменным.

Щетка А, от которой отводится ток во внешнюю цепь, является положительной и обозначается знаком плюс, а щетка В, через которую ток возвращается в машину — отрицательной и обозначается знаком минус. Чтобы пульсирующий ток стал постоянным током, необходимо сделать не две коллекторные пластины, а значительно больше, а также следует уложить на якорь обмотку, состоящую из большого числа проводников. Витки обмотки соединены с коллекторными пластинами по определенному закону.

Итак, мы ознакомились с устройством машины постоянного тока, являющейся генератором или источником электрической энергии. Но генератор может быть легко обращен в электрический двигатель. Для этого необходимо дать такое же напряжение постоянного тока на зажимы машины, какое она вырабатывала в качестве генератора. Это свойство электрических машин носит название обратимости. При работе такой машины в качестве двигателя коллектор попеременно посылает в секции обмотки якоря ток определенного направления.

Каждая машина постоянного тока состоит из следующих основных частей: неподвижной части станины, т. е. статора, предназначенного для создания магнитного потока; вращающейся части, или якоря; двух подшипниковых щитов. На статоре укреплены основные полюсы, служащие для создания основного магнитного потока, и добавочные полюсы, выравнивающие магнитный поток при работе машины, что необходимо для подавления искрения на коллекторе.

Рис. 3.4. Основной полюс

Якорь представляет собой цилиндрическое тело, вращающееся в пространстве между полюсами. Якорь имеет пазы, в которые уложены проводники обмотки. На одном валу с якорем насажен коллектор, к пластинам которого припаяны выводы от обмотки якоря. Зазор между якорем и неподвижной частью машины колеблется в пределах 0,7—3 мм для машин мощностью до 50 кВт, а в машинах большей мощности может достигать 10 мм. Сердечник 1 основного полюса (рис. 3.4) выполнен из листовой электротехнической стали толщиной 1 мм. Со стороны, обращенной к якорю, сердечник имеет полюсный наконечник 2, служащий для равномерного распределения магнитного потока через воздушный зазор. На сердечник полюса надета катушка обмотки возбуждения 3, по которой проходит постоянный ток. Катушка наматывается на каркас 4, выполняемый из листовой стали толщиной 1—2 мм, пластмассы или картона. Полюсы крепятся к статору 6 при помощи болтов 5.

Добавочные полюсы, так же как и основные, состоят из сердечника, оканчивающегося полюсным наконечником, и надетой на сердечник катушки. Добавочные полюсы устанавливают строго посередине между основными полюсами и крепят к станине болтами.

Станиной или статором называют неподвижную часть машины, к которой крепятся основные и добавочные полюсы и при помощи которой машина крепится к фундаменту или другому основанию. Станину делают из чугуна или стали с разъемом или без него в зависимости от типа и мощности машины. К станине крепятся подшипниковые щиты, поддерживающие подшипники, в которых вращается якорь.

Якорь машин постоянного тока представляет собой барабан с пазами, выполненный из листовой стали толщиной 0,5 мм. Частота перемагничивания якоря составляет 20—60 Гц. Листы набираются в осевом направлении и для уменьшения потерь от вихревых токов изолируются друг от друга лаком или бумагой толщиной 0,03— 0,05 мм. Листы якоря спрессовывают с обеих сторон нажимными приспособлениями, которые крепят на валу или стягивают болтами. Для улучшения охлаждения на вал якоря насаживают вентилятор.

Секции обмотки якоря изготовляют на шаблонах и укладывают в пазы якоря. Обмотку якоря присоединяют к коллектору, который выполняют из медных пластин трапецеидальной формы, изолированных друг от друга и от корпуса посредством слюды или миканитовых прокладок. Коллекторные пластины закрепляют на ласточкиных хвостах. После запрессовки коллектор обтачивают на станке, чтобы его поверхность имела правильную цилиндрическую форму. Концы секций якоря впаиваются в пластины коллектора.

Для подвода тока к вращающемуся коллектору и отвода от него тока применяют щеточный аппарат, состоящий из щеткодержателей, укрепленных на щеточных пальцах, и щеток, установленных в щеткодержателях. Все щеточные пальцы крепятся на общей траверсе, устройство которой показано на рис. 3.5.

Рекламные предложения:

Читать далее: Принцип действия двигателя трехфазного тока

Категория: — Электрическое оборудование

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Электрический генератор. Основное оборудование электрических станций и подстанций.

Основное оборудование электрических станций и подстанций

Электрический генератор — это устройство, в котором неэлектрические виды энергии (механическая, химическая, тепловая) преобразуются в электрическую энергию.

История изобретения генератора электрического тока

Русский ученый Э.Х.Ленц еще в 1833г. указал на обратимость электрических машин: одна и та же машина может работать как электродвигатель, если ее питать током, и может служить генератором электрического тока, если ее ротор привести во вращение каким-либо двигателем, например паровой машиной. В 1838г. Ленц, один из членов комиссии по испытанию действия электрического мотора Якоби, на опыте доказал обратимость электрической машины.

Первый генератор электрического тока, основанный на явлении электромагнитной индукции, был построен в 1832г. парижскими техниками братьями Пиксин. Этим генератором трудно было пользоваться, так как приходилось вращать тяжелый постоянный магнит, чтобы в двух проволочных катушках, укрепленных неподвижно вблизи его полюсов, возникал переменный электрический ток. Генератор был снабжен устройством для выпрямления тока. Стремясь повысить мощность электрических машин, изобретатели увеличивали число магнитов и катушек. Одной из таких машин, построенной в 1843г., был генератор Эмиля Штерера. У этой машины было три сильных подвижных магнита и шесть катушек, вращавшихся от рук вокруг вертикальной оси. Таким образом, на первом этапе развития электромагнитных генераторов тока (до 1851г.) для получения магнитного поля применяли постоянные магниты. На втором этапе (1851-1867гг. ) создавались генераторы, у которых для увеличения мощности постоянные магниты были заменены электромагнитами. Их обмотка питалась током от самостоятельного небольшого генератора тока с постоянными магнитами. Подобная машина была создана англичанином Генри Уальдом в 1863г.

При эксплуатации этой машины выяснилось, что генераторы, снабжая электроэнергией потребителя, могут одновременно питать током и собственные магниты. Оказалось, что сердечники электромагнитов сохраняют остаточный магнетизм после выключения тока. Благодаря этому генератор с самовозбуждением дает ток и тогда, когда его запускают из состояния покоя. В 1866-1867гг. ряд изобретателей получили патенты на машины с самовозбуждением.

В 1870г. бельгиец Зеноб Грамм, работавший во Франции, создал генератор, получивший широкое применение в промышленности. В своей динамо-машине он использовал принцип самовозбуждения и усовершенствовал кольцевой якорь, изобретенный еще в 1860 г.А.Пачинотти.

В одной из первых машин Грамма кольцевой якорь, укрепленный на горизонтальном валу, вращался между полюсными наконечниками двух электромагнитов. Якорь приводился во вращение через приводной шкив, обмотки электромагнитов были включены последовательно с обмоткой якоря. Генератор Грамма давал постоянный ток, который отводится с помощью металлических щеток, скользивших по поверхности коллектора. На Венской международной выставке в 1873г. демонстрировались две одинаковые машины Грамма, соединенные проводами длиной 1 км. Одна из машин приводилась в движение от двигателя внутреннего сгорания и служила генератором электрической энергии. Вторая машина получала электрическую энергию по проводам от первой и, работая как двигатель, приводила в движение насос. Это была эффектная демонстрация обратимости электрических машин, открытой Ленцем, и демонстрация принципа передачи энергии на расстояние.

До того, как была открыта связь между электричеством и магнетизмом, использовались электростатические генераторы, которые работали на основе принципов электростатики. Они могли вырабатывать высокое напряжение, но имели маленький ток. Их работа была основана на использовании наэлектризованных ремней, пластин и дисков для переноса электрических зарядов с одного электрода на другой.

Заряды вырабатывались, используя один из двух механизмов:

• Электростатическую индукцию
• Трибоэлектрический эффект, при котором электрический заряд возникал из-за механического контакта двух диэлектриков

По причине низкой эффективности и сложностей с изоляцией машин, вырабатывающих высокие напряжения, электростатические генераторы имели низкую мощность и никогда не использовались для выработки электроэнергии в значимых для промышленности масштабах. Примерами доживших до наших дней машин подобного рода являются электрофорная машина и генератор Ван де Граафа.

Принцип работы любого электрического генератора

Принцип работы любого электрического генератора основан на явлении электромагнитной индукции. Электромагнитная индукция преобразовывает механическую энергию двигателя (вращение0 в энергию электрическую. Принцип магнитной индукции: если в однородном магнитном поле В равномерно вращается рамка, то в ней возникает, переменная Э. Д.С., частота которой равна частоте вращения рамки. Будем ли мы вращать рамку в магнитном поле, или магнитное поле вокруг рамки, либо магнитное поле внутри рамки, результат будет один — Э.Д.С., изменяющаяся по гармоническому закону.

Вот теперь и поговорим о асинхронном и синхронном генераторе более подробно.

Синхронный электрогенератор

Синхронный электрогенератор — это синхронная машина, работающая в режиме генератора в которой частота вращения магнитного поля статора равна частоте вращения ротора. Ротор с магнитными полюсами создает вращающееся магнитное поле, которое пересекая обмотку статора, наводит в ней ЭДС. В синхронном генераторе ротор выполнен виде постоянного магнита или электромагнита.

Число полюсов ротора может быть два, четыре и т.д., но кратно двум. В бытовых электростанциях используется, как правило, ротор с двумя полюсами, чем и обусловлена частота вращения двигателя электростанции 3000 об/мин. Ротор, при запуске электростанции, создает слабое магнитное поле, но с увеличением оборотов, увеличивается и ЭДС в обмотке возбуждения. Напряжение с этой обмотки через блок автоматической регулировки (AVR) поступает на ротор, контролируя выходное напряжение за счет изменения магнитного поля. Например, подключенная индуктивная нагрузка размагничивает генератор и снижает напряжение, а при подключении емкостной нагрузки происходит подмагничивание генератора и повышение напряжения. Это называется «реакцией якоря».

Для обеспечения стабильности выходного напряжения необходимо изменять магнитное поле ротора путем регулирования тока в его обмотке, что и обеспечивается блоком AVR. Преимуществом таких генераторов является высокая стабильность выходного напряжения, а недостатком — возможность перегрузки по току, так как при завышенной нагрузке, регулятор может чрезмерно повысить ток в обмотке ротора. Еще к недостаткам синхронного генератора можно отнести наличие щеточного узла, который рано или поздно придется обслуживать. Благодаря такому способу регулировки, вне зависимости от изменения тока нагрузки и оборотов двигателя электростанции стабильность выходного напряжения генератора остается очень высокой, примерно ±1%.

Асинхронный электрогенератор

Асинхронный электрогенератор — асинхронная машина (двигатель) работающая в режиме торможения, ротор которой вращается с опережением, но в том же направлении что и магнитное поле статора. В зависимости от типа обмотки, ротор может быть короткозамкнутым либо фазным.

Вращающееся магнитное поле, созданное вспомогательной обмоткой статора, индуцирует на роторе магнитное поле, которое вращаясь вместе с ротором, наводит ЭДС в рабочей обмотке статора, так же как и в синхронном генераторе. Вращающееся магнитное поле остается всегда неизменным и не регулируемо, вследствие чего напряжение и частота на выходе генератора зависит от частоты оборотов ротора, а следовательно от стабильности работы двигателя электростанции.

Несмотря на простоту обслуживания, малую чувствительность к короткому замыканию и невысокую стоимость, асинхронные генераторы применяются достаточно редко, так как имеются ряд недостатков: асинхронный генератор всегда потребляет намагничивающий ток значительной силы, поэтому для его работы необходим источник реактивной мощности (конденсаторы), зависящий от активно-индуктивного характера нагрузки; ненадежность работы в экстремальных условиях; возбуждение асинхронного генератора зависит от случайных факторов и происходит, как правило, при скорости превышающей или равной синхронной; зависимость выходного напряжения и частоты тока от устойчивости работы двигателя и т. д.

Устройство генератора

Основными частями любого генератора являются: система магнитов (или, чаще всего, электромагнитов), создающих магнитное поле, и система проводников, пересекающих это магнитное поле. При пропускании магнитного поля через катушку магнитный поток принудит свободные электроны сместиться на концы проводника. Подобное смещение отрицательно заряженных частиц становится источником возникновения электродвижущей силы — ЭДС (напряжение). В результате у генератора при вращении его оси идёт постоянное воздействие магнитного потока на обмотки, на которых и возникает ЭДС.

Составные части генератора:

• коллектор,
• щетки,
• магнитные полюса,
• витки,
• вал,
• якорь.

Принцип действия генератора

Принцип действия генератора основан на явлении электромагнитной индукции, когда в проводнике, двигающемся в магнитном поле и пересекающем его магнитные силовые линии, индуктируется ЭДС. Следовательно, такой проводник можно использовать как источник электрической энергии.

Виды генераторов

• электрогенераторы,
• бензогенераторы,
• дизельгенераторы,
• инверторные генераторы.

Применение

Генераторы используются во многих сферах жизнедеятельности и производства, при различных условиях. Бензогенераторы незаменимы в случае отключения электричества в небольших загородных домах и дачах. Кроме того, их удобно применять в тех местах, где нет электроэнергии (отдаленные районы, горы, леса). Дизельные генераторы применяется в качестве основного или резервного источника электропитания. Инверторные генераторы незаменимы как источник дополнительного питания для электронного оборудования. Такие электростанции исспользуются организациями, использующими различную электронную технику.



Урок 43-3 Устройство и принцип работы генератора переменного тока

Рассмотрим замкнутый контур (рамку) площадью S, помещенный в однородное магнитное поле, индукция которого равна B. Контур равномерно вращается вокруг оси OO’ с угловой скоростью ω.

Магнитный поток, пронизывающий контур, определяется формулой Ф = BS cosΔφ, где Δφ — угол между вектором нормали n к плоскости контура и вектором В. Рамка вращается внутри магнита с частотой v, и за время t совершает N = vt оборотов. За оборот рамка поворачивается на угол 2π рад. Угол на который поворачивается рамка за время t: Δφ = 2π vt = ωt, тогда изменение магнитного потока ΔФ = BS cos Δφ = BS cos ωt .

В замкнутом контуре возникает э.д.с. индукции, которая по закону электромагнитной индукции равна скорости изменения магнитного потока .

Тогда получим мгновенное значение э.д.с.

e = — Ф’ = — (BS cos ωt)’ = BSω sin ωt

Следовательно э.д.с. индукции, возникающая в замкнутом контуре, при его равномерном вращении в однородном магнитном поле меняется со временем по закону синуса. Э.д.с. индукции максимальна при sin ωt = 1, т.е. α = ωt = π/2

Величина ε₀ = ωBS – называется амплитудным значением э. д.с. индукции.

Если такой контур замкнуть на внешнюю цепь, то по цепи пойдет ток, сила и направление которого изменяются. Такая рамка, вращающаяся в магнитном поле является простейшимгенератором переменного тока.

В нашей стране используется переменный ток частотой 50 Гц (в США – 60 Гц). Такой ток вырабатывается генераторами.

Генераторы электрического тока – это устройства для преобразования различных видов энергии – механической, химической, тепловой, световой и др. – в электрическую.

Работа генератора переменного тока основана на явлении электромагнитной индукции.

В настоящее время имеется много различных типов генераторов. Но все они состоят из одних и тех нее основных частей. Это, во-первых, электромагнит или постоянный магнит, создающий магнитное поле, и, во-вторых, обмотка, в которой индуцируется переменная ЭДС — электродвижущая сила (в рассмотренной модели генератора это вращающаяся рамка).

Неподвижную часть генератора называют статором, а подвижную – ротором.

Так как ЭДС, наводимые в последовательно соединенных витках, складываются, то амплитуда ЭДС индукции в рамке пропорциональна числу витков в ней. Она пропорциональна также амплитуде переменного магнитного потока (Ф_m = BS) через каждый виток.

В изображенной на рисунке модели генератора вращается проволочная рамка, которая является ротором. Магнитное поле создает неподвижный постоянный магнит. Разумеется, можно было бы поступить и наоборот: вращать магнит, а рамку оставить неподвижной. К концам обмотки ротора присоединены контактные кольца. Неподвижные пластины — щетки — прижаты к кольцам и осуществляют связь обмотки ротора с внешней цепью.

Модель генератора переменного тока.

Промышленные генераторы имеют намного большие размеры, для увеличения напряжения, снимаемого с клемм генератора, на рамки наматывают не один, а много витков. Во всех промышленных генераторах переменного тока витки, в которых индуцируется переменный ток, устанавливают неподвижно, а вращается магнитная система. Если ротор вращать с помощью внешней силы, то вместе с ротором будет вращаться и магнитное поле, создаваемое им, при этом в проводниках статора будет индуцироваться э.д.с.

Принцип действия генератора переменного тока следующий. Для получения большого магнитного потока в генераторах применяют специальную магнитную систему, состоящую из двух сердечников, сделанных из электротехнической стали. Обмотки, создающие магнитное поле, размещены в пазах одного из сердечников, а обмотки, в которых индуцируется ЭДС, — в пазах другого. Один из сердечников (обычно внутренний) вместе со своей обмоткой вращается вокруг горизонтальной или вертикальной оси. Поэтому он называется ротором. Неподвижный сердечник с его обмоткой называют статором. Зазор между сердечниками статора и ротора делают как можно меньшим для увеличения потока магнитной индукции.

В больших промышленных генераторах вращается именно электромагнит, который является ротором, в то время как обмотки, в которых наводится ЭДС, уложены в пазах статора и остаются неподвижными. Дело в том, что подводить ток к ротору или отводить его из обмотки ротора во внешнюю цепь приходится при помощи скользящих контактов. Для этого ротор снабжается контактными кольцами, присоединенными к концам его обмотки.

Структурная схема генератора переменного тока.

Неподвижные пластины — щетки — прижаты к кольцам и осуществляют связь обмотки ротора с внешней цепью. Сила тока в обмотках электромагнита, создающего магнитное поле, значительно меньше силы тока, отдаваемого генератором во внешнюю цепь. Поэтому генерируемый ток удобнее снимать с неподвижных обмоток, а через скользящие контакты подводить сравнительно слабый ток к вращающемуся электромагниту. Этот ток вырабатывается отдельным генератором постоянного тока (возбудителем), расположенным на том левее валу (В настоящее время постоянный ток в обмотку ротора чаще всего подают из статорной обмотки этого же генератора через выпрямитель).

В маломощных генераторах магнитное поле создается вращающимся постоянным магнитом. В таком случае кольца и щетки вообще не нужны.

Появление ЭДС в неподвижных обмотках статора объясняется возникновением в них вихревого электрического поля, порожденного изменением магнитного потока при вращении ротора.
Современный генератор электрического тока — это внушительное сооружение из медных проводов, изоляционных материалов и стальных конструкций. При размерах в несколько метров важнейшие детали генераторов изготовляются с точностью до миллиметра. Нигде в природе нет такого сочетания движущихся частей, которые могли бы порождать электрическую энергию столь же непрерывно и экономично.

Генераторы электрического тока — презентация онлайн

1. Генераторы электрического тока

2. Генератор электрического тока

(старое
название альтернатор) является
электромеханическим устройством, которое
преобразует механическую энергию в
электрическую энергию переменного тока.
Большинство генераторов переменного тока
используют вращающееся магнитное поле.

3. История:

Системы производящие переменный ток были
известны в простых видах со времён открытия
магнитной индукции электрического тока. Ранние
машины были разработаны Майклом Фарадеем и
Ипполитом Пикси.
Фарадей разработал «вращающийся
треугольник», действие которого было
многополярным — каждый активный проводник
пропускался последовательно через область, где
магнитное поле было в противоположных
направлениях.
Первая публичная демонстрация наиболее
сильной «альтернаторной системы» имела место в
1886 году. Большой двухфазный генератор
переменного тока был построен британским
электриком Джеймсом Эдвардом Генри
Гордоном в 1882 году.
Лорд Кельвин и Себастьян Ферранти также
разработали ранний альтернатор, производивший
частоты между 100 и 300 герц.
В 1891 году Никола Тесла запатентовал
практический «высокочастотный» альтернатор
(который действовал на частоте около 15000 герц).
После 1891 года, были введены многофазные
альтернаторы.
Принцип действия генератора основан на
действии электромагнитной индукции — возникновении
электрического напряжения в обмотке статора, находящейся в
переменном магнитном поле. Оно создается с помощью
вращающегося электромагнита — ротора при прохождении по его
обмотке постоянного тока. Переменное напряжение преобразуется
в постоянное полупроводниковым выпрямителем.

5. Все двигатели постоянного тока состоят из ротора и статора, причем ротор-это подвижная часть двигателя, а статор нет.

Схема радиально-поршневого роторного насоса:
1 — ротор
2 — поршень
3 — статор
4 — цапфа
5 — полость нагнетания
6 — полость всасывания

8. Классификация генераторов по типу первичного двигателя:

Турбогенератор
Дизель-генератор
Гидрогенератор
Ветрогенератор

9. Турбогенератор

— устройство, состоящее
из синхронного генератора и паровой или газовой
турбины, выполняющей роль привода. Основная
функция в преобразовании в внутренней
энергии рабочего тела в электрическую, посредством
вращения паровой или газовой турбины.

10. Дизельная электростанция (дизель-генератор)

Дизельная электроста́нция (дизель-генераторная установка,
дизель-генератор) — стационарная или подвижная
энергетическая установка, оборудованная одним или
несколькими электрическими генераторами с приводом
от дизельного двигателя внутреннего сгорания.
Как правило, такие электростанции объединяют в
себе генератор переменного тока и двигатель внутреннего
сгорания, которые установлены на стальной раме, а также
систему контроля и управления установкой. Двигатель
внутреннего сгорания приводит в движение синхронный или
асинхронный электрический генератор. Соединение двигателя и
электрического генератора производится либо
напрямую фланцем, либо через демпферную муфту

11. Гидрогенератор

— устройство, состоящее из электрического
генератора и гидротурбины, выполняющей роль
механического привода, предназначен для выработки
электроэнергии на гидроэлектростанции .
Обычно генератор гидротурбинный представляет собой
синхронную явнополюсную электрическую
машину вертикального исполнения, приводимую во вращение
от гидротурбины, хотя существуют и генераторы
горизонтального исполнения (в том числе капсульные
гидрогенераторы).
Конструкция генератора в основном определяется
параметрами гидротурбины, которые в свою очередь зависят
от природных условий в районе строительства
гидроэлектростанции (напора воды и её расхода). В связи с
этим для каждой гидроэлектростанции обычно проектируется
новый генератор.

12. Ветрогенератор

(ветроэлектрическая установка или сокращенно
ВЭУ) — устройство для преобразования кинетической
энергии ветрового потока в механическую энергию
вращения ротора с последующим её преобразованием
в электрическую энергию.
Ветрогенераторы можно разделить на три категории:
промышленные, коммерческие и бытовые (для частного
использования).
Промышленные устанавливаются государством или крупными
энергетическими корпорациями. Как правило, их объединяют в
сети, в результате получается ветровая электростанция. Её
основное отличие от традиционных (тепловых, атомных) —
полное отсутствие как сырья, так и отходов. Единственное важное
требование для ВЭС — высокий среднегодовой уровень ветра.
Мощность современных ветрогенераторов достигает 8 МВт.

13. Применение генераторов в быту и на производстве

Электростанции переменного тока работают на дачах и в частных
домах в качестве автономного источника электроснабжения, в
составе оборудования в ремонтных и пуско-наладочных бригадах.
Сварочные электростанции на стройках намного удобнее, чем
стационарные сварочные аппараты, особенно на начальных этапах
стройки.
Сдать ремонт под ключ с автономными электрогенераторами
становится проще. Они экономят время и становятся незаменимыми в
полевых условиях, когда электроснабжение отсутствует. Монтаж и
изготовление металлоконструкций также становится проще, когда
поблизости нет источников электроснабжения. Собирать
металлоконструкции удобнее на месте, а не транспортировать готовую
конструкцию на место установки.
Бывают случаи, когда дублирование основного электроснабжения
жизненно важно. Для клиник и больниц с реанимационными и
хирургическими отделениями наличие автономной аварийной системы
электроснабжения очень важно. Ведь от этого зависят человеческие
жизни. Генераторы переменного тока нашли широкое применение в
быту и на производстве благодаря компактности, безотказности и
мобильности. Широкий спектр применения делает их универсальными
устройствами, способными производить ток не только для нужд
производства, но и в быту.

принцип работы. Принцип действия генератора

Генератор превращает механическую энергию в электрическую путем вращения проволочной катушки в магнитном поле. Электрический ток вырабатывается и тогда, когда силовые линии движущегося магнита пересекают витки проволочной катушки {рисунок справа). Электроны {голубые шарики) перемещаются по направлению к положительному полюсу магнита, а электрический ток течет от положительного полюса к отрицательному. До тех пор, пока силовые линии магнитного поля пересекают катушку (проводник), в проводнике индуцируется электрический ток.

Аналогичный принцип работает и при перемещении проволочной рамки относительно магнита {дальний рисунок справа), т. е. когда рамка пересекает силовые линии магнитного поля. Индуцированный электрический ток течет таким образом, что его поле отталкивает магнит, когда рамка приближается к нему, и притягивает, когда рамка удаляется. Каждый раз, когда рамка изменяет ориентацию относительно полюсов магнита, электрический ток также изменяет свое направление на противоположное. Все то время, пока источник механической энергии вращает проводник (или магнитное поле), генератор будет вырабатывать переменный электрический ток.

Принцип действия генератора переменного тока

Простейший генератор переменного тока состоит из проволочной рамки, вращающейся между полюсами неподвижного магнита. Каждый конец рамки соединен со своим контактным кольцом, скользящим по электропроводной угольной щетке (рисунок над текстом). Индуцированный электрический ток течет к внутреннему контактному кольцу, когда соединенная с ним половина рамки проходит мимо северного полюса магнита, и, наоборот, к внешнему контактному кольцу, когда мимо северного полюса проходит другая половина рамки.

Трехфазный генератор переменного тока

Одним из наиболее экономически выгодных способов выработки сильного переменного тока является использование одного магнита, вращающегося относительно нескольких обмоток. В типичном трехфазном генераторе три катушки расположены равноудалено от оси магнита. Каждая катушка вырабатывает переменный ток, когда мимо нее проходит полюс магнита (правый рисунок).

Изменение направления электрического тока

Когда магнит вдвигается в проволочную катушку, он индуцирует в ней электрический ток. Этот ток заставляет стрелку гальванометра отклоняться в сторону от нулевого положения. Когда магнит вынимается из катушки, электрический ток изменяет свое направление на противоположное, и стрелка гальванометра отклоняется в другую сторону от нулевого положения.

Переменный ток

Магнит не будет индуцировать электрический ток до тех пор, пока его силовые линии не начнут пересекать проволочную петлю. Когда полюс магнита вдвигается в проволочную петлю, в ней индуцируется электрический ток. Если магнит прекращает движение, электрический ток (голубые стрелки) также прекращается (средняя диаграмма). Когда магнит вынимается из проволочной петли, в ней индуцируется электрический ток, текущий в противоположном направлении.

Тот, кто незнаком с генераторами, объясняем, что это агрегат, в котором из одного вида энергии получается другая. А, точнее, из механической электрическая. При этом эти приборы могут генерировать как ток постоянный, так и ток переменный. До середины двадцатого века использовались в основном генераторы постоянного тока. Это были аппараты больших размеров, которые работали не очень хорошо. Появление на рынке диодов полупроводникового типа позволило изобрести трехфазный генератор переменного тока. Именно диоды позволяют выпрямить переменный ток.

Принцип работы

В основе работы трехфазного генератора лежит закон Фарадея – закон электромагнитной индукции, который гласит, что электродвижущая сила будет обязательно индуцироваться во вращающейся прямоугольной рамке, которая установлена между двумя магнитами. При этом делается оговорка, что магниты будут создавать вращающееся магнитное поле. Направление вращения и рамки, и магнитного поля обязательно совпадают. Но электродвижущая сила будет возникать и в том случае, если рамка останется неподвижной, а внутри нее вращать магнит.

Чтобы разобраться, как работает генератор, обратите внимание на рисунок ниже. Это простейшая схема его работы.

Здесь хорошо видны магниты с разными полюсами, рамка, вал и токосъемные кольца, с помощью которых производится отвод тока.

Конечно, это просто схема, хотя лабораторные генераторы так и создавались. На практике же обычные магниты заменяют электромагнитами. Последние – это медная обмотка или катушки индуктивности. Когда по ним проходит электрический ток, образуется необходимое магнитное поле. Такие генераторы установлены во всех автомобилях (это для примера), чтобы их запустить, под капотом устанавливается аккумулятор, то есть, источник постоянного тока. Некоторые модели генераторов запускаются по принципу самовозбуждения или при помощи маломощных генераторов.

Разновидности

В основе классификации заложен принцип действия, поэтому эти агрегаты переменного тока делятся на два класса:

• Асинхронные. Это самые надежные в работе, небольших размеров и веса, простых по конструкции генераторы. Они прекрасно справляются с перегрузками и коротким замыканием. Правда, необходимо учитывать, что данный вид сразу же выходит из строя, если на него будет действовать большая перегрузка. К примеру, пусковой ток электрооборудования. Поэтому стоит учитывать этот факт, для чего придется приобретать генератор мощностью большей раза в три или четыре, чем потребляемая мощность оборудования при запуске.
• Синхронные. А вот этот вид легко справляется с краткосрочными нагрузками. Такой генератор может выдержать перегруз раз в пять или шесть. Правда, высокой надежностью он не отличается по сравнению с асинхронным вариантов, к тому же он является обладателем больших размеров и массы.

Конечно, в данном разделении лежит принцип работы агрегата. Но есть и другие критерии.

• Однофазный.
• Двухфазный.
• Трехфазный.
• Многофазный (обычно шесть фаз).
• Сварочный.
• Линейный.
• Индукционный.
• Стационарный.
• Переносной.

Устройство трехфазного генератора

В принципе, устройство трехфазного генератора переменного тока достаточно простое. Это корпус с двумя крышками с противоположных сторон. В каждой из них проделаны отверстия для вентиляции. В крышках устроены ниши под подшипники, в которых вращается вал. На передний конец вала устанавливается передаточный элемент. К примеру, на автомобильном генераторе установлен шкив, с помощью которого вращение передается от двигателя внутреннего сгорания на генератор. На противоположном конце вала производится передача электрического тока, ведь вал в этом случае выступает как электромагнит с одной обмоткой.

Передача производится через графитовые щетки и токосъемные кольца (они из меди). Щетки соединены с электрорегулятором (по сути, это обычное реле), который регулирует подачу напряжение 12 вольт с требуемыми отклонениями. Самое важное, что реле не повышает и не понижает напряжение в зависимости от скорости вращения самого вала.

Так вот если говорить о трехфазных генераторах переменного тока, то это три вот таких однофазных. Только трехфазный агрегат имеет обмотку не на роторе (валу), а в статоре. И таких обмоток три, которые сдвинуты относительно друг друга по фазе. Вал, как и в первой конструкции, выполняет функции электромагнита, который питается через контакты скользящего типа постоянным током.

Вращение вала создает в обмотках магнитное поле. Электродвижущая сила начинает индуцироваться, когда происходит пересечение магнитного поля обмоток с ротором. А так как обмотки располагаются на статоре симметрично, то есть, через каждые 120º, то соответственно и электродвижущая сила будет иметь одинаковое амплитудное значение.

Человечество уже больше века использует электричество во всех сферах деятельности. Без него просто невозможно представить себе нормальной жизни. С помощью специальных машин механическая энергия преобразуется в переменный или постоянный ток. Чтобы лучше понять, как это происходит, необходимо разобраться, из чего состоит генератор и как он работает.

Превращение механической энергии в электрическую

В основе работы любого генератора лежит принцип магнитной индукции . Первые электрические машины появились во второй половине XIX века. Их изобретателями стали Майкл Фарадей и Ипполит Пикси. В 1886 году прошла публичная демонстрация альтернатора — устройства, способного вырабатывать ток из механического движения.

Первый трехфазный генератор переменного тока разработал россиянин Доливо-Добровольский. Он же в 1903 году сооружает самую первую на Земле электростанцию промышленного значения, ставшую источником питания для элеватора.

Простейшая схема генератора переменного тока представляет собой проволочную катушку, совершающую вращение в магнитном поле. Альтернативный вариант — когда катушка остаётся недвижима, а её пересекает магнитное поле. В обоих случаях будет вырабатываться электрическая энергия. Пока продолжается движение, в проводнике вырабатывается переменный ток. Генераторы применяются для выработки тока во всем мире. Они являются частью глобальной системы электроснабжения Земного шара.

То как устроен генератор, зависит от его назначения, и возможны различные модификации. Однако существуют две основные составляющие:

1. Ротор — подвижный элемент, изготовленный из цельного железа.
2. Статор — неподвижный, он собирается из изолированных железных листов. Внутри на нём есть пазы, в которых проходит проволочная обмотка.

Чтобы получить наибольшую магнитную индукцию, расстояние между этими частями агрегата должно быть как можно меньшим. Обмотка возбуждения, находящаяся на роторе, питается через систему щёток.

Выделяются два типа конструкции:

• с вращающимся якорем и неподвижным магнитным полем;
• магнитное поле вращается, а якорь остаётся на месте.

Наибольшее применение получили машины с подвижными магнитными полюсами. Гораздо удобнее снимать электричество со статора, нежели с ротора. В целом генератор построен так же, как электродвигатель.

Классификация и виды агрегатов

Агрегаты для преобразования механической энергии в электрическую имеют сходную конструкцию. Они могут различаться принципом действия генератора и обмотки возбуждения:

По конструкции:

• явно выраженные полюса;
• не выраженные.

По способу соединения обмоток:

В зависимости от количества фаз:

• однофазные;
• двухфазные;
• трехфазные.

Агрегаты постоянного тока устроены таким образом, что механизм для съёма энергии состоит из двух изолированных полуколец, на каждое из которых поступает заряд определённого потенциала. На выходе получается пульсирующий ток одной направленности.

Синхронные генераторы имеют якорь с обмоткой, на которую подаётся постоянный ток. Регулируя его величину, можно изменять силу магнитного поля и контролировать напряжение на выходе. В асинхронных нет обмотки, вместо этого используется эффект намагничивания.

Основные сферы применения

Стоит помнить о том, что обычное электричество в розетках появляется благодаря работе огромных генераторов переменного тока на тепловых электростанциях. Сфера использования этих электрических машин включает в себя все виды деятельности человека:

• используются в качестве резервного источника энергии на объектах, где нельзя допускать перебоев электроснабжения;
• незаменимы в местах, где отсутствуют линии электропередачи;
• бо́льшая часть транспортных средств снабжена генератором, он вырабатывает электричество для бортовой сети;
• питание установок для гидролиза;
• промышленность;
• на атомных и гидроэлектростанциях.

В последнее время всё большую популярность набирают бытовые агрегаты для выработки электроэнергии. Они отличаются компактными размерами и малым потреблением топлива. Могут работать на бензине и на дизеле. Применяются в походных условиях, на даче или как аварийный источник питания.

Изобретение способа получения электричества из механического движения имело эпохальное значение для развития современной цивилизации. Окружающий мир полон загадок, ответы на которые неизвестны, но, возможно, людей ждут и другие важные открытия, способные изменить жизнь.

История

Системы производящие переменный ток были известны в простых видах со времён открытия магнитной индукции электрического тока . Ранние машины были разработаны такими пионерами, как Майкл Фарадей и Ипполит Пикси .

Фарадей разработал «вращающийся треугольник», действие которого было многополярным — каждый активный проводник пропускался последовательно через область, где магнитное поле было в противоположных направлениях. Первая публичная демонстрация наиболее сильной «альтернаторной системы» имела место в 1886 году . Большой двухфазный генератор переменного тока был построен британским электриком Джеймсом Эдвардом Генри Гордоном в 1882 году . Лорд Кельвин и Себастьян Ферранти также разработали ранний альтернатор, производивший частоты между 100 и 300 герц . В 1891 году Никола Тесла запатентовал практический «высокочастотный» альтернатор (который действовал на частоте около 15000 герц). После 1891 года, были введены многофазные альтернаторы.

Принцип действия генератора основан на действии электромагнитной индукции — возникновении электрического напряжения в обмотке статора , находящейся в переменном магнитном поле. Оно создается с помощью вращающегося электромагнита — ротора при прохождении по его обмотке постоянного тока . Переменное напряжение преобразуется в постоянное полупроводниковым выпрямителем .

Автомобильный генератор

Автомобильный генератор переменного тока. Приводной ремень снят.

Генератор переменного тока используется на современных автомобилях для заряда батареи аккумуляторов и для энергоснабжения автомобильной электрической системы. В генераторах переменного тока не используется коммутатор, это даёт большое преимущество над генераторами постоянного тока: они проще, легче и дешевле. Автомобильные генераторы переменного тока используют набор выпрямителей (диодный мост) для преобразования переменного тока в постоянный ток. Для производства постоянного тока с низкими пульсациями, автомобильные генераторы переменного тока имеют трёхфазную обмотку и трёхфазный выпрямитель .

Современные автомобильные генераторы переменного тока имеют встроенный в них регулятор напряжения . Ранее устанавливались регуляторы напряжения только аналогового вида. На данный момент реле регуляторы перешли на цифровой канал так называемая CAN шина .

Морские генераторы переменного тока

Морские генераторы переменного тока в яхтах с соответствующей адаптацией к солёно-водной окружающей среде.

Бесщёточные генераторы переменного тока

Бесщеточный генератор состоит из двух генераторов на одном валу. Маленькие бесщеточные генераторы могут выглядеть как одна единица, но две части легко идентифицируются на больших генераторах. Большая часть из двух является основным генератором и меньшая является возбудителем. Возбудитель имеет стационарные катушки поля и вращающегося якоря (мощность катушек). Основной генератор использует противоположные конфигурации с вращающимся полем и стационарные катушки. Мостовой выпрямитель (вращающийся выпрямитель) монтируется на пластину, прикрепленную к ротору. Ни щетки, ни контактные кольца не используются, что сокращает число изнашивающихся частей.

Индукционный генератор

В отличие от остальных генераторов, в основе работы индукционного генератора лежит не вращающееся магнитное поле, а пульсирующее, иначе говоря поле изменяется не в функции перемещения, а в функции времени, что в конечном счёте (наведение ЭДС) даёт такой же результат.

Конструкция индукционных генераторов предполагает размещение и постоянного поля и катушек для наведения ЭДС на статоре, ротор же остаётся свободным от обмоток, но обязательно имеет зубцовую форму, так как вся работа генератора основана на зубцовых гармониках ротора.

Генераторы для малой энергетики

Для мощностей до 100 кВт широкое применение нашли одно и трехфазные генераторы с возбуждением от постоянных магнитов. Применение высокоэнергетических постоянных магнитов состава неодим-железо-бор позволило упростить конструкцию и значительно уменьшить размеры и вес генераторов, что является критически важным для малой ветроэнергетики.

Конструкция генератора переменного тока

В самом общем случае, наиболее часто применяемый трехфазный генератор переменного тока состоит из явнополюсного ротора с одной парой полюсов (маломощные оборотистые генераторы) или 2 парами их, расположенными крестообразно (наиболее распространенные генераторы мощностями до нескольких сот киловатт. Такая конструкция не только позволяет более рационально использовать материал, но и для промышленной частоты переменного тока 50 Гц дает рабочую частоту вращения ротора 1500 оборотов в минуту, что хорошо согласуется с тяговыми оборотами дизельных двигателей этой мощности), а также статора с 3 (в первом случае) или 6 (во втором) силовыми обмотками и полюсами. Напряжение с силовых обмоток и есть то, которое подается потребителю.

Ротор может быть выполнен на постоянных магнитах только для весьма маломощных генераторов, во всех остальных случаях он имеет намотку т.н. обмотки возбуждения, то есть представляет из себя электромагнит постоянного тока, запитываемый во вращающемся роторе через щёточно-коллекторный узел с простыми кольцевыми контактами, более устойчивыми к износу нежели разрезной ламельный коллектор машин постоянного тока.

В сколько-либо мощном генераторе переменного тока с обмоткой возбуждения на роторе, неизбежно встает вопрос — какой величины ток возбуждения подавать на катушку? Ведь от этого зависит выходное напряжение такого генератора. И это напряжение должно поддерживаться в определенных рамках, например, 380 Вольт, вне зависимости от тока в цепи потребителей, значительная величина которого способна также значительно уменьшать выходное напряжение генератора. Кроме этого, нагрузка по фазам вообще может быть очень неравномерной.

Этот вопрос решается в современных генераторах, как правило введением в выходные цепи фаз генератора электромагнитных трансформаторов тока, соединенных вторичными обмотками треугольником или звездой, и дающими на выходе переменное трехфазное напряжение амплитудой единицы — десятки вольт, строго пропорциональное и согласованное по фазе с величиной тока нагрузки фаз генератора — чем больше потребляемый в данный момент по данной фазе ток, тем больше напряжение на выходе соответствующей фазы соответствующего токового трансформатора. Этим и достигается стабилизирующий и авторегулирующий эффект. Все три регулирующие фазы с вторичных обмоток токовых трансформаторов далее заводятся на обычный 3-фазный выпрямитель из 6 полупроводниковых диодов, и на выходе его получается постоянный ток нужной величины, и подаваемый на обмотку возбуждения ротора через щёточно-коллекторный узел. Схема может быть дополнена реостатным узлом для некоторой свободы регулирования тока возбуждения.

В устаревших или маломощных генераторах вместо токовых трансформаторов применялась система из мощных реостатов, с вычленением рабочего тока возбуждения за счет изменения падения напряжения на резисторе при изменении тока через него. Эти схемы были менее точны и гораздо менее экономичны.

В обоих случаях существует проблема появления начального напряжения на силовых обмотках генератора в момент начала его работы — действительно, если возбуждения ещё нет, то и току во вторичных обмотках токовых трансформаторов взяться неоткуда. Проблема, однако, решается тем что железо ярма ротора обладает некоторой способностью к остаточному намагничиванию, эта остаточная намагниченность оказывается достаточной для возбуждения в силовых обмотках напряжения в несколько вольт, достаточного для самовозбуждения генератора и выхода его на рабочие характеристики.

В генераторах с самовозбуждением — серьезную опасность представляет случайная подача внешнего напряжения промышленной электрической сети на силовые обмотки статора. Хотя это не приводит к каким-то негативным последствиям для самих обмоток генератора, мощное переменное магнитное поле от внешней сети эффективно размагничивает статор, в результате чего генератор теряет способность к самовозбуждению. В этом случае требуется начальная подача напряжения возбуждения от какого-то внешнего источника, например, автомобильного аккумулятора, иногда такая процедура полностью излечивает статор, но в некоторых случаях необходимость подачи внешнего возбуждения остается навсегда.

Главный генератор переменного тока

Главный генератор состоит из вращающегося магнитного поля, как было указано ранее, и неподвижной арматуры (генераторные обмотки)

Гибридные автомобили

См. также

Ссылки

• Alternators . Integrated Publishing (TPub.com).
• Wooden Low-RPM Alternator . ForceField, Fort Collins, Colorado, USA.

Если над сердечником с надетой на него катушкой будет вращаться постоянный магнит, то магнитное поле вокруг катушки будет непрерывно меняться и вследствие явление электромагнитной индукции в ней будет возникать переменный индукционный ток. На этом принципе работает индукционный генератор переменного тока, в котором механическая энергия преобразуется в электрическую. Рис. 24.6. Схема индукционного генератора переменного тока, применяемого на велосипедах, изображена на рисунке 24.5. При вращении восьмиполюсного постоянного магнита — ротора 1 в обмотке статора 2 возникает ЭДС. Присоединенная к концам 3 и 4 обмотки, электрическая лампочка 5 находится под напряжением. На рисунке 24.6 показан поперечный разрез промышленного генератора. Неподвижная часть генератора, т. е. статор 1, представляет собой станину, набранную из листов магнитомягкой электротехнической стали. На статоре имеется обмотка из толстого медного провода. Вращающаяся часть генератора — ротор 2 представляет собой электромагнит, обмотка 3 которого питается от специального генератора постоянного тока — возбудителя. При вращении ротора магнитное поле, пронизывающее обмотку статора, периодически меняется, за счет чего в ней индуцируется переменная ЭДС индукции. На тепловых электростанциях для вращения ротора используются паровые турбины . На гидроэлектростанциях для вращения ротора используются сравнительно тихоходные водяные турбины. Поэтому для получения переменного электрического тока частотой 50 Гц применяют генераторы с роторами, имеющими большое число пар полюсов. Переменный ток обладает рядом свойств, аналогичных свойствам постоянного тока, однако некоторые его свойства отличны от свойств постоянного тока. Так, протекая по проводникам, переменный ток их нагревает (как и постоянный). Это свойство используется в электронагревательных приборах и электрических лампах накаливания. Вокруг проводников, по которым проходит переменный ток, обязательно существует магнитное поле, но оно, как и ток, переменно. У электромагнита, питаемого переменным током от сети, 50 раз в одну секунду меняется полярность концов магнитопровода (сердечника). Нетрудно убедиться, что коллекторный двигатель с последовательным возбуждением может работать при питании его переменным током. Такие двигатели используются во многих бытовых приборах (пылесос, соковыжималка, вентилятор и др.). Действительно, при изменении полярности полюсов индуктора одновременно меняется направление тока в якоре, поэтому якорь продолжит вращение в том же направлении. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Каков принцип работы индукционного генератора? 2. Какие свойства переменного тока вы знаете? 3. Каковы устройства индукционного турбо- и гидрогенератора? Объясните по рисункам. 4. Почему у ротора турбогенератора одна пара полюсов, а у гидрогенератора — много? Упражнения 1. Докажите, что гидрогенератор Братской ГЭС вырабатывает переменный ток частотой, равной 50 Гц. Его ротор, вращающийся с частотой 125 об/мин, имеет 24 пары полюсов. 2. Сколько пар полюсов должно быть у гидрогенератора, если его ротор вращается с частотой 5 об/с? Частота индуцируемого тока 50 Гц. 3. Докажите, что магнитоэлектрические приборы непригодны для измерений в цепях переменного тока, а электромагнитные и электродинамические — пригодны. 4. На рисунке изображен график, взятый с экрана осциллографа. Каждая клетка по горизонтали соответствует 0,01 с, а по вертикали — 20 В. Определите напряжение и частоту электрического тока.

Виды генераторов электрического тока

Другие направления деятельности ООО «Кронвус-Юг»

www.4akb.ru

Оборудование для
обслуживания аккумуляторов

ural-k-s.ru

Промышленное и
автосервисное оборудование

www.metallmeb.ru

Производство мебели
специального назначения

verstaki.com

Слесарные верстаки и
производственная мебель

Генераторы представляют собой устройства, которые преобразуют механическую энергию в электрическую. Как правило, они производят электрический ток двух видов – постоянный и переменный.

Генераторы постоянного и переменного тока

Если рассматривать генератор постоянного тока, то в его состав его конструкции входит неподвижный статор с вращающимся ротором и дополнительной обмоткой. За счет движения ротора вырабатывается электрический ток. Генераторы постоянного тока в основном используются в металлургической промышленности, морских судах и общественном транспорте.

Генераторы переменного тока вырабатывают энергию за счет вращения ротора в магнитном поле. Путем вращения прямоугольного контура вокруг неподвижного магнитного поля, механическая энергия преобразуется в электрический ток. Данный вид генератора имеет преимущество в том, что ротор (основной движущий элемент) вращается быстрее, чем в генераторах переменного тока.

Синхронные и асинхронные генераторы

Генераторы, вырабатывающие переменный ток бывают синхронными и асинхронными. Они отличаются друг от друга своими возможностями. Мы не будем подробно рассматривать их принцип работы, а остановимся лишь на некоторых особенностях.

Синхронный генератор конструктивно сложнее асинхронного, вырабатывает более чистый ток и при этом легко переносит пусковые перегрузки. Синхронные агрегаты отлично используются для подключения техники, которая чувствительно реагирует на перепады напряжения (компьютеры, телевизоры и различные электронные устройства). Также, отлично справляются с питанием электродвигателей и электроинструментов.

Асинхронные генераторы, благодаря простоте конструкции достаточно стойки к короткому замыканию. По этой причине они используются для питания сварочной техники и электроинструментов. К данным агрегатам ни в коем случае нельзя подключать высокоточную технику.

Однофазные и трехфазные генераторы

Необходимо учитывать характеристику, связанную с типом вырабатываемого тока. Однофазные модели выдают 220 В, трехфазные — 380 В. Это очень важные технические параметры, которые необходимо знать каждому покупателю.

Однофазные модели считаются самыми распространенными, поскольку часто используются для бытовых нужд. Трехфазные позволяют напрямую снабжать электроэнергией крупные промышленные объекты, здания и целые поселки.

Перед покупкой генератора, необходимо владеть определенной технической информацией, понимать, чем они отличаются, поскольку это поможет Вам выбрать достойную модель, конкретно для ваших нужд, а также избавиться от лишних хлопот и сэкономить средства.

Компания «ООО «Кронвус-Юг»» реализует и изготавливает бензиновые, дизельные, и газовые электростанции, которые вы можете купить по выгодной цене.

Как работают генераторы | Компания Wisconsin Valley Improvement Company

Как работает электрический генератор

Электрогенератор — это устройство, используемое для преобразования механической энергии в электрическую.

Генератор основан на принципе «электромагнитной индукции», открытом в 1831 году Майклом Фарадеем. Британский ученый. Фарадей обнаружил, что если электрический провод, например медный провод, провести через магнитное поле, поле, электрический ток будет течь (индуцироваться) в проводнике.Таким образом, механическая энергия движущегося провода равна преобразуется в электрическую энергию тока, протекающего в проводе.

Интерактивный электрический генератор

Воспользуйтесь нашим интерактивным онлайн-генератором

Обратите внимание: наш интерактивный генератор лучше всего просматривать на компьютере, и его загрузка может занять некоторое время.

---

Интерактивная электрическая анимация

На анимации ниже показан простой электрический генератор. В анимации механическая энергия, необходимая для поворота Генератор исходит от коричневой рукоятки на передней части генератора.На гидроэлектростанции Механическая энергия для вращения генератора поступает от водяной турбины, которая вращается под действием падающей воды.

Кривошипная рукоятка в анимации заставляет красный провод вращаться внутри магнитного поля (синие линии). Как Фарадей научившись, перемещение провода через магнитное поле вызывает электрический ток, протекающий в проводе. Красный провод подключен к вольтметру, который показывает количество вырабатываемого электрического тока.На гидроэлектростанции, Генератор подключен к линиям электропередачи, по которым электроэнергия доставляется в ваш дом или офис.

Элементы управления анимацией позволяют управлять скоростью и направлением генератора, а также поворачивать части включение и выключение анимации для большей наглядности. Вы также можете использовать переключатели, чтобы показать постоянный ток или генератор постоянного тока. (с коммутатором) или переменного тока, или генератора переменного тока (без коммутатора).

Вот два изображения реальных генераторов на гидроэлектростанциях.

Наука о том, как работает генератор — IncaWeb

Генератор — это устройство, вырабатывающее электричество путем преобразования механической энергии в электрическую. Топливо, используемое для производства энергии, включает уголь, нефть, ветер, природный газ и другие источники. Сложность устройства увеличивается с увеличением производительности. Генераторы можно разделить на три типа; инверторы, переносные генераторы и резервные генераторы.Генератор работает по закону Фарадея, который гласит, что всякий раз, когда проводник помещается в магнитное поле, индуцирует электромагнитное поле. Два основных элемента генератора — это движение проводника, помещенного в магнитное поле, и магнитное поле.

Работа генератора

Если вы хотите понять, как работает генератор, то нам нужно знать, из каких компонентов он состоит и по какому принципу он работает. Согласно закону Фарадея, любой объект, проходящий через магнитное поле, способен генерировать электричество.Генераторы сделаны из медных материалов и мощных магнитов для создания электромагнитного поля.

В первые годы генераторы были прикреплены к генераторам или ручному рычагу, который запускает движение. Генераторы использовались для питания домов, а турбины требовались для запуска генераторов для производства гидроэлектроэнергии. Сегодня генераторы прошли долгий путь и используются для самых разных целей. От электричества для всего дома до генераторов, используемых для кемпинга, до новых технологий с инверторными генераторами, которые очень эффективны и бесшумны в работе.

Генераторы состоят из магнитов, магнитное поле вокруг которых вызывает электрический ток каждый раз, когда он вращается. Постоянное движение проводника обеспечивает регулярную подачу электричества.

Совершенно очевидно, что генератор непосредственно не производит электрическую энергию, а преобразует поступающую к нему механическую энергию с помощью движущихся электрических зарядов в проводе. Электрические заряды передают выход в виде электричества.

Пример

Работу генератора, преобразующего механическую энергию в электрическую, можно пояснить на примере водяного насоса.Водяной насос используется для перекачивания воды из-под земли или запуска потока воды с использованием электроэнергии, но не для воды, содержащейся в продукте.
Генератор работает по той же технологии, за исключением того, что выталкивает электроны вместо воды. Магнит в генераторе толкает частицы, используя определенную силу, что приводит к преобразованию механической энергии в электрическую.

Наука, лежащая в основе работы генератора

Генератор работает на явлениях электромагнитной индукции, которые объясняет Майкл Фарадей.Майкл Фарадей открыл теорию электромагнитной индукции в 1831 году, согласно которой, когда проводник помещается в магнитное поле, в нем индуцируется напряжение. Тот же самый механизм в генераторе, который производит механическую энергию в турбине. Двигатель внутреннего сгорания является основным источником механической энергии в генераторе. Когда на выходе создается электрическое напряжение, его часть течет в катушку, которая создает магнитное поле.

Закон Фарадея открыл взаимодействие магнитного поля с электрической цепью для создания электродвижущей силы.Это явление называется электромагнитной индукцией.

Закон электромагнитной индукции Фарадея гласит, что ток будет индуцироваться в проводящем материале при воздействии магнитного поля. Закон индукции объясняет принцип работы генераторов, индукторов, двигателей и трансформаторов. Фарадей провел эксперимент с использованием магнита и катушки и открыл явление индукции, и поэтому закон назван в его честь. В ходе исследования он обнаружил, что в катушке индуцируется электромагнитная сила, когда магнитные линии проходят через проводник.

Эксперимент Фарадея по электромагнитной индукции

В этом эксперименте Фарадей берет катушку, а магнит соединяет гальванометр. Когда магнит находится в состоянии покоя, стрелка гальванометра не показывает отклонения и находится только в нулевом положении. Но когда магнит приближается к катушке, стрелка гальванометра показывает отклонение в определенном направлении.

Однако удерживание магнита в неподвижном положении не регистрирует никакого отклонения стрелки гальванометра, что означает, что он возвращается к нулю.Опять же, когда магнит перемещается от катушки в противоположном направлении, гальванометр регистрирует дефект. Но если оставить в том же положении, стрелка снова будет указывать на ноль. Точно так же, когда магнит остается неподвижным, а катушка перемещается близко к магниту, стрелка гальванометра отклоняется. Чем быстрее изменяется движение магнитного поля, тем выше регистрируемая в катушке ЭДС.

Из вышеупомянутого эксперимента Майкл Фарадей пришел к выводу, что всякий раз, когда есть относительное движение между магнитным полем и проводником, магнитные линии, проходящие через катушку, меняются, вызывая напряжение на катушке.Взяв за основу описанные выше эксперименты, Майкл Фарадей сформулировал два закона электромагнитной индукции. Эти законы известны как законы электромагнитной индукции Фарадея.

Первый закон Фарадея

Изменение магнитного поля проводника вызывает индукцию электромагнитной силы в проводнике, что называется наведенной ЭДС. И когда цепь замкнута, в цепи циркулирует ток, который называется индуцированным током.

Второй закон Фарадея

Второй закон Фарадея гласит, что величина электромагнитной силы, индуцированной в проводнике, равна скорости изменения магнитного поля, связанного с проводником.

Законы Фарадея — это простые, основные и важные законы электромагнетизма. Закон применяется к большинству машин, использующих электричество, включая генераторы, медицину, промышленность и другие.

• Законы Фарадея — основа функционирования силовых трансформаторов.
• Закон взаимной индукции Фарадея лежит в основе работы электрического генератора.
• Индукционная плита, которая является самым быстрым способом приготовления пищи, работает по принципу взаимной индукции.Изменение магнитного поля происходит при прохождении тока через катушку из медной проволоки под емкостью для готовки. Изменяющееся магнитное поле индуцирует электромагнитную силу, в результате чего создается ток, который превращается в тепло.
• Скорость некоторых жидкостей измеряется с помощью электромагнитного расходомера.
• Электромагнитная индукция также используется в музыкальных инструментах, таких как электрическая скрипка и т. Д.

Помимо вышеперечисленного, электромагнитная индукция используется во многих других электроприборах.

Генератор

| Encyclopedia.com

Принцип действия

Генераторы переменного тока

Коммерческие генераторы

Генераторы постоянного тока

Ресурсы

Генератор — это машина, с помощью которой механическая энергия преобразуется в электрическую. Генераторы можно разделить на две основные категории в зависимости от того, является ли производимый ими электрический ток переменным (AC) или постоянным (DC).Оба типа генераторов работают по одному и тому же основному принципу, хотя детали их конструкции различаются. Генераторы также можно классифицировать по источнику механической энергии (или первичному двигателю), которым они приводятся, например, по мощности воды или пара.

Научный принцип, на котором работают генераторы, был открыт почти одновременно примерно в 1831 году английским химиком и физиком Майклом Фарадеем (1791–1867) и американским физиком Джозефом Генри (1797–1878).Представьте, что катушка с проволокой помещена в магнитное поле, а концы катушки прикреплены к некоторому электрическому устройству, например, измерителю тока. Если катушка вращается в магнитном поле, измеритель тока показывает, что в катушке наведен ток. Величина индуцированного тока зависит от трех факторов: силы магнитного поля, длины катушки и скорости, с которой катушка движется в поле.

На самом деле, не имеет значения, вращается ли катушка в магнитном поле или магнитное поле заставляет вращаться вокруг катушки.Важным фактором является то, что провод и магнитное поле движутся по отношению друг к другу. Как правило, большинство генераторов постоянного тока имеют стационарное магнитное поле и вращающуюся катушку, в то время как большинство генераторов переменного тока имеют стационарную катушку и вращающееся магнитное поле.

В электрическом генераторе вышеупомянутый измеритель тока должен быть заменен каким-либо электрическим устройством. Например, в автомобиле электрический ток от генератора используется для управления фарами, автомобильным радиоприемником и другими электрическими системами в автомобиле

.Концы катушки прикрепляются не к гальванометру, а к контактным кольцам или собирающим кольцам. Каждое контактное кольцо, в свою очередь, прикреплено к щетке, через которую электрический ток передается от контактного кольца во внешнюю цепь.

Когда металлическая катушка проходит через магнитное поле в генераторе, вырабатываемая электрическая мощность постоянно изменяется. Сначала генерируемый электрический ток движется в одном направлении (слева направо). Затем, когда катушка достигает положения, параллельного магнитным силовым линиям, ток вообще не возникает.Позже, когда катушка продолжает вращаться, она прорезает магнитные силовые линии в противоположном направлении, и генерируемый электрический ток распространяется в противоположном направлении (справа налево).

Таким образом, вращающаяся катушка в фиксированном магнитном поле описанного здесь типа будет производить переменный ток, который течет в одном направлении в течение некоторого момента времени, а затем в противоположном направлении в следующий момент времени. Скорость, с которой ток переключается вперед и назад, называется его частотой.Например, ток, используемый для большинства бытовых устройств, составляет 60 герц (60 циклов в секунду).

КПД генератора можно повысить, заменив описанную выше проволочную катушку якорем. Якорь состоит из цилиндрического железного сердечника, вокруг которого намотан длинный кусок проволоки. Чем длиннее кусок провода, тем больший электрический ток может генерировать якорь.

Одним из наиболее важных практических применений генераторов является производство большого количества электроэнергии для промышленного и бытового использования.Двумя наиболее распространенными первичными двигателями, используемыми в генераторах переменного тока, являются вода и пар. Оба этих первичных двигателя способны приводить в движение генераторы на очень высоких скоростях вращения, при которых они работают наиболее эффективно, обычно не менее 1500 оборотов в минуту.

Гидроэлектроэнергия (энергия, обеспечиваемая проточной водой, как в больших реках) является особенно привлекательным источником энергии, поскольку ее производство ничего не стоит. Однако у него есть недостаток, заключающийся в том, что должны быть построены довольно прочные надстройки, чтобы использовать механическую энергию движущейся воды и использовать ее для приведения в действие генератора.

Промежуточным устройством, необходимым для выработки гидроэлектроэнергии, является турбина. Турбина состоит из большого центрального вала, на котором установлен ряд лопаток в форме вентилятора. Когда движущаяся вода ударяется о лопасти, она

КЛЮЧЕВЫЕ УСЛОВИЯ

Переменный ток —Электрический ток, который течет сначала в одном направлении, затем в другом; сокращенно AC.

Якорь — часть генератора, состоящая из стального сердечника, вокруг которого намотана проволока.

Коммутатор — Разъемное кольцо, которое служит для изменения направления электрического тока в генераторе.

Постоянный ток (DC) —Электрический ток, который всегда течет в одном и том же направлении.

Первичный двигатель —Источник энергии, приводящий в действие генератор.

Контактное кольцо — Устройство в генераторе, которое обеспечивает соединение между якорем и внешней цепью.

заставляет центральный вал вращаться.Если центральный вал затем присоединяется к очень большому магниту, он заставляет магнит вращаться вокруг центрального якоря, генерируя электричество, которое затем может передаваться для промышленных и жилых помещений.

Электрогенерирующие установки также обычно работают на пару. На таких установках сжигание угля, нефти или природного газа или энергия, полученная из ядерного реактора, используется для кипячения воды. Произведенный таким образом пар затем используется для привода турбины, которая, в свою очередь, приводит в движение генератор.

Генератор переменного тока может быть модифицирован для производства электроэнергии постоянного тока (DC). Для замены требуется коммутатор. Коммутатор — это просто контактное кольцо, разрезанное пополам, причем обе половины изолированы друг от друга. Щетки, прикрепленные к каждой половине коммутатора, расположены так, что в момент изменения направления тока в катушке они скользят от одной половины коммутатора к другой. Следовательно, ток, который течет во внешнюю цепь, всегда течет в одном и том же направлении.

См. Также Электромагнитное поле; Электрический ток; Электроснабжение; Эффект Фарадея.

КНИГИ

Маколей, Дэвид и Нил Ардли. Как все устроено . Бостон: Компания Houghton Mifflin, 2004.

Гросс, Чарльз А. Электрические машины. Нью-Йорк: CRC, 2006.

Дэвид Э. Ньютон

Освещение Революция: предпосылки XIX века

Предпосылки для Эдисона Лампа

«Если я видел дальше [чем другие], то стоя на плечах Гиганты.»
Исаак Ньютон, в письме Роберту Гуку, 1675 год.

Спустя почти семьдесят лет после своей смерти Томас Эдисон остается иконой изобретения. Его рекорд в 1093 патента по-прежнему остается самым выдающимся любому физическому лицу. Три основные книги, телефильм, а только в 90-е годы вышло 4 тома его статей. А 1999 год Time-Life публикация даже назвала Эдисона самым важным человеком мимо 1000 лет. Тем не менее, несмотря на все свои достижения, Эдисон не начинал с нуля.

К 1869 году, когда Эдисон объявил о своем намерении стать профессиональным изобретателем, электротехническая промышленность уже была создана. Телеграфия обеспечила работой Эдисон и возможность узнать об электрических технологиях. Новаторская работа Франклин, Фарадей, Вольта, Морс и многие другие заложили фундамент, на котором Эдисон построен. Некоторые из наиболее важных предшествующих разработок показаны ниже.

Аккумуляторы

Гальваническая свая S.I. image # 79-9465.28

Самым захватывающим изобретением в области электротехники начала XIX века был аккумулятор. Он производил постоянный электрический ток, открывая путь многим другим открытия и изобретения; он также обеспечивал питание телеграфа и телефона отрасли.

В 1800 году Алессандро Вольта объявил о своем изобретении батареи, подобной той. показано справа. «Гальваническая куча» работала путем размещения кусков ткани, смоченных в соленой воде. между чередующимися цинковыми и медными дисками.Контакт между двумя металлами произведен электрический ток. К 1870-м годам было внесено множество усовершенствований, которые удлинили время автономной работы и решены проблемы типа «поляризации».

Двигатели

Двигатель Colton S.I. image # 79-9464.18

Через год после того, как Ханс К. Эрстед обнаружил связь между электричеством и Магнетизм, Майкл Фарадей использовал эти знания для создания простого двигателя.Больше, чем Однако пройдет 50 лет, прежде чем моторы станут полезными — в основном из-за необходимости для сильного источника тока.

В 1847 году Гардинер Колтон, врач из Нью-Йорка, построил этот двигатель, чтобы проиллюстрировать его научные лекции. Он двигался по небольшой круговой дорожке.

Генераторы

Магнитогенератор Pixii S.I. image # 44,552

В 1831 году Майкл Фарадей обнаружил, что перемещение магнита рядом с проволочной петлей произвел электрический ток в проводе.Это основной принцип работы генератор. Ипполит Пиксий построил этот «магнитогенератор» вскоре после Фарадея. объявление. Термин «магнето» означает, что магнитная сила создается постоянный магнит. В машине Pixii магнит вращается под катушками проволоки.

Критический прорыв, «самовозбуждающаяся динамо-машина», возник в результате работы Чарльз Уитстон и Вернер Сименс в 1867 году. Работая независимо, оба изобретателя разработали генераторы, в которых катушка из проволоки вращается между полюсами электромагнит, который получает электричество от самой машины.Динамо-машина могла производят гораздо больше электроэнергии, чем магнето, и, таким образом, делают возможным эффективное использование двигателей и систем освещения.

Метров

Гальванометр Нобили S.I. image # 79-9465.06

Ученые, изучающие электричество, быстро осознали необходимость в точных и надежных счетчиках. Позже телеграфисты и другие потребители электроэнергии сочли необходимым разработать счетчики для их особые потребности.

В 1825 году Леопольдо Нобили сконструировал первый прецизионный прибор для измерения электрический Текущий. Ток в катушке создает магнитное поле, которое заставляет иглу внутри катушка крутить. Величина скручивания — это мера силы тока. Вставлена ​​вторая игла вне катушки позволяет устройству учитывать магнитное поле земли.

Электромагниты

Электромагнит Генри S.I. image # 79-9466.32

Электромагнит оказался важным элементом в большинстве крупных изобретений в области электротехники. в 19 век. Моторы, генераторы, телеграфы и телефоны были главными примерами. Любой электрический ток производит магнитный эффект. Уильям Стерджен сделал электромагнита в 1825 году, пропуская ток через оголенный провод, намотанный на Железный стержень.

Джозеф Генри сконструировал мощные электромагниты, используя множество обмоток изолированные провода. Показанный здесь железный сердечник взят из экспериментов Генри 1827 года.Позже Генри стал первым секретарем Смитсоновского института, в основном благодаря своему международная научная репутация.

Дуговые лампы

Щеточная дуговая лампа S.I. image # 79-9469.25

Хамфри Дэви продемонстрировал Королевскому обществу в 1806 году, что мощный свет может быть производится путем создания электрической дуги между двумя угольными стержнями. Его эксперименты, питание от батарей батарей не привело к практическим осветительным приборам.Но появление хороших генераторов в 1860-х и 1870-х годах способствовало изобретению и применение самых разнообразных дуговых ламп.

Дуговые лампы, подобные этой запатентованной модели Brush 1870-х годов, предоставили многим городам свои первые электрические уличные фонари. Работа с дуговой лампой была трудоемкой, поскольку угольные стержни расходились по мере того, как лампа горела, и их приходилось часто заменять. Свет был таким ярким Однако мощные дуговые лампы продолжали использоваться и в 20 веке.

Цель Эдисона заключалась в том, чтобы «разделить свет» дуговой лампы, то есть разработать напольная лампа который давал небольшое количество света, подходящего для использования в помещении.В идеале много маленьких фонариков будет работать от того же тока, что и одна дуговая лампа, и может включаться и выключаться при буду.

---

Каков принцип работы генератора переменного тока? | by Starlight Generator

Есть много форм генераторов, но принцип работы основан на законе электромагнитной индукции и законе электромагнитной силы. Следовательно, общий принцип его конструкции заключается в использовании соответствующих магнитопроводящих и проводящих материалов для формирования магнитных цепей и цепей для взаимной электромагнитной индукции для генерации электромагнитной энергии и достижения цели преобразования энергии.

Принцип работы генератора переменного тока

Механическая энергия первичного двигателя преобразуется в выходную электрическую энергию с использованием принципа электромагнитной индукции, при котором перерезание магнитных силовых линий проводом индуцирует электрический потенциал. . Синхронный генератор состоит из статора и ротора.

Статор — это якорь, излучающий энергию, а ротор — это магнитный полюс. Статор состоит из стального сердечника якоря, трехфазной обмотки с равномерным разрядом, основания и торцевой крышки.Ротор обычно представляет собой скрытый полюс, который состоит из обмотки возбуждения, железного сердечника и вала, защитного кольца, центрального кольца и т. Д. Постоянный ток течет в обмотку возбуждения ротора, чтобы создать почти синусоидальное распределенное магнитное поле (называемое полем ротора), и его эффективный поток возбуждения пересекает неподвижную обмотку якоря. Когда ротор вращается, магнитное поле ротора вращается вместе с ним. С каждым оборотом силовые линии магнитного поля последовательно отсекают каждую фазную обмотку статора, и трехфазный переменный потенциал индуцируется в трехфазной обмотке статора.Когда генератор работает с симметричной нагрузкой, трехфазный ток якоря объединяется для создания вращающегося магнитного поля с синхронной скоростью. Магнитное поле статора взаимодействует с магнитным полем ротора, создавая тормозной момент.

Генератор переменного тока / генератор переменного тока делится на однофазный генератор и трехфазный генератор . Генератор часто используется в дизель-генераторных установках.

Принцип работы генератора постоянного тока, конструкция, схема

Принцип работы генератора постоянного тока

Что такое генератор постоянного тока

Принцип работы генератора постоянного тока: Генератор постоянного тока обозначает электрический генератор постоянного тока.Генератор постоянного тока производит постоянный ток. Генератор постоянного тока также называют динамо-машиной постоянного тока. Простая схема генератора постоянного тока показана на рис.

Схема генератора постоянного тока

Конструкция генератора постоянного тока | Принцип работы генератора постоянного тока

Простой генератор постоянного тока состоит из катушки из изолированного медного провода. Катушка помещается между двумя полюсами сильного подковообразного магнита. На практике большое количество витков изолированного медного провода наматывают на сердечник из мягкого железа.

Два конца катушки соединены с двумя половинами разрезного кольца (R ₁ , R ₂ называется коммутатором).Две угольные щетки слегка прижимают два полукольца. Ток снимается через щетки B ₁ и B ₂ .

Люди также спрашивают о принципе работы генератора постоянного тока

Принцип работы генератора постоянного тока

Пусть катушка ABCD изначально находится в горизонтальном положении и повернута против часовой стрелки. Когда катушка вращается против часовой стрелки, плечо AB движется вниз, а плечо CD движется вверх.

Катушка во время этого движения перерезает магнитные силовые линии, и в катушке возникает индуцированный ток.Согласно правилу правой руки Флеминга, при движении вниз плеча AB индуцированный ток течет от B к A в плече AB и от D к C в плече CD. Возникающий таким образом ток выводится через два полукольца и угольные щетки.

После половины оборота (поворот на 180º) плечи катушки поменялись местами; рука AB идет вправо, а рука CD — влево. Затем рука CD начинает движение вниз, а рука AB вверх. Во время этого полувращения индуцированный ток течет от C к D в плече CD и от A к B в плече AB.

Два полукольца (R ₁ и R ₂ ) вращаются вместе с катушкой и соприкасаются друг с другом с двумя матовыми угольными щетками (B ₁ , B ₂ ). В результате каждая угольная щетка по-прежнему имеет одинаковую полярность (+ или -). Щетка B ₂ всегда остается положительной (+) клеммой, а щетка B ₁ остается отрицательной (-) клеммой. Возникающий таким образом ток называется постоянным током (DC).

Генератор постоянного тока отличается от генератора переменного тока

Базовая конструкция генераторов переменного и постоянного тока аналогична.Два генератора отличаются только конструкцией контактных колец на концах провода катушки. Генератор переменного тока использует два полных кольца, называемых контактными кольцами, по одному на каждом конце провода катушки, в то время как генератор постоянного тока имеет два полукольца (называемых разрезными кольцами) коммутатора.

Принцип работы генератора постоянного тока — электрические защитные устройства

Хотя гораздо больший процент используемых электрических машин составляют машины переменного тока, машины постоянного тока имеют большое промышленное значение. Принципиальное преимущество машины постоянного тока, особенно двигателя постоянного тока, заключается в том, что он обеспечивает точный контроль скорости.

Однако генераторы постоянного тока не так распространены, как раньше, потому что постоянный ток, когда он необходим, в основном получают от источника переменного тока с помощью выпрямителей. Тем не менее, понимание генератора постоянного тока важно, потому что он представляет собой логическое введение в поведение двигателей постоянного тока. В этой главе мы рассмотрим различные аспекты генераторов постоянного тока.

Принцип работы генератора постоянного тока —

Электрический генератор — это машина, преобразующая механическую энергию в электрическую.

Все генераторы работают по принципу динамически индуцированной ЭДС. Этот принцип есть не что иное, как закон электромагнитной индукции Фарадея. В нем указано, что всякий раз, когда количество магнитных силовых линий, то есть магнитных линий, связанных с проводником или катушкой, изменяется, устанавливается электродвижущая сила в проводнике или катушке. Изменение магнитного потока, связанное с проводником, может существовать только тогда, когда существует относительное движение между проводником и магнитным потоком.

Такой индуцированный e.м.ф. которая возникает из-за физического движения катушки или проводника относительно магнитного потока или движения магнитного потока относительно катушки или проводника, называется динамически индуцированной ЭДС.

Итак, для генерации действия должны существовать следующие основные компоненты,

1. Проводник или катушка
2. Флюс
3. Относительное движение между проводником и потоком

В практическом генераторе магнитный поток отсекается проводником, сохраняя постоянный поток. Чтобы на выходе было большое напряжение, несколько проводников соединяются вместе определенным образом, образуя обмотку.Эта обмотка называется обмоткой якоря машины постоянного тока.

На якоре машины постоянного тока обмотка сохранена. Чтобы проводники могли вращаться, проводники, расположенные в области якоря, вращаются с помощью какого-либо внешнего устройства. Такое внешнее устройство называется тягачом. Обычно используемые первичные двигатели — это паровые двигатели, дизельные двигатели, водяные турбины, паровые турбины и т. Д. Необходимый магнитный поток создается обмоткой возбуждения (токоведущей обмоткой). Направление индуцированной эл.м.ф. можно получить, используя правило правой руки Флеминга.

Правило правой руки Флеминга —

Если три пальца правой руки, а именно большой палец, указательный палец и средний палец, вытянуты так, что каждый из них находится под прямым углом с оставшимися двумя, и если в этом положении указательный палец должен указывать в направлении линий потока , большой палец в направлении относительного движения проводника относительно потока, затем вытянутый средний палец дает направление e.м.ф. наводится в проводнике. Визуально правило можно представить, как показано на следующем Рис.

.

Это правило в основном определяет направление тока, который индуцирует ЭДС. в проводнике установится, когда к нему будет обеспечен замкнутый путь.

Также прочтите — Необходимость реле для электродвигателя

Читайте также — Принцип работы генератора постоянного тока

Также читайте — Строительство машин постоянного тока

Также читайте — Основные части машины постоянного тока

Также читайте — Что такое преобразователи?

Также читается — Работа трехфазного асинхронного двигателя

Также читается — Потери трехфазного асинхронного двигателя

Также читайте — Что такое электричество?

Также читайте — Nanocrystal Electricity

Также читайте — Типы изоляторов

Также читается — Потенциометр — Принцип работы, типы, применение

Также читайте — А.