Что такое электрогенератор: Что такое генератор электричества?

Содержание

Что такое генератор электричества?

Далеко не в каждой точке нашей страны система электроснабжения работает идеально. Многие украинцы регулярно сталкиваются с проблемой отключения электричества или же перебоями в его подаче. В некоторых случаях это вызывает мелкие неудобства, а иногда и вовсе не позволяет вести полноценную жизнедеятельность. Решение есть. Это генераторы электричества, которые представлены на рынке большим ассортиментом. Например, для простых задач можно приобрести компактный переносной генератор, а для более специфической эксплуатации – массивную и мощную электростанцию. Выбрать есть из чего. На ассортименте мы подробно остановимся позже. Сейчас рассмотрим, из каких элементов состоит данный агрегат.

Как устроен электрогенератор

На первый взгляд может показаться, что это оборудование имеет сложную конструкцию. На самом деле все просто. Генератор состоит из десяти основных частей.

  • Двигатель. Это главный элемент установки. Мотор создает механическую энергию, которая позволяет электрогенератору производить ток. Чаще всего в агрегатах встречаются двигатели на бензине и дизеле.
  • Синхронный генератор. Это элемент, который превращает механическую энергию двигателя в электрическую. Он состоит из двух частей: ротора и статора. Ротор представляет собой подвижный механизм. Своим движением вокруг статора он создает магнитное поле, необходимое для производства электричества.
  • Топливная система. Поддерживает работу станции на протяжении 6-10 часов без дозаправки. Срок автономной работы зависит от типа техники. Например, дизельная электростанция «сжигает» топливо медленнее, чем бензиновая.
  • Система охлаждения. Для снижения температуры деталей может использоваться либо вода, либо водород в чистом виде. Охлаждение происходит и механическим путем: с помощью вентилятора и радиатора.
  • Система выхлопа. Централизованно собирает продуцируемые выхлопные газы и отводит их от техники.
  • Система смазки. Отвечает за доставку смазочных материалов к движущимся элементам конструкции.
  • AVR. Это регулятор напряжения, который превращает переменный ток в постоянный.
  • Зарядное устройство. Пополняет резервы аккумулятора. Он, в свою очередь, отвечает за запуск электростанции.
  • Панель управления. С ее помощью контролируется каждый аспект работы установки.
  • Рама и корпус. Основа, которая удерживает все вышеперечисленные элементы.

Принцип работы генератора

Все начинается с запуска двигателя. Он передает свою энергию остальным элементам, после чего начинается генерирование электрического тока. Внутри установки располагаются магниты, между которыми двигается проволочная катушка. Как только катушка пересекает силовые линии магнитов, производится «порция» электрического тока. Позже она стабилизируется регулятором напряжения.

Некоторые модели создаются по иному принципу. У них катушка находится всегда на одном месте, а подвижным является магнитное поле. Существует также вариант с тремя катушками, вокруг которых крутятся магниты. Такие установки называются трехфазными. Это промышленные генераторы предназначенные для питания мощного оборудования.

Во время работы электростанции выделяется определенное количество тепла и газов. Их отводят системы охлаждения и выхлопа. Многое зависит и от естественной вентиляции, то есть от условий, в которых находится агрегат. Важно, чтобы владелец установил генератор по всем правилам.

Виды генераторов

Синхронные и асинхронные модели. Асинхронные генераторы имеют упрощенную конструкцию и выдают относительно нестабильный ток. Такого электричества хватает для питания строительных инструментов или сварки. Модели данного типа имеют защиту от короткого замыкания. Синхронные генераторы – оптимальный вариант для бытового использования. Они создают чистый ток, который подходит для чувствительного оборудования. Кроме того, эти станции устойчивы к увеличенным нагрузкам при пуске электротехники. Пример хороших бытовых агрегатов такого типа – бензиновые генераторы 5 кВт.

Однофазные и трехфазные. Об этом параметре мы вскользь упоминали выше. Здесь все просто: однофазные варианты предназначены для бытового применения, а трехфазные – для профессионального или промышленного. Обычные электроприборы, которые используются нами дома, работают от одной фазы. Поэтому покупка 3-фазной модели для бытового применения нецелесообразна.

Дизельные и бензиновые. Модели на дизеле принято использовать в качестве постоянного источника питания. Они могут работать долго без пауз, при этом демонстрируя отличную продуктивность. Бензиновые агрегаты лучше всего эксплуатировать в качестве аварийного источника энергии. Дизельное оборудование стоит дороже, но топливо, на котором оно работает ощутимо дешевле бензина. Кроме того, например, дизельные генераторы 5 кВт демонстрируют большую продуктивность, чем бензиновые устройства той же мощности.

Это основные разновидности. Выбирать подходящий вариант нужно с учетом предполагаемых нагрузок и условий использования.

Интересные публикации

Электрогенератор - это... Что такое Электрогенератор?

Электрогенераторы в начале XX века

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

История

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.

Динамо-машина Йедлика

В 1827 венгр Аньош Иштван Йедлик начал экспериментировать с электромагнитными вращающимися устройствами, которые он называл электромагнитные самовращающиеся роторы. В прототипе его униполярного электродвигателя (был завершен между 1852 и 1854) и стационарная и вращающаяся части были электромагнитные. Он сформулировал концепцию динамо-машины по меньшей мере за 6 лет до Сименса и Уитстона, но не запатентовал изобретение, потому что думал, что он не первый, кто это сделал. Суть его идеи состояла в использовании вместо постоянных магнитов двух противоположно расположенных электромагнитов, которые создавали магнитное поле вокруг ротора. Изобретение Йедлика на десятилетия опередило его время.

Диск Фарадея

Диск Фарадея

В 1831—1832 Майкл Фарадей открыл принцип работы электромагнитных генераторов. Принцип, позднее названный законом Фарадея, заключался в том, что разница потенциалов образовывалась между концами проводника, который двигался перпендикулярно магнитному полю. Он также построил первый электромагнитный генератор, названный «диском Фарадея», который являлся униполярным генератором, использовавшим медный диск, вращающийся между полюсами подковообразного магнита. Он вырабатывал небольшое постоянное напряжение и сильный ток.

Конструкция была несовершенна, потому что ток самозамыкался через участки диска, не находившиеся в магнитном поле. Паразитный ток ограничивал мощность, снимаемую с контактных проводов и вызывал бесполезный нагрев медного диска. Позднее в униполярный генераторах удалось решить эту проблему, расположив вокруг диска множество маленьких, распределенных по всему периметру диска, чтобы создать равномерное поле и ток только в одном направлении.

Другой недостаток состоял в том, что выходное напряжение было очень маленьким, потому что образовывался только один виток вокруг магнитного потока. Эксперименты показали, что используя много витков провода в катушке можно получить часто требовавшееся более высокое напряжение. Обмотки из проводов стали основной характерной чертой всех последующих разработок генераторов.

Однако, последние достижения (редкоземельные магниты), сделали возможными униполярные двигатели с магнитом на роторе, и должны внести много усовершенствований в старые конструкции.

Динамо-машина

Основная статья Динамо-машина

Динамо-машина стала первым электрическим генератором, способным вырабатывать мощность для промышленности. Работа динамо-машины основана на законах электромагнетизма для преобразования механической энергии в пульсирующий постоянный ток. Постоянный ток вырабатывался благодаря использованию механического коммутатора. Первая динамо-машина была построена Hippolyte Pixii в 1832.

Пройдя ряд менее значимых открытий динамо-машина стала прообразом из которого появились дальнейшие изобретения, такие как двигатель постоянного тока, генератор переменного тока, синхронный двигатель, роторный преобразователь.

Динамо-машина состоит из статора, который создает постоянное магнитное поле, и набора вращающихся обмоток, вращающихся в этом поле. На маленьких машинах постоянное магнитное поле могло создаваться с помощью постоянных магнитов, у крупных машин постоянное магнитное поле создается одним или несколькими электромагнитами, обмотки которых обычно называют обмотками возбуждения.

Большие мощные динамо-машины сейчас можно редко где увидеть, из-за большей универсальности использования переменного тока на сетях электропитания и электронных твердотельных преобразователей постоянного тока в переменный. Однако до того, как был открыт переменный ток, огромные динамо-машины, вырабатывающие постоянный ток, были единственной возможностью для выработки электроэнергии. Сейчас динамо-машины являются редкостью.

Другие электрические генераторы, использующие вращение

Без коммутатора динамо-машина является примером генератора переменного тока. С электромеханическим коммутатором динамо-машина классический генератор постоянного тока. Генератор переменного тока должен всегда иметь постоянную частоту вращения ротора и быть синхронизирован с другими генераторами в сети распределения электропитания. Генератор постоянного тока может работать при любой частоте ротора в допустимых для него пределах но вырабатывает постоянный ток.

МГД генератор

Магнитогидродинамический генератор напрямую вырабатывает электроэнергию из энергии движущейся через магнитное поле плазмы без использования вращающихся частей. Разработка генераторов этого типа началась потому, что на выходе его высокотемпературные продукты сгорания, которые можно использовать для нагрева пара в парогазовых электростанциях и таким образом, повысить общий КПД.

Классификация

Электромеханические индукционные генераторы

На сегодняшний день наиболее распространённым типом является индукционный электромеханический генератор. Абсолютное большинство тепловых, гидравлических, ветряных, атомных, приливных, геотермальных электростанций, а так же некоторые солнечные используют этот тип генератора.

Электромеханический генера́тор — это электрическая машина, в которой механическая работа преобразуется в электрическую энергию.

— устанавливает связь между ЭДС и скоростью изменения магнитного потока пронизывающего обмотку генератора.

Классификация электромеханических генераторов

  • По типу первичного двигателя:
  • По виду выходного электрического тока
    • Генератор постоянного тока
      • Коллекторные генераторы
      • Вентильные генераторы
    • Генератор переменного тока
      • Однофазный генератор
      • Трёхфазный генератор
        • С включением обмоток звездой
        • С включением обмоток треугольником
  • По способу возбуждения
    • С возбуждением постоянными магнитами
    • С внешним возбуждением
    • С самовозбуждением
      • С последовательным возбуждением
      • С параллельным возбуждением
      • Со смешанным возбуждением

См. также

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.

Электрогенераторы – большие возможности для бытового использования

Перебои с электроснабжением не являются экзотикой для жителей нашей страны. К сожалению, все россияне с ранних лет привыкли к тому, что время от времени в домах отключают свет. Руководство и коммунальные службы научили нас спокойно переносить подобные неудобства. Век высоких технологий решил многие бытовые проблемы человека, но тут же создал новые. Мы быстро привыкаем к комфорту, а при отсутствии удобств страдаем. Бытовые неурядицы каждый переживает по- своему. Кто-то пишет жалобы и ходит в суд, кто-то находит утешение в религии и духовных практиках, есть даже те, кто выражает свое несогласие на массовых мероприятиях. Неужели это выход? Конечно нет, ведь по-настоящему решить проблему отсутствия электричества можно только купив генератор.

Выбор генератора непрост, особенно если учесть, что знания о подобном оборудовании есть не у всех, а предложений на рынке масса. Брендов, производителей, моделей – десятки. Но паниковать не надо, лучше спокойно разобраться и выбрать оптимальный вариант.

Что такое электрогенератор?

Генератор – это установка, которая вырабатывает электричество, преобразуя тепловую энергию сгорающего топлива – бензина или дизеля. В конструкцию устройства входит двигатель и собственно генератор, которые крепятся на металлическую раму или станину. На первый взгляд, может показаться, что эксплуатация генератора – дело простое. Но здесь есть несколько тонких моментов, на которых и остановимся.

Мощность генератора и фазы

Перед покупкой нужно рассчитать мощность генератора. Для этого пиковую нагрузку (то есть суммарную мощность всех приборов, которые вы планируете запитать от генератора одновременно) увеличьте еще на 20 процентов. Если вы сомневаетесь в своих технических знаниях, пригласите специалиста, он грамотно подсчитает потребную мощность и освободит вас от этой задачи. Учтите также количество фаз, на которое рассчитан генератор. Это зависит от того, какие приборы – однофазные или трехфазные – вы будете включать в будущем.

Генераторы синхронного и асинхронного типа

Выпускаются синхронные и асинхронные генераторы. Асинхронные установки устроены просто, поэтому обладают явным преимуществом. Такие генераторы не боятся коротких замыканий и перегрузок. Однако они имеют и большой минус: качество электричества, вырабатываемого асинхронными генераторами, низкое. Так называемый «чистый ток» можно получить только с помощью синхронного генератора. Индуктивные приборы (то есть устройства с двигателем, которые в момент подключения требуют повышения силы тока в 2-3 раза) нуждаются именно в чистом токе. Синхронные генераторы устойчивы к пиковым нагрузкам, и это их основное преимущество перед асинхронными.

Тип топлива

Важно также решить, на каком топливе будет работать ваша станция. Не стоит думать, что бензин и дизель – это взаимозаменяемые виды топлива. Бензиновый генератор не будет работать на солярке, и наоборот.

Бензиновые и дизельные генераторы имеют свои особенности. Так, бензогенераторы рассчитаны на непродолжительный период эксплуатации. Они обладают меньшей мощностью, не так надежны. Среди положительных характеристик бензиновых установок - малая масса и способность работать на морозе.

Если вы планируете купить дизельный генератор, значит вам нужен надежный источник электричества, способный работать беспрерывно. Такие установки работают на дизельном топливе, имеют высокий КПД (выше, чем у бензинового). Дизельные установки экономичнее бензиновых благодаря дешевизне топлива.

Другие аспекты выбора

Последний фактор, влияющий на выбор генератора – шумозащита. Шум и вибрации, образующиеся при работе генераторов, могут нанести вред здоровью. Поэтому если вам нужен генератор для жилого помещения, поищите менее шумный агрегат. Обратите также внимание на наличие функции автозапуска. Автоматический запуск полезен для занятых людей, которые не могут уделить много времени обслуживанию оборудования.

Мы рассказали вам о том, какие обстоятельства могут повлиять на выбор электрогенератора. Удачной вам покупки!

Электрогенератор: классификация и области использования

Электрогенератор: классификация и области использования

Электрогенератор: классификация и области использования

Электрогенератор – технологическое устройство, преобразующее тепловую, химическую либо механическую энергию вращения вала двигателя в электрическую. Находит применение в качестве источника резервного энергоснабжения различных бытовых и промышленных потребителей в случаях перебоев с подачей электроэнергии, а также для обеспечения постоянного электропитания дачных и коттеджных домов, выставочных и торговых павильонов, удаленных от магистральных электросетей населенных пунктов, летних лагерей, рабочих поселков и т.д.

Электрогенераторы классифицируются в соответствие со следующими важнейшими техническо-эксплуатационными параметрами:

  • сферой применения;
  • типом используемого топлива;
  • количеством фаз;
  • мощностью.
В зависимости от сферы применения, различают бытовые, профессиональные и промышленные электрогенераторы. Бытовой электрогенератор представляют собой компактную силовую установку мощностью от 0.7 до 25 кВт, укомплектованную бензиновым либо дизельным двигателем внутреннего сгорания, с системой воздушного охлаждения. Используется преимущественно для обеспечения автономного (резервного) энергоснабжения маломощных бытовых приборов, дачных и коттеджных домовладений, слесарных мастерских, различного электроинструмента на строительных площадках. Характеризуется простотой в эксплуатации и обслуживании, небольшим весом, низким уровнем вибрации и шума.

Профессиональный электрогенератор применяется в качестве источника постоянного энергоснабжения больниц, административных и офисных зданий.Профессиональный электрогенератор применяется в качестве источника постоянного энергоснабжения больниц, административных и офисных зданий.данного типа находят широко используются в строительной отрасли, во время ведения аварийных, дорожно-строительных работ. Достоинствами профессиональных агрегатов являются высокий моторесурс, экономичный расход топлива, высокая надежность при работе в экстремальных условиях. К недостаткам стоит отнести значительный вес, высокий уровень шума при работе.

Промышленный электрогенератор большой мощности (свыше 100 кВт) применяется для энергоснабжения электрооборудования крупных производственных предприятий различных отраслей, фабрик и промышленных станций. Характеризуется высокой надежностью, большими габаритами, сложностью в техническом обслуживании.

В зависимости от типа используемого топлива, различают следующие виды электрогенераторов:

  • бензиновые;
  • дизельные;
  • газовые.
Бензиновый электрогенератор вырабатывает электроэнергию, используя механическую энергию вращения вала бензинового двигателя внутреннего сгорания. Характеризуется ограниченным диапазоном мощности (от 0,7 до 18 кВт), мобильностью, сравнительно небольшим весом, простотой в использовании. Находит применение в основном в качестве резервного источника энергоснабжения небольших дачных домов, летних, лагерей. В силу небольшого моторесурса (500 моточасов) и высокой себестоимости вырабатываемой электроэнергии, практически не используется для постоянного энергоснабжения.

Дизельный электрогенератор характеризуется широким диапазоном мощностей, большим моторесурсом (свыше 5000 моточасов). Данные универсальные силовые установки используются для резервного электроснабжения поселков, больниц, школ, различного промышленного и строительного оборудования. Вследствие значительного веса (от 450 кг и более) и высокого уровня шума при работе, устанавливаются на укрепленный фундамент, в отдельных шумоизолированных помещениях. Сферой применения газового электрогенератора являются промышленные предприятия различных отраслей, частные домовладения, выставочные и торговые павильоны. Силовые установки данного типа характеризуются простотой в эксплуатации и обслуживании, высокая экологичностью, дешевизной потребляемого топлива и вырабатываемой электроэнергии.

В зависимости от количества фаз, электрогенераторы подразделяются на однофазные и трехфазные. Однофазные генераторы на 220 В используются для энергоснабжения приборов с 1-фазным питанием, в электросетях с 1-фазной разводкой. Трехфазные электрогенераторы на 220 и 380 В применяются для снабжения электрической энергией домов с 3-фазной разводкой сети, 1- и 3-фазных приборов, равномерно распределяя мощность между каждой из фаз.

Мощность электрогенераторов измеряется как в киловольт-амперах (кВА), так и в киловаттах (кВт). Различают номинальную и предельную (максимальную) мощность. На номинальной мощности электрогенератор работает основное время, на предельной – всего несколько секунд.

Мощность конкретной модели генераторной установки зависит от ее предназначения, вида потребляемого топлива. Так, диапазон мощности бензиновых электрогенераторов составляет от 0,5 до 18 кВт; дизельных – от 20 до 450 кВт и более; газовых – от 20-25 до 400 кВт и более.

Совокупную мощность всех подключаемых к электрогенератору энергопотребителей (в том числе – с высокими пусковыми токами) обязательно следует учитывать при его выборе. Это обусловлено тем, что многие бытовые и профессиональные электроприборы в момент включения потребляют намного больше энергии, чем в штатном режиме работы. Поэтому для обеспечения надежного и безопасного функционирования всех приборов, а также самого электрогенератора, следует предусмотреть запас мощности в 20-30%.


Электрогенератор: предназначение, устройство, принцип действия

Электрогенератор: предназначение, устройство, принцип действия

Основным предназначением автомобильного электрогенератора является подзарядка аккумулятора и питания бортовой системы автомобиля. Учитывая конструктивные особенности, можно выделить два типа генераторов: генераторы традиционной и компактной конструкции.

Генератор, в основе работы которого находится магнитная индукция, предназначен для обеспечения электрическим током потребителей, включенных в систему электрооборудования, а также для зарядки аккумулятора при включенном двигателе автомобиля. Генератор должен иметь соответствующие выходные параметры, чтобы, независимо от режима движения автомобиля, не происходил разряд аккумулятора. Кроме этого, генератор должен обеспечивать стабильное напряжение в бортовой сети автомобиля. Принцип работы генератора, а также конструкция этого механизма приблизительно одинаковы для любого автомобильного генератора, несмотря на то, где и кем он выпущен.


Устройство генератора

Основу работы генератора составляет эффект электромагнитной индукции. Генератор состоит из корпуса, статорной обмотки, ротора, реле-регулятора и выпрямительного моста.

Корпус генератора выступает в качестве основания для статорной обмотки. Обычно производится из легкосплавных металлов, например, из дюралюминия. Для охлаждения во время работы в корпусе предусмотрены специальные «окна». Сзади и спереди корпуса имеются подшипники, на которых крепится ротор. Статорная обмотка производится из медного провода и укладывается в пазах сердечника.

Ротор представляет собой некий электромагнит, который имеет одну обмотку, расположенную на валу ротора. Сверху обмотки находится сердечник, выполненный из ферромагнитного металла.

Реле-регулятор осуществляет функцию контроля и регулирования напряжения на выходе из генератора. Выпрямительный мост с шестью диодами выдает прямой ток более 40 ампер. Диоды, расположенные попарно на плюсовом и минусовом токопроводящих основаниях, соединяются по схеме Ларионова.

  1. передняя крышка;
  2. обмотка статора;
  3. обмотка возбуждения;
  4. задняя крышка;
  5. щеточный узел;
  6. контактные кольца;
  7. выпрямительный блок;
  8. полюсные половины;
  9. крыльчатка вентилятора;
  10. приводной шкив

Конструктивные особенности

Учитывая конструктивное исполнение, можно выделить два типа генераторов: традиционные и компактные. Генераторы традиционной конструкции имеют вентилятор, расположенный у приводного шкива. Вентиляционные окна находятся только в торцевой части.

Генераторы компактной конструкции имеют два вентилятора, расположенные внутри полости генератора. Компактные генераторы часто называют высокоскоростными, так как они оснащены приводом, имеющим повышенное передаточное отношение.


Принцип работы генератора

Работа автомобильного генератора основывается на принципе появления переменного электрического напряжения в обмотке статора, возникающего в результате воздействия постоянного магнитного поля, образующегося вокруг сердечника.

Ротор приводится в действие двигателем через ременную передачу. На обмотку ротора производится подача постоянного электрического напряжения, достаточного для возникновения магнитного потока. Силу магнитного потока регулирует реле-регулятор. Напряжение на выходе генератора находится в пределах между 13,6 вольт летом и 14,2 вольт зимой. Этого напряжения достаточно для того, чтобы аккумулятор находился в нормальном рабочем состоянии, и периодически производилась его подзарядка. Питание бортовой сети, включенной параллельно аккумулятору, происходит от клемм генератора.


Правила эксплуатации генераторов

Среди основных правил можно выделить следующие:

- При эксплуатации генератора важно, чтобы «минус» АКБ всегда подключался к корпусу, а плюс — к плюсу генератора.
- Во время эксплуатации генератора его нельзя отсоединять от АКБ, так как это может привести к неисправностям в бортовой сети машины.
- Нельзя проверять генератор с использованием искры, присоединяя плюс генератора к корпусу. Из-за этого выходят из строя диоды. Для осуществления проверки генератора используют амперметр или вольтметр.
- Если производится ремонт генератора, не стоит проверять сопротивление изоляции обмотки статора высоким напряжением тока. Подобные действия могут осуществляться только на специальном стенде при условии отсоединения диодов выпрямителя.
- Если производится проверка электропроводки автомобиля, генератор необходимо отсоединить.
- При проведении кузовного ремонта автомобиля, особенно с осуществлением сварочных работ, генератор обязательно отсоединяют.

Важно придерживаться всех вышеперечисленных правил, так как их несоблюдение часто приводит к неисправностям генератора.

Другие статьи

#Бачок ГЦС

Бачок ГЦС: надежная работа гидропривода сцепления

14.10.2020 | Статьи о запасных частях

Многие современные автомобили, особенно грузовые, оснащаются гидравлическим приводом выключения сцепления. Достаточный запас жидкости для работы главного цилиндра сцепления хранится в специальном бачке. Все о бачках ГЦС, их типах и конструкции, а также о выборе и замене этих деталей читайте в статье.

Как устроен генератор - все об устройстве электрогенераторов постоянного и переменого тока

Принцип работы генерирующего устройства

Работа электрогенерирующего оборудования основывается на принципе конвертации механической энергии, получаемой из внешнего источника, в электроэнергию. Иными словами, устройство не вырабатывает самостоятельно электричество. Происходит усиление движения возникающих в проводах его обмотки электрических зарядов, которые проходя через внешнее кольцо циркуляции, отдают свою энергию. В результате на выходе образуется электрический ток, который и поступает в сеть от электростанции.

С научной точки зрения принцип называется «магнитной индукцией» и был обнаружен Майклом Фарадеем в 19 веке. Ученый физик установил, что перемещением электрического проводника в магнитном поле рождается поток зарядов. Между двумя концами проводника, в частности, провода, создается разность напряжений, который усиливает движение зарядов, превращая их в электричество.

Перейти в каталог генераторного оборудования:

Основные элементы электростанции


Как устроен генератор переменного тока?

Это неотъемлемая часть электростанции, которая осуществляет преобразование механической мощности в электрическую энергию. Состоит устройство из неподвижных и подвижных модулей, которые вмонтированы в его корпус. Все элементы работают в синхронном режиме, усиливая движение между электрическими и магнитными полями, что рождает электричество.

Ротор, как подвижный модуль, создает вращающееся магнитное поле. Выполняется это несколькими способами:

  • индукцией, которая происходит в синхронном бесщеточном генераторе, которые, как правило, имеют достаточно внушительные габариты;
  • постоянными магнитами, используемыми в малых генераторах;
  • с помощью задающего возбудителя, активизирующего ротор через сборку щеток и токопроводящих контактных колец.

Подвижным ротором вокруг статора вырабатывается вращающееся магнитное поле и вызывается разность напряжений в обмотке. Таким образом производится на выходе переменный ток.

Факторы, влияющие на эффективность работы синхронного генератора:

  • металлический или пластиковый корпус. В первом случае устройство отличается большей долговечностью. Пластик же со временем деформируется и может стать причиной повреждения внутренних элементов, создавая таким образом аварийную ситуацию и опасность для пользователя.
  • шариковый или игольчатый подшипник: первый более предпочтителен в силу большей его износостойкости.
  • в бесщеточном генераторе не используются щетки, благодаря чему отличается производством более чистой энергии на фоне меньшего технического обслуживания.

Двигатель

С помощью этого элемента образуется механическая энергия для работы миниэлектростанции. Его размер напрямую зависит от максимальной мощности электростанции. Кроме того, существует множество факторов, влияющих на функциональность двигателя:

  • вид топлива, используемое для работы двигателя. Это могут быть бензин, дизельное топливо, природный газ или пропан. Бытовые электростанции, как правило, работают на бензине, промышленные же электростанции – на дизельном топливе, природном газу, жидком или газообразном пропане. Есть модификации, работающие на комбинированном виде топлива – дизеле и газу.
  • верхнее расположение клапанов OHV. Впускные и выпускные клапаны таких двигателей располагаются не на блоке цилиндров, а на их верхушке. Данные модели имеют более высокую стоимость, что обусловлены дополнительными преимуществами. Это компактный дизайн, упрощенная рабочая механика, удобство в использовании, а также долговечность конструкции. Кроме того, их работа отличается низким уровнем шума и меньшим уровнем выбросов.
  • чугунная гильза в цилиндре двигателя, используемая в качестве подкладки. Таким способом уменьшается износ двигателя, что увеличивает доремонтный срок службы. Такая чугунная гильза используется в большинстве устройств с верхним расположением клапанов. Как элемент, эта подкладка имеет невысокую стоимость, однако очень важна, особенно в случаях частого использования электростанции.

Система подачи топлива

Топливный резервуар обычно имеет достаточный объем для поддержания стабильной работы электростанции на период от 6 до 8 часов. На малых устройствах бак устанавливается в верхней части корпуса. Для промышленной установки применяется наружный резервуар.

Характеристики системы:

  • соединение трубопроводов с двигателем. Таким путем осуществляется подача топлива к работающему модулю и обратно.
  • вентиляционная труба для топливного бака необходима для снижения уровня давления при повторном заполнении или сливе резервуара. Крайне важно при этом обеспечить контакт металлических поверхностей сопла наполнителя и топливного бака во избежание искр.
  • сливное соединение с дренажной трубой используется для предотвращения протечек жидкости во время слива.
  • топливный насос отвечает за перемещение топлива от основного хранилища в точку потребления. Данное устройство имеет электропривод.
  • топливный фильтр очищает жидкость от иных примесей, способных привести к коррозии и загрязнению внутренних модулей оборудования.
  • инжектор автоматически управляет поступлением необходимого объема жидкости в камеру сгорания.

Регулятор напряжения AVR

Этот модуль осуществляет регулировку выходного напряжения электростанции. Устройство состоит из нескольких компонентов:

  • регулятор напряжения контролирует процесс преобразования переменного напряжения в постоянный электроток. Затем происходит его подача на вторичную обмотку статора.
  • возбудитель обмотки необходим для генерирования небольшого количества переменного тока. Напрямую связан с вращающимся выпрямителем тока.
  • вращающийся выпрямитель тока осуществляет выпрямление переданного с возбудителя обмотки переменного тока с последующей конвертацией его в постоянный. Затем выполняется его подача на ротор, где в дополнение к вращающемуся магнитному полю создается и электромагнитное напряжение.
  • ротору отводится роль индукции большого количества переменного напряжения на обмотку статора.

Регулятор напряжения максимально задействован в начальном периоде запуска установки. Как только устройство выходит на полную работоспособность, модуль снижает выработку постоянного тока. В состоянии равновесия регулятор напряжения производит только необходимое количество мощности для поддержания электростанции в рабочем состоянии.

При увеличении нагрузки на электростанцию, регулятор напряжения выходит из состояния равновесия и активизирует свою работу, пока мощность оборудования не выйдет на показанный уровень потребления.

В нашем каталоге Вы можете ознакомиться с примерами дизельных генераторов с АВР >>


Установка выхлопа и охлаждения двигателя электростанции

Включает в себя:

  • Систему охлаждения электростанции, используемую для снижения уровня перегрева рабочего устройства. В качестве антифриза используется вода, водород, а также стандартный радиатор и вентилятор. За уровнем охлаждения следует периодически наблюдать, чтобы предотвратить аварийную ситуацию. Система требует постоянной очистки от загрязнений, выполняемую через каждые 600 часов работы. Следует обеспечить приток к устройству свежего воздуха: по действующим нормам в радиусе от электрогенерирующей установки должно быть не меньше метра свободного пространства.
  • Систему выхлопа. В процессе сгорания топлива образуется отработанный газ, содержащий высокотоксичные химические соединения. Очень важно создать эффективную систему утилизации выхлопов с использованием вытяжек.

Система смазки

Электростанция в комплекте имеет множество движущихся модулей, эффективность работы которых зависит и от содержания смазочных веществ. Для чего в помпе всегда находится специальное масло, уровень которого следует контролировать каждые 8 часов. Также необходимо строго отслеживать возможные протечки смазывающего вещества.

Зарядное устройство

Запуск электростанции осуществляется с помощью аккумулятора. Эта батарея должна быть всегда заряженной, за что отвечает зарядное устройство. Оно снабжает аккумулятор необходимым количеством «плавающей» энергии, которая и производит подзарядку емкости. Важно следить за уровнем этой энергии: снижение приведет к неполной зарядке аккумулятора, а повышенный уровень выведет его из строя.

Изготавливается зарядное устройство из нержавеющей стали, чтобы увеличить срок службы модуля. Его работа полностью автоматизирована и не требует вмешательства в параметры. Постоянное напряжение на выходе определяется на уровне на 2.33 Вольт на ячейку. Зарядное устройства обладает отдельным постоянным напряжением, которое может привнести сбои в нормальное функционирование электрооборудования.

Панель управления

Модуль снабжен упрощенным интерфейсом, на котором отображены все положения управляемых элементов. Каждый производитель предлагает собственный вариант панели.

Электрическое включение и выключение автоматически запускает электростанцию в рабочее состояние в случае необходимости. И отключает, когда деятельность устройства нецелесообразна.

Механическое устройство прибора отображает на датчиках наиболее важные параметры по давлению масла, температуре охлаждения, напряжению батареи, скорости вращения двигателя и длительности работы. При превышении нормы электростанция автоматически отключается.

Датчики мини электростанции отвечают за измерение выходного тока, напряжения и рабочей частоты. Иные виды контроля: переключатель частоты, фазовый селекторный переключатель и переключатель режимов двигателя.

Рама / Корпус

Основная конструкция служит генераторному оборудованию главной поддержкой и имеет выполненный под заказ корпус. В случаях, когда предполагается перемещение оборудования, рама может быть дополнительно оснащена шасси.

Для наглядности, вы можете посмотреть нашу продукцию из раздела передвижные дизельные генераторы >>

Электрический генератор, как он работает

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

Функция любого электрического генератора — вырабатывать электрический ток. Но на самом деле генератор ничего не производит, а лишь преобразует один вид энергии - в другой (как это и свойственно всем энергетическим процессам в природе). Чаще всего, произнося словосочетание «электрический генератор», имеют ввиду машину, преобразующую механическую энергию - в электрическую.

Механическая энергия может быть получена от расширяющегося под давлением газа или пара, от падающей воды или даже вручную. В любом случае для получения от генератора электрической энергии, ему необходимо сначала передать эту энергию в приемлемой форме, чаще всего в механической.

Генераторы, работающие посредством механического привода, - доминирующий вид генераторов в современном мире. Такие генераторы работают на атомных и гидроэлектростанциях, в автомобилях, в дизельных и бензиновых генераторах, на ветряках, в ручных динамо-машинах и т. д. Пар, бензин, ветер — служат источниками механической энергии, вращающей ротор генератора.

Пример работы простого электрогенератора:

На роторе генератора закреплена обмотка намагничивания или постоянные магниты. В последние годы широкое распространение получают генераторы с неодимовыми магнитами на роторе, так как современные неодимовые магниты не уступают по своим характеристикам мощной обмотке намагничивания.

Принцип выработки электрической энергии в генераторе основан на явлении электромагнитной индукции, которое заключается в том, что изменяющийся в пространстве магнитный поток индуцирует вокруг этого пространства электрическое поле.

И если в область где присутствует это индуцированное электрическое поле поместить проводник, то в нем наведется (будет индуцирована) ЭДС — электродвижущая сила, и между концами проводника можно будет наблюдать (измерить, использовать для питания нагрузки) соответствующее напряжение.

Изменяющийся магнитный поток получается в генераторе при помощи движущихся вместе с ротором магнитов или полюсных наконечников, намагничиваемых специальными обмотками — обмотками намагничивания. Обмотки намагничивания обычно получают питание через щетки и контактные кольца.

Применение генератора для электрификации модели железной дороги:

Провода, в которых наводится ЭДС (электрическое напряжение) в генераторе, представляют собой обмотку статора, расположенную, как правило, в магнитопроводе, закрепленном на неподвижной части электрической машины. Эта обмотка у генераторов разного типа может быть выполнена различным образом.

В трехфазных генераторах переменного тока приняты обмотки статора, изготовленные по трехфазной схеме, - три части такой трехфазной обмотки могут быть соединены «звездой» или «треугольником».

Соединение звездой позволяет получить от генератора напряжение большей величины, чем при соединении треугольником. Разница в напряжениях составит корень из 3 раз (около 1,73). Чем больше напряжение — тем меньше максимальный ток, который можно получить от данного генератора на нагрузке.

Работа электрического генератора на электростанции:

Номинальная мощность генератора зависит от нескольких факторов, которые определяют его номинальные ток и напряжение. Напряжение на выходных клеммах генератора зависит от длины обмотки (провода) статора, от скорости вращения ротора и от индукции магнитного поля на его полюсах. Чем эти параметры больше — тем большее напряжение получается с генератора на холостом ходу и под нагрузкой.

Портативный генератор (мини-электростанция) для автономного электроснабжения:

Максимальный ток, который можно получить от генератора, теоретически ограничен его током короткого замыкания. Практически при номинальных оборотах он зависит от толщины провода обмотки статора и от общего магнитного потока ротора.

Если магнитного потока не достаточно, в некоторых случаях прибегают к увеличению оборотов. Но тогда генератор обязательно должен быть оснащен автоматическим регулятором напряжения, как это реализовано в автомобильных генераторах, которые способны выдавать приемлемый для зарядки аккумулятора ток в широком диапазоне оборотов.

Ранее ЭлектроВести писали, что создан генератор энергии, работающий на смене пресной и морской воды.

По материалам: electrik.info.

Электрогенератор | инструмент | Британника

Электрогенератор , также называемый динамо , любая машина, преобразующая механическую энергию в электричество для передачи и распределения по линиям электропередач бытовым, коммерческим и промышленным потребителям. Генераторы также производят электроэнергию, необходимую для автомобилей, самолетов, кораблей и поездов.

Механическая мощность для электрического генератора обычно получается от вращающегося вала и равна крутящему моменту вала, умноженному на вращательную или угловую скорость. Механическая энергия может поступать из нескольких источников: гидротурбины на плотинах или водопадах; Ветряные турбины; паровые турбины, использующие пар, получаемый за счет тепла сгорания ископаемого топлива или ядерного деления; газовые турбины, сжигающие газ непосредственно в турбине; или бензиновые и дизельные двигатели. Конструкция и скорость генератора могут значительно различаться в зависимости от характеристик механического первичного двигателя.

Практически все генераторы, используемые для электроснабжения сетей, вырабатывают переменный ток, полярность которого меняется на фиксированную частоту (обычно 50 или 60 циклов или двойное переключение в секунду).Поскольку несколько генераторов подключены к электросети, они должны работать на одной частоте для одновременной генерации. Поэтому они известны как синхронные генераторы или, в некоторых случаях, генераторы переменного тока.

Генераторы синхронные

Основной причиной выбора переменного тока для электрических сетей является то, что его постоянное изменение со временем позволяет использовать трансформаторы. Эти устройства преобразуют электрическую энергию при любом напряжении и токе, которые она генерирует, в высокое напряжение и низкий ток для передачи на большие расстояния, а затем преобразуют ее в низкое напряжение, подходящее для каждого отдельного потребителя (обычно 120 или 240 вольт для бытовых нужд).Конкретной формой используемого переменного тока является синусоидальная волна, которая имеет форму, показанную на рисунке 1. Она была выбрана, потому что это единственная повторяющаяся форма, для которой две волны, смещенные друг от друга во времени, могут быть добавлены или вычтены и имеют такая же форма возникает в результате. Тогда в идеале все напряжения и токи должны иметь синусоидальную форму. Синхронный генератор предназначен для получения этой формы с максимальной точностью. Это станет очевидно, когда ниже будут описаны основные компоненты и характеристики такого генератора.

Синусоидальная волна.

Encyclopædia Britannica, Inc. Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишись сейчас

Ротор

Элементарный синхронный генератор показан в разрезе на рис. 2. Центральный вал ротора соединен с механическим первичным двигателем. Магнитное поле создается проводниками или катушками, намотанными в прорези, вырезанные на поверхности цилиндрического железного ротора. Этот набор катушек, соединенных последовательно, известен как обмотка возбуждения.Положение катушек возбуждения таково, что направленная наружу или радиальная составляющая магнитного поля, создаваемого в воздушном зазоре к статору, приблизительно синусоидально распределяется по периферии ротора. На рисунке 2 плотность поля в воздушном зазоре максимальна наружу вверху, максимальна внутрь внизу и равна нулю с двух сторон, что соответствует синусоидальному распределению.

Элементарный синхронный генератор.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Статор элементарного генератора на рисунке 2 состоит из цилиндрического кольца из железа, обеспечивающего легкий путь для магнитного потока. В этом случае статор содержит только одну катушку, причем две стороны размещены в пазах в утюге, а концы соединены друг с другом изогнутыми проводниками по периферии статора. Катушка обычно состоит из нескольких витков.

Когда ротор вращается, в обмотке статора индуцируется напряжение. В любой момент величина напряжения пропорциональна скорости, с которой магнитное поле, окруженное катушкой, изменяется со временем, то есть скорости, с которой магнитное поле проходит через две стороны катушки.Таким образом, напряжение будет максимальным в одном направлении, когда ротор повернут на 90 ° из положения, показанного на рисунке 2, и будет максимальным в противоположном направлении на 180 ° позже. Форма волны напряжения будет примерно синусоидальной формы, показанной на рисунке 1.

Роторная конструкция генератора на рисунке 2 имеет два полюса: один для магнитного потока, направленного наружу, и соответствующий полюс для потока, направленного внутрь. Одна полная синусоида индуцируется в обмотке статора за каждый оборот ротора. Таким образом, частота электрического выходного сигнала, измеренная в герцах (циклах в секунду), равна скорости вращения ротора в оборотах в секунду. Чтобы обеспечить подачу электроэнергии с частотой 60 Гц, например, первичный двигатель и скорость ротора должны быть 60 оборотов в секунду или 3600 оборотов в минуту. Это удобная скорость для многих паровых и газовых турбин. Для очень больших турбин такая скорость может быть чрезмерной из-за механического напряжения. В этом случае ротор генератора сконструирован с четырьмя полюсами, разнесенными с интервалом 90 °.Напряжение, индуцированное в катушке статора, которое охватывает аналогичный угол 90 °, будет состоять из двух полных синусоидальных волн на оборот. Требуемая частота вращения ротора для частоты 60 Гц составляет 1800 оборотов в минуту. Для более низких скоростей, например, используемых в большинстве водяных турбин, можно использовать большее количество пар полюсов. Возможные значения частоты вращения ротора в оборотах в минуту равны 120 f / p , где f - частота, а p - количество полюсов.

Электрогенератор | инструмент | Британника

Электрогенератор , также называемый динамо , любая машина, преобразующая механическую энергию в электричество для передачи и распределения по линиям электропередач бытовым, коммерческим и промышленным потребителям. Генераторы также производят электроэнергию, необходимую для автомобилей, самолетов, кораблей и поездов.

Механическая мощность для электрического генератора обычно получается от вращающегося вала и равна крутящему моменту вала, умноженному на вращательную или угловую скорость.Механическая энергия может поступать из нескольких источников: гидротурбины на плотинах или водопадах; Ветряные турбины; паровые турбины, использующие пар, получаемый за счет тепла сгорания ископаемого топлива или ядерного деления; газовые турбины, сжигающие газ непосредственно в турбине; или бензиновые и дизельные двигатели. Конструкция и скорость генератора могут значительно различаться в зависимости от характеристик механического первичного двигателя.

Практически все генераторы, используемые для электроснабжения сетей, вырабатывают переменный ток, полярность которого меняется на фиксированную частоту (обычно 50 или 60 циклов или двойное переключение в секунду).Поскольку несколько генераторов подключены к электросети, они должны работать на одной частоте для одновременной генерации. Поэтому они известны как синхронные генераторы или, в некоторых случаях, генераторы переменного тока.

Генераторы синхронные

Основной причиной выбора переменного тока для электрических сетей является то, что его постоянное изменение со временем позволяет использовать трансформаторы. Эти устройства преобразуют электрическую энергию при любом напряжении и токе, которые она генерирует, в высокое напряжение и низкий ток для передачи на большие расстояния, а затем преобразуют ее в низкое напряжение, подходящее для каждого отдельного потребителя (обычно 120 или 240 вольт для бытовых нужд).Конкретной формой используемого переменного тока является синусоидальная волна, которая имеет форму, показанную на рисунке 1. Она была выбрана, потому что это единственная повторяющаяся форма, для которой две волны, смещенные друг от друга во времени, могут быть добавлены или вычтены и имеют такая же форма возникает в результате. Тогда в идеале все напряжения и токи должны иметь синусоидальную форму. Синхронный генератор предназначен для получения этой формы с максимальной точностью. Это станет очевидно, когда ниже будут описаны основные компоненты и характеристики такого генератора.

Синусоидальная волна.

Encyclopædia Britannica, Inc. Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишись сейчас

Ротор

Элементарный синхронный генератор показан в разрезе на рис. 2. Центральный вал ротора соединен с механическим первичным двигателем. Магнитное поле создается проводниками или катушками, намотанными в прорези, вырезанные на поверхности цилиндрического железного ротора. Этот набор катушек, соединенных последовательно, известен как обмотка возбуждения. Положение катушек возбуждения таково, что направленная наружу или радиальная составляющая магнитного поля, создаваемого в воздушном зазоре к статору, приблизительно синусоидально распределяется по периферии ротора. На рисунке 2 плотность поля в воздушном зазоре максимальна наружу вверху, максимальна внутрь внизу и равна нулю с двух сторон, что соответствует синусоидальному распределению.

Элементарный синхронный генератор.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Статор элементарного генератора на рисунке 2 состоит из цилиндрического кольца из железа, обеспечивающего легкий путь для магнитного потока.В этом случае статор содержит только одну катушку, причем две стороны размещены в пазах в утюге, а концы соединены друг с другом изогнутыми проводниками по периферии статора. Катушка обычно состоит из нескольких витков.

Когда ротор вращается, в обмотке статора индуцируется напряжение. В любой момент величина напряжения пропорциональна скорости, с которой магнитное поле, окруженное катушкой, изменяется со временем, то есть скорости, с которой магнитное поле проходит через две стороны катушки. Таким образом, напряжение будет максимальным в одном направлении, когда ротор повернут на 90 ° из положения, показанного на рисунке 2, и будет максимальным в противоположном направлении на 180 ° позже. Форма волны напряжения будет примерно синусоидальной формы, показанной на рисунке 1.

Роторная конструкция генератора на рисунке 2 имеет два полюса: один для магнитного потока, направленного наружу, и соответствующий полюс для потока, направленного внутрь. Одна полная синусоида индуцируется в обмотке статора за каждый оборот ротора.Таким образом, частота электрического выходного сигнала, измеренная в герцах (циклах в секунду), равна скорости вращения ротора в оборотах в секунду. Чтобы обеспечить подачу электроэнергии с частотой 60 Гц, например, первичный двигатель и скорость ротора должны быть 60 оборотов в секунду или 3600 оборотов в минуту. Это удобная скорость для многих паровых и газовых турбин. Для очень больших турбин такая скорость может быть чрезмерной из-за механического напряжения. В этом случае ротор генератора сконструирован с четырьмя полюсами, разнесенными с интервалом 90 °.Напряжение, индуцированное в катушке статора, которое охватывает аналогичный угол 90 °, будет состоять из двух полных синусоидальных волн на оборот. Требуемая частота вращения ротора для частоты 60 Гц составляет 1800 оборотов в минуту. Для более низких скоростей, например, используемых в большинстве водяных турбин, можно использовать большее количество пар полюсов. Возможные значения частоты вращения ротора в оборотах в минуту равны 120 f / p , где f - частота, а p - количество полюсов.

Грубая наука. Генератор Challenge

Задача: производство электроэнергии

Страница: 1 2 3 4 5 6 7

Генератор это просто устройство, которое преобразует механическую энергию (само получено из уголь, нефть, природный газ, ветер, вода, ядерные реакции или другие источники) в электрическую энергию. Здесь мы описываем, как использовать общедоступные материалы. сделать простой генератор.Хотя он будет достаточно мощным, чтобы зажгите лампочку фонарика, она работает по тем же основным принципам, что и сила станционные генераторы, обеспечивающие бытовую электроэнергию.

Как работает генератор

При наличии электрического тока протекает через провод, он создает трехмерное магнитное силовое поле вокруг проволоки, аналогично стержневому магниту. Магниты тоже окружен подобным трехмерным полем.Это можно "увидеть" в двух измерениях, если на лист бумаги присыпают железные опилки над магнитом. Опилки выравниваются по линиям магнитного сила, окружающая магнит.


Двумерное представление магнитного поля вокруг стержневого магнита. Стрелки указывают направление магнитных силовых линий. N (север) и S (юг) укажите полюса магнита, на которых сосредоточены силовые линии. Северный полюс магнита отталкивает северный полюс компаса или еще один стержневой магнит, а его южный полюс будет притягивать северный полюс компас или другой стержневой магнит.

Самый простой Генератор состоит из катушки с проволокой и стержневого магнита. Когда ты нажимаешь магнит через середину катушки, электрический ток производится в проводе. Ток течет в одном направлении при нажатии на магнит. в и в другом направлении при удалении магнита.Другими словами, вырабатывается переменный ток. Если вы держите магнит абсолютно неподвижно внутри катушки ток вообще не генерируется. Другой способ производства ток будет для магнита, который вращается внутри катушки, или для катушка вращается вокруг магнита.

Этот метод генерации электричества, называемой индукцией, открыл Майкл Фарадей. в 1831 году. Он обнаружил, что чем сильнее были магниты, тем больше витков проволоки в катушке, и чем быстрее движется магнит или катушка, тем больше производимого напряжения. Фарадей также заметил, что это было более эффективно. если катушка была намотана на металлический сердечник, так как это помогло сконцентрировать магнитное поле.

Генераторы Rough Science

Генераторы и динамо


Развитие и история компонента, который первым сделал электричество коммерчески осуществимо

Динамо Генераторы преобразуют механическое вращение в электрическую энергию.

Динамо - устройство, вырабатывающее постоянного тока, электроэнергии с помощью электромагнетизма. Он также известен как генератор, однако термин «генератор» обычно относится к «генератору переменного тока», который вырабатывает мощность переменного тока.

Генератор - обычно этот термин используется для описания генератора , который создает мощность переменного тока, используя электромагнетизм.

Генераторы, Динамо и батареи - три инструмента, необходимые для создания / хранения значительное количество электроэнергии для использования людьми.Аккумуляторы возможно, был обнаружен еще в 248 году до нашей эры. Они просто используют химические реакция на производство и хранение электричества. Ученые экспериментировали с батарея для изобретения первых ламп накаливания, электродвигателей и поезда и научные испытания. Однако батареи не были надежными или рентабельно для любого обычного электрического использования, именно динамо-машина радикально изменил электричество из диковинки в рентабельное, надежное технологии.

1. Как это работает
2. Краткая история динамо-машин и генераторов
3. Видео генераторов

1.) Как Это работает:

Базовый:

Сначала вам понадобится механический источник энергии, такой как турбина (приводимая в действие падающей водой), ветряная турбина, газовая турбина или паровая турбина. Вал от одного из этих устройств подключен к генератору для выработки энергии.

Динамо и генераторы работают используя дикие сложные явления электромагнетизма . Понимание поведение электромагнетизма, его полей и его эффектов очень велико. предмет исследования. Есть причина, по которой прошло 60 лет ПОСЛЕ Вольты первая батарея для работы хорошей мощной динамо-машины. Мы поможет познакомить вас с интересным предметом выработки электроэнергии.

В самом простом смысле Генератор / динамо-машина - это один вращающийся магнит, находящийся внутри воздействия магнитного поля другого магнита. Вы не видите магнитное поле, но это часто иллюстрируется линиями потока. На иллюстрации над линиями магнитного потока будут следовать линии, созданные железом документы.

Генератор / динамо изготовлен сборка неподвижных магнитов (статора), создающих мощное магнитное поле, и вращающийся магнит (ротор), который искажает и разрезает магнитный магнитные линии статора.Когда ротор прорезает линии магнитного поток делает электричество.

Но почему?

Согласно закону индукции Фарадея если вы возьмете провод и будете двигать его вперед и назад в магнитном поле, поле давит на электроны в металле. Медь имеет 27 электронов, последние два на орбите легко переносятся на следующий атом. Это движение электронов - это электрический поток.

Смотреть видео ниже показано, как ток индуцируется в проводе:

Если взять много провода например, в катушке и перемещая ее в поле, вы создаете более мощный «поток» электронов. Мощность вашего генератора зависит по телефону:

"л" -длина проводник в магнитном поле
"v" - скорость проводника (скорость ротора)
"B" - сила электромагнитного поля

Вы можете производить расчеты, используя эта формула: e = B x l x v

Смотреть видео для демонстрации всего этого:

О магнитах:

Вверху: простой электромагнит называется соленоидом.Термин «соленоид» на самом деле описывает трубчатая форма, созданная витой проволокой.

Магниты обычно не из природного магнетита или постоянного магнит (если это не маленький генератор), но они медные или алюминиевый провод, намотанный на железный сердечник. Каждая катушка должна быть под напряжением с некоторой силой, чтобы превратить его в магнит. Эта спираль вокруг железа называется соленоид. Соленоиды используются вместо природного магнетита, потому что соленоид НАМНОГО мощнее.Небольшой соленоид может создать очень сильное магнитное поле.

Выше: Катушки с проволокой в ​​генераторах должны быть изолированы. Отказ генератора вызвано слишком высоким повышением температуры, что приводит к поломке изоляции и короткое замыкание между параллельными проводами. Подробнее о проводах>

Термины :
Электромагнетизм - изучение сил, которые происходят между электрически заряженными частицами
Ротор - часть генератора динамо, которая вращается
Якорь - то же, что и ротор
Поток - силовые линии в магнитном поле, это измеряется в плотности, единица СИ Вебера
Статор - магниты в генераторе / динамо-машине, которые не двигаются, они устанавливают стационарное магнитное поле
Соленоид - магнит, созданный катушкой из проволоки вокруг утюга / ферриса сердечник (соленоид технически означает форму этого магнита, но инженеры называют соленоид и электромагнит как синонимы.
Коммутатор - Узнайте больше о них здесь
Крутящий момент - сила во вращательном движении

Динамо

Динамо это старый термин, используемый для описания генератора, вырабатывающего постоянный ток мощность . Мощность постоянного тока отправляет электроны только в одном направлении. Проблема с простым генератором заключается в том, что когда ротор вращается, он в конечном итоге полностью поворачивается, меняя направление тока.Ранние изобретатели не знать, что делать с этим переменным током, переменный ток более сложные в управлении и проектировании двигателей и фонарей. Ранние изобретатели пришлось придумать способ улавливать только положительную энергию генератора, поэтому они изобрели коммутатор. Коммутатор - это переключатель, позволяющий ток течет только в одном направлении.

См. видео ниже, чтобы увидеть, как работает коммутатор:

Динамо состоит из 3 основных компонентов : статора, якоря и коммутатор.

Кисти являются частью коммутатора, щетки должны проводить электричество, поскольку контакт с вращающимся якорем. Первые кисти были актуальны проволочные «щетки» из мелкой проволоки. Они легко изнашивались и они разработали графические блоки для выполнения той же работы.

The Статор представляет собой неподвижную конструкцию, которая делает магнитные поле, вы можете сделать это в небольшой динамо-машине с помощью постоянного магнита. Для больших динамо требуется электромагнит.

Якорь изготовлен из спиральных медных обмоток, которые вращаются внутри магнитного поля, создаваемого статором. Когда обмотки движутся, они прорезают линии магнитного поля. Этот создает импульсы электроэнергии.

Коммутатор необходим для получения постоянного тока. В потоках мощности постоянного тока только в одном направлении через провод, проблема в том, что вращающийся якорь в динамо-машине меняет направление тока каждые пол-оборота, поэтому коммутатор - это поворотный переключатель, который отключает питание в течение обратной текущей части цикла.

Самовозбуждение:

Так как магниты в динамо-машине являются соленоидами, для работы они должны быть запитаны. Так что помимо кистей какая мощность крана выйти на главную цепь, есть другой набор щеток для получения энергии от якоря для питания статора магниты. Это нормально, если динамо работает, но как начать динамо-машина, если у вас нет мощности для запуска?

Иногда арматура сохраняет некоторый магнетизм в железном сердечнике, и когда он начинает вращаться, он делает небольшая мощность, достаточная для возбуждения соленоидов статора.Затем напряжение начинает расти, пока динамо-машина не наберет полную мощность.

Если нет магнетизма оставлен в железе якоря, чем часто используется батарея для возбуждения соленоиды в динамо-машине, чтобы начать. Это называется "поле" мигает ».

Ниже в обсуждении проводя динамо, вы заметите, как мощность проходит через соленоиды иначе.

Есть два способа проводка динамо: серия рана и шунт ранить. См. Диаграммы, чтобы узнать разницу.

Ниже видео небольшого простая динамо-машина, похожая на схемы выше (построена в 1890-х годах):

Генератор

Генератор отличается от динамо-машина в том смысле, что она вырабатывает мощность переменного тока . Электроны входят в в обоих направлениях в сети переменного тока. Только в 1890-х годах инженеры придумали, как проектировать мощные двигатели, трансформаторы и другие устройства, которые могут использовать мощность переменного тока таким образом, чтобы конкурировать с постоянным током мощность.

Пока генератор использует коммутаторах, генератор использует контактное кольцо со щетками для постукивания по выключение ротора. К контактному кольцу прикреплены графит или углерод. "щетки", которые подпружинены, чтобы протолкнуть щетку на звенеть. Это поддерживает постоянный поток энергии. Кисти изнашиваются время и нуждаются в замене.

Ниже, видео контактных колец и щеток, много примеров от старого к новому:

Со времен Грамма в 1860-х годах было выяснено, что лучший способ построить динамо-генератор было расположить магнитные катушки по широкому кругу с широким вращением арматура.Это выглядит иначе, чем простые маленькие примеры динамо-машин. вы видите, как они используются в обучении работе устройств.

На фото ниже вы будете хорошо видна одна катушка на якоре (остальные были сняты для обслуживания) и другие катушки, встроенные в статор.

С 1890-х до наших дней Трехфазное питание переменного тока было стандартной формой питания. Три фазы сделано за счет конструкции генератора.

Для изготовления трехфазного генератора вы должны разместить определенное количество магнитов на статоре и якоре, все с правильным интервалом. Электромагнетизм так же сложен, как и волны и вода, поэтому вам нужно знать, как контролировать поле через ваш дизайн. Проблемы включают неравномерное притяжение вашего магнита к железному сердечнику, неправильные расчеты искажения магнитного поле (чем быстрее вращается, тем сильнее искажается поле), ложный сопротивление в катушках якоря и множество других потенциальных проблем.

Почему 3 фазы? если хочешь Чтобы узнать больше о фазах и почему мы используем 3 фазы, посмотрите наше видео с пионером трансмиссии Лайонелом Бартольдом.

2.) Краткая история динамо и генераторов:

Генератор возникла из работ Майкла Фарадея и Джозефа Генрих в 1820-х годах. Как только эти два изобретателя обнаружили и задокументировали явления электромагнитной индукции, это приводит к экспериментам другими как в Европе, так и в Северной Америке.

1832 - Ипполит Пикси (Франция) построил первую динамо-машину с помощью коммутатора, его модель создавала электрические импульсы, разделенные отсутствием тока. Он также случайно создали первый генератор переменного тока. Он не знал, что чтобы сделать с изменяющимся током, он сосредоточился на попытке устранить переменный ток для получения постоянного тока, это привело его к созданию коммутатор.

1830s-1860s - Аккумулятор по-прежнему является самым мощным источником питания электричество для различных экспериментов, происходивших в этот период. Электричество по-прежнему было коммерчески невыгодным. Электроэнергия с батарейным питанием поезд из Вашингтона в Балтимор провалился, что привело к серьезному затруднению в новую область электричества. После миллионов долларов потраченного впустую пара по-прежнему оказался лучшим источником энергии. Электричество все еще необходимо для оказались надежными и коммерчески выгодными.

1860 - Антонио Пачинотти - Создал динамо-машину, обеспечивающую непрерывное Источник питания постоянного тока

1867 - Вернер фон Сименс и Чарльз Уитстон создают более мощная, более полезная динамо-машина, в которой использовался автономный электромагнит в статоре вместо слабого постоянного магнита.

1871 - Зеноб Грамм зажег коммерческая революция электричества. Он заполнил магнитное поле железный сердечник, который лучше пропускал магнитный поток. Это увеличило мощность динамо-машины до такой степени, что ее можно было использовать для многих коммерческих Приложения.

1870-е годы - Произошел взрыв новых конструкций динамо-машин, конструкций варьировал дикий ассортимент, лишь немногие выделялись как превосходящие эффективность.

1876 - Чарльз Ф. Браш (Огайо) разработал самую эффективную и надежную конструкцию динамо-машины к этому моменту. Его изобретения продавались через Telegraph Supply. Компания.

1877 - Франклин Институт (Филадельфия) проводит испытания динамо-машин со всего мира. Реклама этого события стимулирует развитие других, таких как Элиху Томсон, лорд Кельвин и Томас Эдисон.

Выше: Длинноногая Мэри Эдисона, коммерчески успешная динамо-машина для его системы постоянного тока 1884

1878 - The Компания Ganz начинает использовать генераторы переменного тока в небольших коммерческих инсталляции в Будапеште.

1880 - Чарльз F. Brush использовало более 5000 дуговых ламп , что составляет 80 процентов всех ламп в мире. Экономическая сила электрического возраст начался.

1880-1886 - Системы переменного тока разрабатываются в Европе совместно с Siemens, Сабастиан Ферранти, Люсьен Голар и другие. Царство динамо-машин постоянного тока на прибыльном американском рынке многие скептически относятся к инвестировать в AC.Генераторы переменного тока были мощными, однако генератор само по себе не было самой большой проблемой. Системы контроля и распределения мощности переменного тока необходимо улучшить, прежде чем она сможет конкурировать с DC на рынке.

1886 - дюйм изобретатели Североамериканского рынка, такие как William Стэнли , Джордж Вестингауз, Никола Тесла и Элиху Thomson разрабатывает собственный кондиционер системы и конструкции генераторов. Большинство из них использовали Siemens и генераторы Ферранти в качестве основы для изучения. Уильям Стэнли быстро смог изобрести лучший генератор, будучи неудовлетворенным с генератором Сименса, который он использовал в своем первом эксперимент.

Выше: Генераторы переменного тока Siemens, используемые в Лондоне в 1885 году, в США Эдисон не хотел перейти в область питания переменного тока, в то время как в Европе технология развивалась быстро.


1886-1891 - Полифазный Генераторы переменного тока разработаны К.С. Брэдли (США), Августом Хазелвандером. (Германия), Михаил Доливо-Добровский (Германия / Россия), Галилео Феррарис (Италия) и др. Системы переменного тока с улучшенным контролем и мощным электродвигатели позволяют AC конкурировать.


1891 - трехфазный Электроэнергия переменного тока оказалась лучшей системой для выработки электроэнергии и распространение на Международном Электротехническая выставка во Франкфурте.

Трехфазный генератор конструкции Михаила Доливо-Добровского, использованный на выставке виден слева.

1892 - Чарльз П. Стейнмец представляет свой доклад AIEE по гистерезису. Понимание Штейнмеца математики мощности переменного тока опубликована и помогает произвести революцию Проектирование систем питания переменного тока, включая большие генераторы переменного тока.

1890-е - Генератор дизайн быстро улучшается благодаря коммерческим продажам и имеющиеся деньги на исследования. Westinghouse, Siemens, Oerlikon, и General Electric разрабатывают самые мощные генераторы в мире. Некоторые генераторы все еще работают 115 лет спустя. (Механиквилл, Нью-Йорк)

Выше: 1894 Элиу Томсон разработал много Генераторы переменного тока для General Electric

Более поздний генератор Westinghouse 2000 кВт на 270 В от после 1900

3.Видео

Mechanicville Генераторы с объяснением истории (1897), разработанные вдохновителем переменного тока Чарльз П. Стейнмец

Генератор Вестингауза сконструирован и испытан (1905 г.), спроектирован Оливером Шалленбергером, Tesla и другие в Westinghouse.

1895 Первые мощные генераторы используется в Фолсоме, Калифорния (разработан Элиу Томпсон, доктором.Луи Белл и другие в GE)

1891 Генератор производства Oerlikon для Международной электротехнической выставки (дизайн Добровольского в Германии)


Связанные темы:

Источники:
-The История General Electric - Зал истории , Скенектади, Нью-Йорк, 1989 Второе издание
- Википедия (Генераторы, Чарльз Браш)
- Википедия (Коммутатор)
- Принципы электричества - от General Electric
- История переменного тока - Технический центр Эдисона
- Руководство по электричеству Хокинса

Фото / Видео:
-Copyright 2011 Технический центр Эдисона. Снято в Немецком музее, Мюнхен,
- Некоторые генераторы сфотографированы в Техническом центре Эдисона, Скенектади, NY

Как работают генераторы | Компания по благоустройству долины Висконсин

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 исходит от водяной турбины, которая вращается под действием падающей воды.

Кривошип 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 ясности. 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.

Факты об электрических генераторах для детей

Генератор обычно означает машину, вырабатывающую электрическую энергию. У него есть генераторная головка с проводами, вращающимися внутри магнитного поля. Возникающая в результате электромагнитная индукция заставляет электричество течь по проводам. Гибридные электромобили оснащены генератором, достаточно мощным, чтобы заставить их двигаться.Самые большие генераторы никуда не денутся; они остаются на электростанциях.

Голова генератора может вращаться разными вещами. Некоторые маленькие проворачиваются чьими-то руками или ногами. Более крупные подключены к двигателю. Самые большие используют паровую турбину или гидроэлектростанцию. Некоторые используют энергию ветра. Что бы ни заставляло его вращаться, генератор преобразует эту энергию в электрическую.

Некоторые переносные генераторы имеют двигатель внутреннего сгорания. Они вредны при использовании в помещении, потому что выделяют окись углерода.

Компоненты

Простые генераторы имеют:

  • ротор, являющийся подвижной частью генератора
  • ось
  • магнит
  • щетки

Некоторые виды имеют:

  • коммутатор, который реверсирует ток
  • блок питания для запуска генератора

Связанные страницы

Детские картинки

  • US NRC изображение современного паротурбинного генератора (STG).

  • Диск Фарадея был первым электрическим генератором. Магнит (A) в форме подковы создавал магнитное поле через диск (D) . Когда диск поворачивался, это индуцировало электрический ток радиально наружу от центра к ободу. Ток выходил через скользящий пружинный контакт м , через внешнюю цепь и обратно в центр диска через ось.

  • Динамо-машина Ипполита Пиксии.Коммутатор расположен на валу под вращающимся магнитом.

  • Небольшой генератор переменного тока для электростанции с прямым приводом начала 1900-х годов, мощностью 75 кВА, с отдельным генератором возбудителя с ременным приводом.

Как работает электрический генератор? - Урок для детей - Обучающие видео для детей

Преобразование энергии

Чтобы преобразовать механическую энергию в электрическую, генератор должен состоять из нескольких материалов.

Нам нужна металлическая проволока. Хотя подойдут почти все металлические провода, некоторые работают лучше, чем другие. Медная проволока хороша тем, что она имеет большое количество свободных электронов, , которые будут переносить электричество с постоянным потоком через провод.

Еще нам нужны очень сильные магниты. Как мы знаем, магниты стягиваются или отталкиваются друг от друга, когда они помещаются близко друг к другу из-за их магнитных полей. Мы будем использовать это поле для перемещения наших электронов по проводу.

И нам нужна сила для создания механической энергии, которую мы преобразуем в электрическую.

Как это работает

Помещая наши магниты близко друг к другу и позволяя их магнитным полюсам притягиваться друг к другу, но не позволяя магнитам полностью сблизиться, мы создаем сильное магнитное поле. Теперь, если мы возьмем один кусок медного провода и проведем его через магнитное поле между магнитами, тогда это действие заставит электричество течь через медный провод, быстро перемещая электроны провода.

Электроны в проводе имеют свои собственные магнитные поля вокруг каждого из них, и когда они вступают в контакт с сильными магнитными полями наших магнитов, они пытаются сблизиться. Но поскольку сильные магниты стабилизированы и не двигаются, электроны в медной проволоке движутся к сильным магнитам, создавая поток электронов или то, что мы называем электричеством.

Основные электрические генераторы преобразуют движение в электричество так же, как мы преобразуем наши хлопающие движения в звуковые волны.Чтобы создать энергию звуковой волны, нам нужно движение двух рук, соединяющихся вместе. Чтобы вырабатывать электрическую энергию, генератору необходимо соединить магнитное поле и движущийся провод. Движение проволоки через магнитное поле представляет собой механическую энергию. Сила их соединения заставляет электроны течь по медному проводу, таким образом преобразуя энергию в электричество.

Краткое содержание урока

Электроэнергия - это результат преобразования других видов энергии. Электрические генераторы используют механическую энергию для создания электрической энергии, используя движение через магнитное поле, чтобы получить электронов , которые могут перемещаться для переноса электричества по металлическому проводу.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *