Меню

В каком явлении основано действие генератора переменного тока



Принцип работы электрического генератора

Здравствуйте уважаемые гости и подписчики моего канала. Сегодня я хочу рассказать вам о том, по какому же принципу работают все электрические генераторы. Итак, приступим.

Основная задача любого генератора

Главная задача абсолютно любого электрического генератора — это выработка электричества. Но, откровенно говоря, генератор ничего не производит, он лишь трансформирует один вид энергии в другой.

И в основном происходит трансформация механической энергии в электрическую энергию.

В свою очередь механическую энергию получают в результате вращения турбин под действием расширения пара, падения воды и даже ручным приводом.

Так вот генераторы, которые работают на механическом приводе – это пока основной тип преобразователей во всем мире.

Наглядный пример работы простого генератора:

На вращающемся роторе закрепляют либо обмотку намагничивания, либо же неодимовые магниты (ранее закрепляли обычные магниты).

Во всех генераторах принцип работы основан на явлении электромагнитной индукции, согласно которому изменяющийся магнитный поток запускает процесс индуцирования вокруг этого пространства электрического поля.

И если в ту область, где проявляет свое действие индуцированное электрическое поле, направить проводник, то в нем будет наведено ЭДС.

А между концами этого проводника можно будет измерить соответствующее напряжение.

Изменение магнитного потока в генераторе происходит за счет того, что совместно с ротором перемещаются магниты либо же полюсные наконечники намагниченные специализированными обмотками.

При этом проводник, в оном происходит наведение ЭДС в генераторе, выполнен в виде обмотки статора, которая располагается, в большинстве случаев в магнитопроводе. Он размещен на стационарной части установки. При этом данный тип обмотки может быть реализован по различному.

При этом в трехфазных генераторах переменного исполнения обмотки статора могут соединяться между собой либо по схеме «Звезда», либо по схеме «Треугольник».

При этом вариант соединения «Звезда» дает возможность получения более высокого напряжения, чем при соединении обмоток «Треугольником».

При этом напряжение будет различаться приблизительно на 1,73. При этом верно утверждение: чем выше напряжение на генераторе, тем меньший ток он способен отдать в сеть.

От чего зависит мощность генератора

Так вот мощность любого генератора зависит от следующих значений:

  • Напряжение на выходных клеммах генератора.

Оно в свою очередь имеет прямую зависимость от длины проводника, которым намотана обмотка статора. Так же напряжение зависит от скорости вращения ротора и, конечно же, от индукции магнитного поля на полюсах.

При этом чем больше два вышеописанных параметра, тем выше напряжение генерируется установкой как на холостом ходу, так и под нагрузкой.

В принципе величина тока в теории ограничивается лишь током короткого замыкания. На практике же величина тока при номинальных оборотах зависит от сечения провода обмотки статора и суммарного магнитного потока ротора.

При этом, если по каким-либо причинам магнитного потока не хватает, то иногда применяют такой способ как повышение оборотов. Но в данном варианте на генераторе монтируется автоматическая регулировка напряжения как на автомобильных генераторах.

Это позволит генераторам выдавать необходимый для качественной зарядки ток в расширенном диапазоне оборотов.

Если вам понравилась статья, тогда ставим палец вверх и обязательно подписываемся и ставим лайки. Спасибо, что дочитали до конца.

Источник

На каком принципе основана работа генераторов переменного тока?

Генератор переменного тока работает по такому принципу: для проводника с двумя выводами создается переменное магнитное поле, которое и генерирует электромагнитную силу. В качестве примера генератора переменного тока ниже приведена простейшая схема для пояснения принципа действия.

Читайте также:  Дизель генератор kipor kde3500x

Как видите, на статоре намотаны три обмотки, а по центру находится ротор с двумя магнитными полюсами. При вращении ротора магнитные полюса попеременно оказывают магнитное воздействие на витки каждой обмотки. Соответственно, на начальном этапе приближения к обмотке магнитное поле наводит слабую электродвижущую силу, а с приближением магнитного полюса, ЭДС в обмотке будет нарастать до того момента, пока магнит не окажется непосредственно под обмоткой – это будет максимальный пик ЭДС.

Далее будет происходить уменьшение амплитуды, а при движении противоположного магнитного полюса будет генерироваться полуволна с противоположной амплитудой относительно оси.

Как видите на рисунке, данный процесс аналогичен для каждой из обмоток, которые физически смещены в пространстве на 120° друг относительно друга, отсюда и появляется смещение напряжения в трех фазах на 120° в электрической сети.Стоит отметить, что магнит может располагаться на статоре, внутри которого вращается ротор с намотанными на него обмотками. Но такая конструкция менее практична, поскольку с ротора нужно осуществлять скользящий контакт для токосъема.

Источник

Устройство генератора переменного тока

Время на чтение:

Представить себе жизнь современного человека без электричества крайне сложно. Даже те люди, которые отдалены от цифровых технологий и Интернета, все равно пользуются бытовыми приборами, которые работают на электрической энергии. Часто для ее производства используют генератор переменного тока, ведь именно ток такого поля используется всеми бытовыми установками, подается во все квартиры и частные дома. Упомянутый выше прибор был изобретен уже достаточно давно, но он до сих пор не утратил своей популярности и применяется во многих сферах жизни людей. Про устройство генератора и принцип его работы рассказано в данной статье.

Что такое генератор переменного тока, и кто его изобрел

Генератор переменного тока представляет собой специализированную электрическую установку, которая преобразует механическую энергию в электрическую. Последняя обладает переменной характеристикой. Само превращение основано на механическом вращении катушки из проволоки внутри магнитного поля.

Демонстрация рассматриваемого прибора в разрезе

К сведению! Практически все современные генераторы используют для получения электроэнергии вращающееся магнитное поле, а не катушку.

Как уже было сказано, электрический ток вырабатывается не только при механическом движении катушки в поле магнита, но и тогда, когда силовые линии магнита, находящегося во вращательном движении, пересекают витки катушки. Таким образом появляющиеся электроны начинают свое движение к положительному полюсу магнита, а сам электроток протекает от плюсового полюса к минусовому.

Ток индуцируется в проводнике (катушке). Его течение отталкивает магнит, когда рамка катушки подходит к нему, и отталкивает его, когда рамка удаляется. Его говорить проще, то ток каждый раз меняет свою ориентацию относительно полюсов магнита. Это и вызывает такое явление, как переменный электрический ток.

Демонстрация прибора с помощью простого магнита и контура

Данное приспособление появилось еще в 1832 г. благодаря стараниям Н. Тесла. Именно тогда был создал самый первый однофазный синхронный генератор переменного электрического тока. Самые первые установки производили только постоянный ток, а рассматриваемый генератор переменной характеристики некоторое время не мог найти своего практического применения. Это длилось не долго, так как люди быстро поняли, что переменный ток использовать гораздо практичнее, чем постоянный.

Обратите внимание! Преимущество новой технологии заключалось в том, что такой электроток было легче выработать, а на обслуживание приборов уходило в разы меньше времени и ресурсов, чем на аналоги, работающие на постоянном токе.

Читайте также:  Как поставить сальник в генератор

Именно благодаря переменному току и его генератору смогли появиться на свет такие электроприборы, как радиоприемник, магнитофон и другие более поздние автоматические и электротехнические установки, без которых представить жизнь современного человека нельзя.

Использование графика для демонстрации переменного и постоянного электротоков

Характеристики генератора переменного тока

Основные технические характеристики генератора переменного тока: внешняя, скоростная регулировочная и токоскоростная. Внешняя характеристика определяется, как зависимость напряженности прибора от генерируемого им тока. Она является константой и может быть определена в процессе самостоятельного и независимого возбуждения.

Скоростная регулировочная характеристика чаще всего высчитывается исходя из нескольких величин электротока нагрузки. Самое маленькое значение возбуждения находится при нагрузочном токе, равном нулю (частота вращений при этом максимальная).

Последняя токоскоростная характеристика определяется как одна из самых важных при выборе или создании генератора. Практически все новые генераторы могут самостоятельно ограничивать свой максимальный ток.

Обратите внимание! Делается это для того, чтобы частота вращения роторов не увеличивалось до частоты индуцированного стартера.

Принцип работы генератора

Пришло время рассмотреть устройство генератора перемененного тока и принцип его действия. Он заключается в том, что в электроустановке используют специальную систему, которая при функционировании производит магнитный поток большой мощности.

За основу взято два сердечника, изготовленных из электротехнической стали. Пазы одного сердечника предполагают размещение обмотки, которая отвечает за генерацию потока магнитных волн. Второй же используется для индукции электродвижущей силы.

Обычно сердечник, который расположен внутри, находится в горизонтальном или вертикальном положении и вращается по соответствующим орбитам. Его называют ротором. Второй же сердечник, называемый статором, как понятно из его названия, остается в неподвижном состоянии. Чем меньшее расстояние будет между этими элементами, тем больше вырастет индуктивность магнитного потока. Далее рассмотрены назначение устройства и работа генератора переменного тока.

Рассмотрение строения электрогенератора на практике

Назначение генератора переменного тока

Переменные генераторы тока применяют уже достаточно давно. За последние годы сфера применения стала еще более обширной. Используются такие приборы не только в промышленных, но и в бытовых целях. Производственные электроустановки представляют собой самый выгодный вариант для генерации электроэнергии, используемой на заводах и предприятиях, учебных учреждениях, торговых центрах и т. д. Также такие генераторы позволяют значительно ускорить строительство того или иного сооружения в тех местах, где нет возможности провести линию электропередачи.

В быту такие устройства также применяются. Они обладают более компактными размерными характеристиками и универсальностью. Часто их используют для питания частных домов, дачных участков или коттеджей.

Обратите внимание! Бытовые и производственные генераторы перемененного тока пользуются популярностью практически во всех сфера жизни человека. Особенно они полезны там, где постоянно возникают перебои с подачей электроэнергии или ее нет вообще.

Как устроен генератор переменного тока

Устройство генератора крайне простое. Он состоит из двух основных частей: подвижной (ротор или индуктор) и неподвижной (статор или якорь). В ГПТ ротором выступает электрический магнит, создающий магнитное поле, которое и принимает статор. Поверхность якоря обладает впадинами, которые называются пазами. В них виднеется обмотка катушки, выступающей в роли проводника.

Обратите внимание! Обычно якорь изготавливают их спрессованных листов стали толщиной не более 0,3 мм. Их изоляционный слой представляет собой простое лаковое покрытие.

Ротор устанавливают внутри статора. Его вращение осуществляется с помощью двигателя, мощность которого передается через обычный вал и некоторые опорные элементы. На валу также имеется возбудитель с постоянным значением электротока, питающий им обмотки катушки. Также среди компонентов имеется аккумуляторная батарея, которая инициализирует запуск стартера и может подавать электричество, если его не хватает для запуска двигателя, его работы.

Читайте также:  Какие ролики меняют при замене ремня генератора

Важно! Основное различие между однофазным и трехфазным генераторами электрического тока заключается в том, какое максимальное напряжение выдается прибором. В первом случае это 220 В, а во втором — и 220, и 380 В.

Виды генераторов переменного тока

Есть несколько типов классификации генераторов. Наиболее распространенный — по мощности. Они бывают маломощными и высокомощными. Для решения бытовых задач применяются компактная и маломощная электроустановки, которые обычно используется в качестве резервного источника питания.

В последнее время популярность обрели сварочные генераторы. С бензиновыми моделями следует быть осторожным, так как они должны использоваться только по своему прямому назначению. В противном случае их срок эксплуатации истечет намного раньше положенного. Диагностика и ремонт таких приборов — достаточно дорогостоящие, и чаще проще купить новый аппарат.

Еще одно разделение — асинхронные и синхронные генераторы. Они отличаются конструкцией ротора. В синхронном приборе катушка находится на роторе, а в асинхронном на валу есть специальные углубления, которые предназначены для вставки обмотки. Подробнее о них далее.

Маломощный генератор

Асинхронные генераторы

Асинхронные двигатели — это приборы, которые работают в тормозящем режиме. В данной ситуации ротор выполняет вращения только в одном направлении, совпадающем с движением магнитного поля, но немного опережает его.

Обратите внимание! Такие установки практически не подвержены коротким замыканиям и обладают повышенной защитой от воздействия внешних факторов.

Синхронные генераторы

Синхронный двигатель — это электромеханизм, который работает в режиме генерации электрической энергии. Его особенность в том, что частота вращения стартера, а точнее его магнитного поля, равна частоте вращения ротора.

К сведению! Синхронные обладают роторами, которые выполнены в виде постоянных или электрических магнитах. Полюсов у них может быть и 2, и 4, и 6. Главное, чтобы это число было кратным двум.

Какой ток вырабатывает генератор

Характеристика тока, который вырабатывается генератором, зависит от его конструкции. Как уже стало понятно, и переменный генератор, и постоянный генератор содержат в своей конструкции электрический или постоянный магнит, создающий поток магнитного поля. В обоих случаях можно найти обмотку из медного проводника. Она вращается и, занимая различные положения в поле магнита, создает наведенную ЭДС.

Если представить, что обмотка разделена на две одинаковые части, то они поочередно будут занимать то горизонтальное, то вертикальное положение. ЭДС будет сначала максимальной, а затем нулевой. Это и будет генерация переменного тока.

Обратите внимание! Если в процессе полуоборота каким-либо образом переключить потребитель энергии, то он будет получать уже постоянный, но пульсирующий ток. В этом и отличие.

Схема генератора переменного тока

Принципы работы генератора переменного и постоянного токов уже понятны, как и его основные конструкционные элементы. Необходимо рассмотреть пару схем для обобщения материала и понимания процесса генерации электротока.

Схема обычного устройства генерации электротока

Таким образом, были рассмотрены генератор переменного тока, устройство и принцип его действия.

Принципиальная схема электрического генерирующего устройства

Строение этого аппарата практически не поменялось с момента его создания еще в 1800-х гг. Данное электрооборудование служит для выработки тока, который применяется для бытовых или производственных целей.

Источник