Генератор принцип работы и устройство: Общее устройство генератора

Содержание

Общее устройство генератора

Генератор переменного тока это элемент автомобиля, предназначенный для произведения электрической энергии путем преобразования механической энергии (вращение коленчатого вала) в электрическую энергию. Генераторы могут генерировать постоянный или переменный ток.

Генератор автомобиля используется, как источник питания для следующих электропотребителей: система зажигания, приборы освещения, бортовой компьютер, системы диагностики. Также генератор обеспечивает подзарядку аккумуляторной батареи (АКБ) во время движения автомобиля.

На сегодняшний день чаще всего используются генераторы переменного тока, которые хорошо себя зарекомендовали.

Как работает генератор?

Чтобы ответить на вопрос, – как работает генератор? – мы рассмотрим Принцип работы генератора.

Основа работы генератора заключается в использовании электродвижущей силы (ЭДС), которая образуется в прямоугольном контуре, вращающемся в однородном вращающемся магнитном поле.

Устройство простейшего генератора

Простейший генератор представляет собой обыкновенную прямоугольную рамку, которая размещена между магнитами с разными полюсами. Для снятия напряжения с вращающейся рамки используют токосъемные кольца.

В автомобилестроение используют электромагниты – катушки индуктивности или обмотки медного провода. При прохождении электрического тока через обмотку, последняя насыщается электромагнитными свойствами. Для возбуждения обмотки используется аккумуляторная батарея.

Устройство автомобильного генератора переменного тока

Автомобильный генератор состоит из корпуса с крышками, в которых имеются отверстия для вентиляции. Ротор устанавливается в подшипниках 2 и вращается в них. Привод ротора осуществляется путем ременной передачи (ремень одевается на шкив). Ротор выступает электромагнитом (обмоткой). Ток на обмотку поступает с помощью двух медных колец и графитных щеток, которые соединены с электронным регулятором.

Электронный реле регулятор отвечает за напряжение на выходе, которое должно находиться в пределах 12 Вольт вне зависимости от частоты вращения шкива привода генератора. Реле регулятор может встраиваться в корпус, а может находиться отдельно.

Статор – представляет собой три медные обмотки, которые соединяются в треугольник. К точкам соединения обмоток подключается выпрямительный мост, который состоит из 6 полупроводниковых диодов, которые служат для преобразования переменного напряжения в постоянное.

Генера́тор (с латыни generator означает «производитель») — устройство, что вырабатывает электроэнергию, производит продукты или преобразует один вид энергии в другой.

Автомобильный генератор — устройство, которое преобразует механическую энергию вращения коленчатого вала двигателя автомобиля в электрическую.

Автомобильный генератор применяется для питания потребителей электроэнергии, таких как система зажигания, приборы освещения, бортовой компьютер автомобиля, системы диагностики, а также для зарядки аккумуляторной батареи (АКБ).

От надежности работы генератора зависит бесперебойность работы остальных систем автомобиля и других его компонентов. Мощность современного автомобильного генератора составляет 1 кВт.

Принцип работы автомобильного генератора

Первые автомобильные генераторы были генераторы постоянного тока. Они требовали много внимания к себе, что обуславливалось частым обслуживанием и контролем работы устройства.

Затем был придуманы диодные выпрямители, что значительно увеличило ресурс работы генератора и увеличило срок его работы. Генераторы с диодными выпрямителями тока стали называться генераторами переменного тока. На производство генератора переменного тока уходило меньше материалов, соответственно он стал легче и значительно меньше, а КПД вырос, обеспечивая более стабильный ток на выходе.

В современных иномарках используют синхронные трехфазные генераторы переменного тока, а в качестве выпрямителя – трехфазный выпрямитель Ларионова.

От поворота ключа до выдачи напряжения…

Во время поворота ключа замка зажигания в рабочее положение питание подается на обмотку возбуждения и генератор начинает отдавать ток в нагрузку. За управление током в обмотке возбуждения отвечает

стабилизатор напряжения, который входит в щеточный узел генератора. Питание стабилизатора напряжения осуществляется от выпрямителя.

Ротор генератора приводится во вращение от коленчатого вала через шкив посредством клинового ремня. В обмотке возбуждения создается электромагнитное поле, которое индуцирует электрический ток в фазовых обмотках статора.

Выдаваемый ток – скачкообразный и зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя, поэтому для его стабилизации применяется стабилизатор напряжения.

Напряжение бортовой сети в работающей системе должно находится в пределах 13,8-14,2 В, что обеспечит нормальную подзарядку АКБ.

На крупногабаритных автомобилях используются автомобильные генераторы повышенной мощности 24 В.

схема, принцип работы и основные характеристики

Работу электрооборудования машины обеспечивает генератор – преобразователь в электричество энергии вращения коленного вала двигателя. В чем заключается работа генератора автомобиля – в обеспечении бесперебойного функционирования всех электросистем машины и восстановлении заряда аккумуляторной батареи.

Что называют генератором

Агрегат, преобразующий в электричество энергию вращения вала двигателя, называют электрогенератором. Так как механизм связан с коленчатым валом, его располагают в передней части двигателя.

Первоначально для машин применяли генераторные узлы постоянного тока, но появление диодных выпрямителей позволило заменить их на источники переменного тока – более надежные, легкие, мощные и стабильные.

Конструкционно различают два вида современных агрегатов, производящих переменный ток: традиционный и компактный.

При одинаковых функциях виды генераторов автомобиля различаются:

габаритными размерами;
компоновкой вентиляторов;
устройством приводного шкива;
комплектацией выпрямительного узла.

Интересно! Первые генераторы переменного тока появились в 1946 году в США и предназначались для военных машин.

Чтобы соответствовать своему назначению, генератор должен отвечать ряду требований.

Требования к генераторному устройству

При работающем двигателе агрегат обеспечивает работу электросети машины и восполняет потери аккумуляторного блока, в чем и заключается работа генератора автомобиля, поэтому:

независимо от режима эксплуатации машины необходимы такие выходные параметры генераторного устройства, чтобы не допустить прогрессивного разряда аккумулятора;
при работающем двигателе нормальное напряжение в электросети машины должно быть стабильным.

Требование к напряжению связано с чувствительностью к нему аккумулятора:

при заниженных значениях напряжения в автомобильной сети батарея не полностью заряжается – могут возникнуть сложности с запуском двигателя;
при завышенном напряжении аккумулятор перезаряжается, что сокращает срок его службы.

Интересно! В гибридных бензино-электрических машинах применяется стартер-генератор – агрегат осуществляет функцию стартера.

Ведущие производители

В ТОП-5 производителей автомобильных генераторов входят Bosch, Butec, Cav, Delphi и Ford.

Из бюджетных хорошо зарекомендовали себя СтартВольт, Прамо и АТЭ.

Схема генераторного устройства автомобиля

Принципиальная электросхема:

Аккумулятор.
Выход «+».
Зажигание.
Индикатор исправности.
Конденсато, подавляющий всплески напряжения.
Три положительных диода.
Три отрицательных диода.
«Масса».
Диоды ротора.
Обмотки статора (три фазы).
Питание ротора.
Ротор (обмотка возбуждения).
Регулятор напряжения.

Интересно! Переменный ток, вырабатываемый синхронным трехфазным генератором, преобразуется шестью диодами выпрямительного щита и как постоянный поступает в электросеть автомобиля.

Устройство генераторной установки

Конструктивно устройство генераторного узла автомобиля для всех машин одинаково. Различия могут состоять в габаритах, расположении сочлененных деталей или в качестве изготовления.

Генераторный узел состоит из нескольких частей:

Шкив, передающий через приводной ремень вращение двигателя на вал генератора.
Крышки корпуса – передняя (сторона шкива) и задняя (сторона контактных колец).
Ротор представляет собой стальной вал с двумя втулками, между которыми расположена обмотка с выводами и контактными кольцами.
Статор выполняется как труба, набранная из стальных листов.
По три диода в положительном и отрицательном теплоотводах.
Регулятор напряжения, обеспечивает стабильную работу автомобильной сети при колебаниях электрической нагрузки, изменении частоты вращения ротора и перепадах температуры окружающей среды.
Щеточный узел – пластиковая основа с установленными подпружиненными щетками.
Защитная крышка –закрывает диодный модуль.

Интересно! Чем больше величина передаточного отношения (отношение диаметров шкива коленчатого вала к шкиву генератора), тем больше тока генераторный узел отдает в автосеть.

Отправить заявку

Оставьте заявку на ремонт автомобиля, и мы свяжемся с вами в кратчайшее время

Принцип работы

Пусковой ток стартера варьируется от 100 до 500 А и разряжает аккумуляторную батарею. Сразу после запуска двигателя автомобиля электрообеспечение (зарядка аккумулятора и работа автосети) переходит к генератору – вот для чего он нужен.

После подзарядки аккумуляторной батареи, разность напряжений ее и генератора становится незначительной и зарядовый ток уменьшается.

Сколько вольт выдает генератор автомобиля:

под нагрузкой до 14 В;
на аккумулятор 14,5 – 14,8 В.

Завышение показателей указывает на неисправность реле-регулятора.

Основные параметры

Базовые характеристики генератора указываются изготовителем на щитке устройства. К ним относятся:

номинальный ток (максимальный ток отдачи генератора автомобиля), А;
номинальное напряжение 14 (или 28), В;
тип, марка.

Показательные данные генератора автомобиля

Характеристика	Что отражает
Токоскоростная характеристика (ТСХ)	Показывает зависимость того, сколько тока выдает генератор автомобиля в сеть, от частоты вращения ротора при постоянном напряжении на выходе.
Частота самовозбуждения	При работе с аккумулятором генератор должен самовозбуждаться при частоте вращения двигателя меньшей величины холостого хода.
КПД устройства	Мощность, которую генераторный блок способен получить от двигателя.
Выходное напряжение при изменении частоты вращения, величины нагрузки и температуры	В инструкциях указывают, сколько генератор выдает вольт при частоте вращения 6000 мин-1 и нагрузке в 5 А.

Возможные неисправности

Автомобильный генератор относится к устройствам высокой надежности. Возможные причины его неработоспособности делятся, по источнику неполадки, на две группы.

Механические

Причина неисправностей, относящихся к этой группе – механический износ в результате эксплуатации. Механические неисправности выявляются быстро, так как сопровождаются стуком или иным шумом.

Для устранения неисправности изношенные детали заменяют рабочими.

Детали генератора, износ которых приводит к механическим неисправностям:

шкив;
подшипник качения;
меднографитные щетки;
приводной ремень.

Электрические

Неполадки, связанные с этой группой, возникают чаще, чем механические и, не имея внешних признаков, негативно влияют на работу всего электрооборудования автомобиля и особенно, аккумулятора.

Как пример: при отказе регулятора напряжения происходит постоянный перезаряд батареи, что определяется только в результате замеров тока генератора.

К электрическим неисправностям относятся:

замыкание обмотки ротора или статора;
пробой выпрямителя;
отказ регулятора напряжения и другое.

Неисправности этой группы устраняются заменой детали на рабочую. При пробое обмотки ее можно перемотать.

Не рекомендуется:

проверять работоспособность устройства путем короткого замыкания, «на искру»;
допускать работу без нагрузки;
проводить кузовные работы не отключив провода генератора и аккумулятора;
использовать устройство с отключенным или неработающим аккумулятором.

Генератор обеспечивает надежную работу всего электрооборудования автомобиля. Его мощность и исправность влияют на надежность машины и являются одним из факторов безопасности на дороге.

Термоэлектрический генератор | Британика

термоэлектрический генератор

Все СМИ

Похожие темы:: преобразование энергии радиатор

См. весь связанный контент →

термоэлектрический генератор , любой из класса твердотельных устройств, которые либо преобразуют тепло непосредственно в электричество, либо преобразуют электрическую энергию в тепловую энергию для нагрева или охлаждения. Такие устройства основаны на термоэлектрических эффектах, связанных с взаимодействием потоков тепла и электричества через твердые тела.

Все термоэлектрические генераторы имеют одинаковую базовую конфигурацию, как показано на рисунке. Источник тепла обеспечивает высокую температуру, и тепло проходит через термоэлектрический преобразователь к радиатору, температура которого поддерживается ниже температуры источника. Разность температур на преобразователе создает постоянный ток (DC) на нагрузку (

R _L) с напряжением на клеммах ( В ) и током на клеммах ( I ). Промежуточный процесс преобразования энергии отсутствует. По этой причине термоэлектрическая генерация электроэнергии классифицируется как прямое преобразование энергии. Количество произведенной электроэнергии равно I ² R _L или V I .

Уникальным аспектом термоэлектрического преобразования энергии является то, что направление потока энергии является обратимым. Так, например, если нагрузочный резистор удален и заменен источником постоянного тока, термоэлектрическое устройство, показанное на рисунке, можно использовать для отвода тепла от элемента «источника тепла» и снижения его температуры. В этой конфигурации запускается обратный процесс преобразования энергии термоэлектрических устройств, использующий электроэнергию для перекачки тепла и производства холода.

Эта обратимость отличает термоэлектрические преобразователи энергии от многих других систем преобразования, таких как термоэлектронные преобразователи энергии. Входная электрическая мощность может быть напрямую преобразована в перекачиваемую тепловую энергию для обогрева или охлаждения, или входная тепловая мощность может быть преобразована непосредственно в электрическую энергию для освещения, работы электрооборудования и других работ. Любое термоэлектрическое устройство может применяться в любом режиме работы, хотя конструкция конкретного устройства обычно оптимизируется для его конкретного назначения.

Викторина «Британника»

Энергия и ископаемое топливо

Систематические исследования термоэлектричества начались примерно между 1885 и 1910 годами. К 1910 году Эдмунд Альтенкирх, немецкий ученый, удовлетворительно рассчитал потенциальную эффективность термоэлектрических генераторов и определил параметры материалов, необходимых для создания практических устройств.

К сожалению, металлические проводники были единственными материалами, доступными в то время, что делало невозможным создание термоэлектрических генераторов с КПД более 0,5%. К 1940 был разработан полупроводниковый генератор с эффективностью преобразования 4%. После 1950 года, несмотря на активизацию исследований и разработок, повышение эффективности производства термоэлектрической энергии было относительно небольшим: к концу 1980-х годов КПД составлял немногим более 10 процентов. Чтобы значительно превзойти этот уровень производительности, потребуются лучшие термоэлектрические материалы. Тем не менее некоторые маломощные разновидности термоэлектрических генераторов имеют большое практическое значение. Те, которые работают на радиоактивных изотопах, являются наиболее универсальными, надежными и обычно используемыми источниками энергии для изолированных или удаленных объектов, например, для записи и передачи данных из космоса.

Основные типы термоэлектрических генераторов

Термоэлектрические генераторы различаются по геометрии в зависимости от типа источника тепла и радиатора, потребляемой мощности и предполагаемого использования. Во время Второй мировой войны некоторые термоэлектрические генераторы использовались для питания портативных передатчиков связи. В период с 1955 по 1965 год в полупроводниковые материалы и электрические контакты были внесены существенные улучшения, что расширило область практического применения. На практике многим устройствам требуется стабилизатор напряжения для преобразования выходного напряжения генератора в полезное напряжение.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Генераторы

были сконструированы для использования природного газа, пропана, бутана, керосина, топлива для реактивных двигателей и древесины, и это лишь некоторые из источников тепла. Коммерческие устройства обычно имеют выходную мощность от 10 до 100 Вт. Они предназначены для использования в отдаленных районах в таких приложениях, как навигационные средства, системы сбора данных и связи, а также катодная защита, которая предотвращает коррозию металлических трубопроводов и морских сооружений электролизом.

Солнечные термоэлектрические генераторы с некоторым успехом использовались для питания небольших ирригационных насосов в отдаленных районах и слаборазвитых регионах мира. Описана экспериментальная система, в которой теплая поверхностная вода океана используется в качестве источника тепла, а более холодная глубинная вода океана — в качестве поглотителя тепла. Солнечные термоэлектрические генераторы были разработаны для обеспечения электроэнергией орбитальных космических аппаратов, хотя они не смогли конкурировать с кремниевыми солнечными элементами, которые имеют более высокий КПД и меньший удельный вес. Однако внимание было уделено системам, использующим как тепловую откачку, так и выработку электроэнергии для теплового контроля орбитальных космических аппаратов. Используя солнечное тепло с обращенной к Солнцу стороны космического корабля, термоэлектрические устройства могут генерировать электроэнергию для использования другими термоэлектрическими устройствами в темных областях космического корабля и для отвода тепла от корабля.

Генераторы на ядерном топливе

Продукты распада радиоактивных изотопов могут быть использованы в качестве высокотемпературного источника тепла для термоэлектрических генераторов. Поскольку материалы термоэлектрических устройств относительно невосприимчивы к ядерному излучению и поскольку источник может работать в течение длительного периода времени, такие генераторы являются полезным источником энергии для многих автономных и удаленных приложений. Например, радиоизотопные термоэлектрические генераторы обеспечивают электроэнергией изолированные станции наблюдения за погодой, глубоководный сбор данных, различные системы оповещения и связи, космические аппараты. Кроме того, еще в 19 веке был разработан маломощный радиоизотопный термоэлектрический генератор.70 и используется для питания кардиостимуляторов. Диапазон мощностей радиоизотопных термоэлектрических генераторов обычно составляет от 10 ⁻⁶ до 100 Вт.

Генераторы и динамо-машины

Разработка и история компонента, который первым сделал электричество коммерчески осуществимый

Динамо-машины Генераторы преобразуют механическое вращение в электрическую энергию.

Динамо – устройство, которое делает постоянный ток электрическая энергия с использованием электромагнетизма. Он также известен как генератор, однако термин генератор обычно относится к «генератору переменного тока», который создает мощность переменного тока.

Генератор – обычно этот термин используется для описания генератора , который создает мощность переменного тока с помощью электромагнетизма.

Генераторы, Динамо и Батареи — это три инструмента, необходимые для создания/хранения значительное количество электроэнергии для нужд человека. Батареи возможно, были обнаружены еще в 248 г. до н.э. Они просто используют химические реакция на производство и хранение электроэнергии. Ученые экспериментировали с батареи, чтобы изобрести раннюю лампу накаливания, электродвигатели и поезда и научные испытания. Однако батареи не были надежными или экономически эффективным для любого регулярного использования электричества, именно динамо-машина коренным образом превратил электричество из диковинки в выгодный, надежный технологии.

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

1.) Как он работает:

базовый:

Сначала вам нужен механический источник энергии, такой как турбина (работает от падения воды), ветряная турбина, газовая турбина или паровая турбина. Вал от одного из этих устройств соединен к генератору для выработки электроэнергии.

Динамо и генераторы работают используя дикие сложные явления электромагнетизма . Понимание поведение электромагнетизма, его полей и его эффектов является большим предмет исследования. Есть причина, по которой прошло 60 лет ПОСЛЕ Вольты. первая батарея, на которой заработала хорошая мощная динамо-машина. Мы будет упрощать вещи, чтобы помочь вам познакомить вас с интересной темой производства электроэнергии.

В самом общем смысле генератор / динамо-машина – это один магнит, вращающийся внутри воздействия магнитного поля другого магнита. Вы не можете видеть магнитное поле, но это часто иллюстрируется линиями потока. На иллюстрации выше линии магнитного потока будут следовать линиям, созданным железом опилки.
Произведен генератор/динамо набор стационарных магнитов (статоров), создающих мощное магнитное поле, и вращающийся магнит (ротор), который искажает и прорезает магнитное линии потока статора. Когда ротор пересекает линии магнитного поток делает электричество.
Но почему?
В соответствии с законом индукции Фарадея если вы возьмете проволоку и будете двигать ее туда-сюда в магнитном поле, поле отталкивает электроны в металле. Медь имеет 27 электронов, два последних на орбите легко отталкиваются к следующему атому. Это движение электронов представляет собой электрический поток.

Посмотреть 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 на:
“l”-Длина проводник в магнитном поле
“v”-скорость проводника (скорость вращения ротора)
“B”-напряженность электромагнитного поля
Вы можете выполнять вычисления, используя эта формула: е = В х Д х В

Посмотреть видео чтобы увидеть все это продемонстрировано:

О магнитах:

Вверху: простой электромагнит называется соленоидом. Термин «соленоид» на самом деле описывает трубчатая форма, созданная спиральной проволокой.
Магниты обычно не из природного магнетита или постоянного магнит (если это не небольшой генератор), но они медные или алюминиевая проволока, намотанная на железный сердечник. Каждая катушка должна быть под напряжением с некоторой силой, чтобы превратить его в магнит. Эта катушка вокруг железа называется соленоид. Соленоиды используются вместо природного магнетита, потому что соленоид НАМНОГО мощнее. Небольшой соленоид может создать очень сильное магнитное поле.

Выше: Витки провода в генераторах должны быть изолированы. Отказ генератора вызвано слишком высоким повышением температуры, что приводит к поломке изоляции и короткого замыкания между параллельными проводами. Подробнее о проводах >

Термины :
Электромагнетизм – изучение сил, которые происходит между электрически заряженными частицами
Ротор – часть генератора динамо, который вращается
Якорь – то же, что и ротор
Флюс – силовые линии в магнитном поле, это измеряется в плотности, единица СИ Вебера
Статор – магниты в генераторе/динамо, которые не двигаются, они создают стационарное магнитное поле
Соленоид – магнит, созданный проволочной катушкой вокруг железа/ферриса сердечник (соленоид технически означает форму этого магнита, но инженеры ссылаются на соленоид и электромагнит взаимозаменяемо.
Коллектор – Подробнее о них здесь
Момент затяжки – сила при вращательном движении

См. также нашу страницу Induction .

Динамо

Динамо есть старый термин, используемый для описания генератора, который производит постоянного тока. мощность . Сила постоянного тока посылает электроны только в одном направлении. Проблема с простым генератором заключается в том, что когда ротор вращается, он в конце концов полностью поворачивается, обращая ток. Ранние изобретатели не знать, что делать с этим переменным током, переменный ток более сложные для управления и проектирования двигателей и освещения. Ранние изобретатели должен был придумать способ улавливать только положительную энергию генератора, поэтому они изобрели коммутатор. Коммутатор – это переключатель, который позволяет ток течет только в одном направлении.

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

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

Щетки являются частью коммутатор, щетки должны проводить электричество, чтобы сохранить контакт с вращающимся якорем. Первые кисти были настоящими проволочные «щетки» из мелкой проволоки. Эти легко изнашивались и они разработали графические блоки для выполнения той же работы.

статор представляет собой фиксированную конструкцию, которая делает магнитным поле, вы можете сделать это в небольшой динамо-машине с помощью постоянного магнита. Большие динамо-машины требуют электромагнита.

Якорь изготовлен из спиральной медной обмотки, вращаться внутри магнитного поля, создаваемого статором. Когда обмотки движутся, они пересекают линии магнитного поля. Этот создает импульсы электроэнергии.
Коллектор необходимо для получения постоянного тока. В потоках мощности постоянного тока только в одном направлении по проводу, проблема в том, что вращающийся якорь в динамо-машине меняет направление тока каждые пол-оборота, Таким образом, коммутатор представляет собой поворотный переключатель, который отключает питание. во время обратной текущей части цикла.

Самовозбуждение:

Так как магниты в динамо соленоиды, для работы они должны быть запитаны. Так что помимо кистей какая мощность отвода выходит на основную цепь, есть еще набор щеток, чтобы взять питание от якоря для питания статора магниты. Хорошо, если динамо работает, но как запустить динамо-машина, если у вас нет сил начать?

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

Если нет магнетизма остается в железе якоря, чем часто для возбуждения используется батарея соленоиды в динамо, чтобы запустить его. Это называется «поле мигает”.

Ниже в обсуждении подключив динамо-машину, вы заметите, как мощность направляется через соленоиды. иначе.

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

А машина для серийной намотки – нажмите, чтобы увидеть крупным планом

А аппарат для шунтирования – нажмите, чтобы увидеть крупным планом

Ниже видео небольшого простая динамо-машина, аналогичная схемам выше (построена в 1890-х годах):

Генератор

Генератор отличается от динамо-машина в том, что она производит переменного тока мощностью . Электроны втекают в оба направления 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 власть.

Пока генератор использует коллекторы, генератор использует токосъемное кольцо со щетками для отвода отключение питания ротора. К токосъемному кольцу прикреплены графит или углерод. «щетки», которые подпружинены, чтобы толкать щетку на кольцо. Это обеспечивает постоянную подачу энергии. Щетки изнашиваются время и необходимость замены.

Ниже, видео контактных колец и щеток, множество примеров от старых до новых:

Со времен Грамм в 1860-х годах было выяснено, что лучший способ построить динамо-генератор заключалась в том, чтобы расположить магнитные катушки по широкому кругу с широким вращением арматура. Это выглядит иначе, чем простые примеры небольших динамо-машин. вы видите, используется в обучении, как работают устройства.

На фото ниже вы увидите хорошо видно одну катушку на якоре (остальные сняты для обслуживания) и другие катушки, встроенные в статор.

С 1890-х годов до наших дней 3-фазная мощность переменного тока была стандартной формой питания. Три фазы сделано через конструкцию 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 работа с волны и вода, поэтому вам нужно знать, как управлять полем через ваш дизайн. Проблемы включают неравномерное притяжение вашего магнита к железному сердечнику, неверные расчеты искажения магнитного поле (чем быстрее оно крутится, тем сильнее поле искажается), ложное сопротивление в обмотках якоря и множество других потенциальных проблем.

Почему 3 фазы? если ты хочешь чтобы узнать больше о фазах и почему мы используем 3 фазы, посмотрите наше видео с пионером в области силовой передачи Лайонелом Бартольдом.

2.) Краткая история динамо-машин и генераторов:

Генератор развился из работы Майкла Фарадея и Джозефа Генри в 1820-х годах. Как только эти два изобретателя обнаружили и задокументировали явления электромагнитной индукции, это привело к экспериментам другими в Европе и Северной Америке.

1832 – Ипполит Pixii (Франция) построил первое динамо с использованием коммутатора, его модель создавала импульсы электричества, разделенные отсутствием тока. Он также случайно создал первый генератор переменного тока. Он не знал, что сделать с меняющимся током, он сосредоточился на попытке устранить переменного тока для получения постоянного тока, это привело его к созданию коммутатор.

1830-1860-е годы – Аккумулятор по-прежнему остается самым мощным источником питания электричество для различных экспериментов, проводившихся в тот период. Электричество по-прежнему не было коммерчески жизнеспособным. Электрический на батарейках поезд из Вашингтона в Балтимор потерпел неудачу, что вызвало большое затруднение к новой области электричества. После миллионов долларов потраченных впустую паров по-прежнему оказался лучшим источником энергии. Электричество все равно нужно зарекомендовали себя как надежные и коммерчески выгодные.

1860 – Антонио Пачинотти – Создал динамо-машину, обеспечивающую непрерывную Мощность постоянного тока

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

1871 – Зеноби Грамме зажгла коммерческая революция электричества. Он заполнил магнитное поле железный сердечник, который сделал лучший путь для магнитного потока. Это увеличило мощность динамо-машины до такой степени, что ее можно было использовать для многих коммерческих Приложения.

1870-е – Произошел взрыв новых конструкций динамо-машин, конструкций располагался в диком ассортименте, лишь немногие выделялись превосходством в эффективность.

1876 – Чарльз Ф. Браш (Огайо) разработала 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. Публичность этого события стимулирует развитие других, таких как Элиу. Томсон, лорд Кельвин и Томас Эдисон.

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

1878 – Компания Ganz начинает использовать генераторов переменного тока в небольших коммерческих установки в Будапеште.
1880 – Чарльз Ф. Браш имел более 5000 дуговых ламп в эксплуатации, что представляет 80 процентов всех ламп в мире. Экономическая сила электричества возраст начался.
1880-1886 – Системы переменного тока разрабатываются в Европе совместно с Siemens, Сабастьян Ферранти, Люсьен Голар и другие. Динамо DC правит лидерство на прибыльном американском рынке, многие скептически инвестировать в АС. Генераторы переменного тока были мощными, однако генератор само по себе не было самой большой проблемой. Системы управления и распределения мощности переменного тока необходимо улучшить, прежде чем она сможет конкурировать с ДК на рынке.
1886 – В изобретатели североамериканского рынка, такие как William Стэнли , Джордж Вестингауз, Никола Тесла и Элиу Thomson разрабатывает собственный кондиционер системы и схемы генераторов. Большинство из них использовали Сименс и генераторы Ферранти как основу их 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 использовались в Лондоне в 1885 году, в США Эдисон не хотел прыгнуть в область переменного тока, в то время как в Европе технология развивалась быстро.

1886-1891 – Многофазные Генераторы переменного тока разработаны CS Bradly (США), August Haselwander. (Германия), Михаил Доливо-Добровский (Германия/Россия), Галилео Феррарис (Италия) и др. Системы переменного тока, которые включают в себя лучший контроль и мощный электродвигатели позволяют переменному току конкурировать.

1891 – Трехфазный Сила переменного тока оказалась лучшей системой для производства электроэнергии и распространение на Международном Электротехническая выставка во Франкфурте.
Трехфазный генератор конструкции Михаила Доливо-Добровского на выставке видно слева.
1892 – Чарльз П. Стейнмец представляет свой доклад AIEE по гистерезису. понимание Штайнмеца математики переменного тока публикуется и помогает революционизировать Проектирование энергосистемы переменного тока, включая большие генераторы переменного тока.
1890-е – Генератор дизайн быстро улучшается благодаря коммерческим продажам и имеющиеся деньги на исследования. Вестингауз, Сименс, Эрликон, и General Electric разрабатывают самые мощные генераторы в мире. Некоторые генераторы все еще работают 115 годы спустя. (Механивилл, Нью-Йорк)

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

Более поздний генератор Westinghouse 2000 кВт 270 Вольт от после 1900

3. Видео

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

Генератор Westinghouse в настоящее время построен и испытан (1905 г. ), спроектирован Оливером Шалленбергером, Тесла и другие в Westinghouse.

1895 Ранние мощные генераторы используется в Фолсоме, Калифорния (разработан Элиу Томпсоном, доктором Луи Беллом и другие в GE)

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

Связанные темы:

Тепловозы электрические	Трансформеры	История питания переменного тока
Трансмиссия	Электродвигатели	Провода и кабели

Источники:
-The История General Electric – Зал истории , Скенектади, Нью-Йорк, 1989 г.