Модель генератора электрического тока: Генератор переменного тока – Генератор переменного тока состоит он из неподвижной части, которая называется статор или якорь и вращающейся части — ротор или индуктор

Генератор переменного тока – Генератор переменного тока состоит он из неподвижной части, которая называется статор или якорь и вращающейся части — ротор или индуктор

В 1832-м году неизвестным изобретателем был создан первый однофазный синхронный многополюсный генератор переменного тока. Но в самых первых электронных устройствах применялся только постоянный ток, в то время как переменный ток долгое время не мог найти своего практического применения. Тем не менее, вскоре выяснили, что намного практичнее использовать не постоянный, а переменный ток, то есть тот ток, который периодически меняет свое значение и направление. Преимущества переменного тока, состоят в том, что его удобнее вырабатывать при помощи электростанций, генераторы переменного тока экономичнее и проще в обслуживании, чем аналоги, работающие на постоянном токе. Поэтому были собраны надежные электрические двигатели переменного тока, которые сразу нашли свое широкое применение в промышленных и бытовых сферах. Надо отметить, что благодаря существованию переменного тока, его особенным физическим явлениям, смогли появиться такие изобретения, как радио, магнитофон и прочая автоматика и электротехника, без которой сложно представить современную жизнь.

Устройство генератора переменного тока

Генератор переменного тока – это устройство, которые преобразует механическую энергию, в электрическую.

Состоит он из неподвижной части, которая называется статор или якорь (см. рисунок) и вращающейся части — ротор или индуктор. В генераторе переменного тока ротор – это электромагнит, который обеспечивает магнитное поле, которое передается на статор. На внутренней поверхности статора есть осевые впадины, так называемые пазы, в которых расположена обмотка переменного тока (проводник). Статор генератора изготавливается из 0.35 мм спрессованных стальных листов, которые изолированы покрытой лаком пленкой. Эти листы устанавливаются в станине устройства. Ротор крепится внутри статора и вращается посредством двигателя.

Вал – одна из деталей, для передачи крутящего момента под действием расположенных на нём опор. На общем валу с генератором, располагается так называемый возбудитель постоянного тока, который питает постоянным током обмотки ротора. Аккумулятор в генераторе переменного тока выполняет функции стартерной батареи, которая имеет свойство накапливать и хранить электроэнергию при нехватке в отсутствии работы двигателя и при нехватке мощности, которую развивает генератор.

Применение генераторов переменного тока в жизни

В течении последних лет, популярность использования электростанций и генераторов переменного тока значительно возросла. Используются они как в промышленных, так и в бытовых сферах. Промышленные генераторы являются наилучшим вариантом для использования на производстве, в больницах, школах, магазинах, офисах, бизнес центрах, а так же на строительных площадках, значительно упрощая строительство в тех зонах, где электрификация полностью отсутствует. Бытовые генераторы, более практичные, компактные и идеально подходят для использования в коттедже и загородном доме.

Генераторы переменного тока широко применяются в различных областях и сферах благодаря тому, что могут решить множество важных проблем, которые связаны с нестабильной работой электричества или полным его отсутствием.

Обслуживание

Практически любая дизельная электростанция в независимости от ее мощности (500 кВт) и производителя имеет 2 главные составляющие. Это генератор переменного тока и двигатель внутреннего сгорания. Так как поддерживать данные узлы необходимо в рабочем исправном состоянии, в ходе их эксплуатации нужен определенный перечень обязательных работ по их техническому обслуживанию. К сожалению, подавляющее большинство владельцев считает, что можно ограничиться лишь своевременной заменой масла и фильтра, при этом «техническое обслуживание» можно провести и самостоятельно. Но результатом этого зачастую становится полный отказ работы устройства. В результате чего, не сложно сделать вывод, что проще и дешевле, доверить оборудование профессионалам, которые благодаря знаниям и огромному опыту, смогут увеличить срок службы ДГУ и сократить расходы при аварийных ситуациях.

Виды генераторов электрического тока

Другие направления деятельности ООО «Кронвус-Юг»

www.4akb.ru

Оборудование для
обслуживания аккумуляторов

ural-k-s.ru

Промышленное и
автосервисное оборудование

www.metallmeb.ru

Производство мебели
специального назначения

verstaki.com

Слесарные верстаки и
производственная мебель

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

Генераторы постоянного и переменного тока

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

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

Синхронные и асинхронные генераторы

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

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

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

Однофазные и трехфазные генераторы

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

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

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

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

Урок 43-3 Устройство и принцип работы генератора переменного тока

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

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

Угол на который поворачивается рамка за время t: Δφ = 2π vt = ωt, тогда изменение магнитного потока ΔФ = BS cos Δφ = BS cos ωt .

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

Тогда получим мгновенное значение э.д.с.

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

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

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

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

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

генераторами.

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

Работа генератора переменного тока основана на явлении электромагнитной индукции.

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

Неподвижную часть генератора называют статором, а подвижную – ротором.

Так как ЭДС, наводимые в последовательно соединенных витках, складываются, то амплитуда ЭДС индукции в рамке пропорциональна числу витков в ней. Она пропорциональна также амплитуде переменного магнитного потока (

Ф_m = BS) через каждый виток.

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

Модель генератора переменного тока.

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

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

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

Структурная схема генератора переменного тока.

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

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

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

Как работает генератор переменного тока?

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

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

Принцип действия генератора переменного тока

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

Трехфазный генератор переменного тока

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

Изменение направления электрического тока

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

Переменный ток

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

Все, что нужно знать о генераторе строительной техники

При каких условиях генератор дорожно-строительной техники может выйти из строя?

Генератор дорожно-строительной техники может прийти в негодность по нескольким причинам:

1. При несвоевременном или неправильном проведении технического обслуживания, а также установке на машину нештатного электрооборудования (магнитолы, системы слежения/автоматизации вождения, дополнительного освещения). Помимо этого, несоблюдение требований производителя по степени натяжения приводного ремня генератора может стать причиной преждевременного выхода из строя опорных подшипников ротора.

2. При накоплении пыли и грязи на корпусе генератора и их попадание внутрь между статором и ротором способно спровоцировать короткое замыкание или механический износ изоляции обмоток, однако это случается крайне редко.

3. Из-за использования пуско-зарядного устройства в режиме «пуск». Это связано с тем, что очень часто, особенно в зимний период эксплуатации, возникает необходимость применения внешних источников питания во время запуска ДВС в связи с разрядкой аккумуляторных батарей. Иногда этот процесс также связан со спешкой.

В результате, вместо установки заряженных аккумуляторов или проведения цикла заряда разряженных батарей, используют пуско-зарядные устройства в режиме «пуск», что крайне нежелательно, ибо во время стартерной прокрутки сила тока в цепи стартера может достигать нескольких сотен ампер. Так как аккумуляторные батареи разряжены, то основным источником тока служит в этот момент пуско-зарядное устройство.

После запуска ДВС начинается процесс зарядки АКБ. Так как их емкость заметно ниже нормального значения, то в начальный период работы двигателя после запуска им требуются максимально возможные значения зарядного тока по напряжению и силе для восполнения утраченного заряда. Пуско-зарядное устройство, оставаясь в режиме «пуск» на работающем ДВС, следуя «потребностям» аккумуляторных батарей, продолжает подавать в сеть машины повышенные значения напряжения и силы тока, что может быть причиной выхода из строя регулятора напряжения, диодного моста генератора, а так же электронных блоков управления, широко применяемых в электросистеме современных дорожно-строительных машин и оборудования.

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.

Дизельные генераторы переменного и постоянного тока

Назначение электрогенератора состоит в выработке электроэнергии, то есть в преобразовании механической энергии в электрический ток. По виду вырабатываемого тока выделяют генераторы постоянного и переменного тока.

Особенности конструкции ДГУ постоянного тока

Дизельный генератор постоянного тока состоит из двух основных узлов – неподвижного статора и вращающегося якоря. Помимо того, что статор служит корпусом генератора, на его внутренней поверхности зафиксировано несколько пар магнитов. В основном применяют электрические магниты. Якорь снабжён стальным сердечником и коллектором. В пазах сердечника укладывается рабочая обмотка якоря. Графитовые неподвижные щётки объединяют обе части генератора в единое целое.

Генераторы постоянного тока можно встретить на масштабных промышленных заводах, на электротранспортных предприятиях, судах и на различных производствах, где подключаемое оборудование обладает большим пусковым моментом.

Постоянный ток применяется весьма ограниченно из-за сложности его трансформации. Для повышения или понижения напряжения требуется наличие сложного специализированного оборудования, а также значимые затраты.

Особенности конструкции генератора переменного тока

В основу генератора переменного тока заложен принцип электромагнитной индукции. Электрический ток образуется в замкнутом контуре, представляющем собой проволочную рамку, в процессе пересечения его магнитным полем, которое вращается. Величина магнитного потока увеличивается параллельно скорости вращения рамки.

Ротор – это вращающийся элемент генератора, а статор – неподвижная часть.

По конструкционным особенностям генераторы классифицируются на устройства с неподвижными или статическими магнитными полюсами. В первом случае якорь вращающийся, во втором – неподвижный статор.

Агрегаты с вращающимися магнитными полюсами распространены больше, чем их аналоги поскольку с неподвижной стационарной обмотки статора напряжение снимается произвольно и нет необходимости в сложных токосъёмных конструкциях (контактные кольца, щётки).

Магнитное поле в электрогенераторах постоянного тока образуют неподвижные магниты (катушки возбуждения). А индуцирование электродвижущей силы и снятие напряжения происходит на вращающихся катушках.

Ещё одно отличие состоит в том, что в генераторах переменного тока токоотвод с катушек происходит при присоединении концов рамки к контактным кольцам. А в устройствах постоянного тока концы привязаны к полукольцам, которые изолированы друг от друга. В этом случае рамка выдаёт на внешнюю цепь выпрямленное электрическое напряжение.

Вместо коллектора у ротора генератора переменного тока размещены два кольца, изолированные друг от друга. Ток возникает в катушках статора в процессе вращения ротора и впоследствии передается на приемник.

Поскольку основная часть бытового и промышленного оборудования нуждается в переменном токе, дизельные генераторы предназначены для удовлетворения данного спроса, то есть для выработки переменного тока.

В чем отличие генераторов переменного тока от постоянного

Постоянный ток никогда не меняет своего направления, двигаясь от плюса к минусу. В отличие от постоянного, переменный ток движется между фазой и нулем, меняя направление электронов с определенной частотой, которую указывают в герцах. Частота 50 Гц означает, что изменение направления потока электронов происходит 100 раз в секунду.

Основным преимуществом переменного тока по отношению к постоянному является простота его передачи на большие расстояния и легкость его генерации. При помощи специальных устройств напряжение однофазной сети 220 вольт можно изменять по величине в зависимости от необходимости потребителей.

Приобретение ДГУ постоянного тока для решения бытовых задач на данный момент лишено смысла. Такие модели агрегатов используются в специализированных условиях некоторыми промышленными и производственными предприятиями.

Генераторы Yanmar

В каталоге нашей компании представлен широкий спектр надежных дизельных генераторов переменного тока Yanmar, среди которых:

Оборудование подойдет в качестве постоянного или альтернативного источника электроэнергии (в аварийных и внештатных ситуациях, при плановом отключении ЛЭП и пр. ).

Генераторы Yanmar отличаются стабильностью в работе, высокой эффективностью и безопасностью. ДГУ просты в эксплуатации, характеризуются низким уровнем шума и вибрации. Позволяют экономно расходовать топливо.

DIY Модель генератора электроэнергии Электрогенератор переменного тока постоянного тока Физические эксперименты Образовательные игрушки – Лабораторные и научные материалы Научное образование – 1 комплект Электрогенератор –

---

Материал	Другой
Марка	Неизвестный
Вес предмета	1 фунт

---

• Убедитесь, что это подходит введя номер вашей модели.
• Лабораторные и научные принадлежности Научное образование – Материал спецификации: пластик
• Цвет: как показано на фотографии
• Размер: 17,3 см × 8,8 см (длина × ширина)
• 1.Для демонстрации основной конструкции генератора постоянного и переменного тока и принципа работы.
• Модель генератора электроэнергии своими руками Электрогенератор переменного и постоянного тока Физические эксперименты Образовательные игрушки – Лабораторные и научные материалы Научное образование – 1 комплект Электрогенератор

› См. Дополнительные сведения о продукте

Electric Generator: Основное введение в принцип работы генераторов, их особенности и применение

Как работают электрические генераторы?
Электрогенератор – это устройство, которое используется для производства электроэнергии, которая может храниться в батареях или может подаваться напрямую в дома, магазины, офисы и т. Д.Электрогенераторы работают по принципу электромагнитной индукции. Катушка-проводник (медная катушка, плотно намотанная на металлический сердечник) быстро вращается между полюсами магнита подковообразного типа. Катушка проводника вместе с ее сердечником называется якорем. Якорь соединен с валом источника механической энергии, такого как двигатель, и вращается. Требуемая механическая энергия может быть обеспечена двигателями, работающими на таких видах топлива, как дизельное топливо, бензин, природный газ и т. Д., Или за счет возобновляемых источников энергии, таких как ветряная турбина, водяная турбина, турбина на солнечной энергии и т. Д.Когда катушка вращается, она разрезает магнитное поле, которое находится между двумя полюсами магнита. Магнитное поле будет мешать электронам в проводнике, вызывая в нем электрический ток.

Характеристики электрогенераторов

• Мощность: Электрогенераторы с широким диапазоном выходной мощности легко доступны. Как низкие, так и высокие требования к мощности можно легко удовлетворить, выбрав идеальный электрический генератор с соответствующей выходной мощностью.
• Топливо: Для электрогенераторов доступны различные варианты топлива, такие как дизельное топливо, бензин, природный газ, сжиженный нефтяной газ и т. Д.
• Портативность: На рынке доступны генераторы, на которых установлены колеса или ручки, чтобы их можно было легко перемещать с одного места на другое.
• Шум: Некоторые модели генераторов имеют технологию снижения шума, которая позволяет держать их в непосредственной близости без каких-либо проблем с шумовым загрязнением.

Применение электрогенераторов

• Электрогенераторы полезны для домов, магазинов, офисов и т. Д., Которые часто сталкиваются с перебоями в подаче электроэнергии. Они действуют как резервные, чтобы гарантировать бесперебойное электропитание устройств.
• В удаленных районах, где нет доступа к электричеству из основной сети, электрические генераторы действуют как основной источник питания.
• При работе на объектах, где нет доступа к электричеству из сети, можно использовать электрические генераторы для питания машин или инструментов.

Обратитесь к ближайшим к вам ближайшим к вам ближайшим дилерам по производству генераторов и получите бесплатные расценки
(Единый пункт назначения для MSME, ET RISE предоставляет новости, обзоры и анализ по GST, экспорту, финансированию, политике и управлению малым бизнесом.)

Загрузите приложение The Economic Times News, чтобы получать ежедневные обновления рынка и новости бизнеса в реальном времени.

Генератор переменного тока

Генератор переменного тока
Далее: Генератор постоянного тока Up: Магнитная индукция Предыдущая: Вихревые токи

Генератор переменного тока Электрический генератор или динамо-машина – это устройство, преобразующее механическую энергию в электроэнергия. Простейший практичный генератор состоит из прямоугольного катушка вращается в однородном магнитном поле. Магнитное поле обычно подается постоянным магнитом. Эта установка проиллюстрирована на рис. 38.

Рисунок 38: Генератор переменного тока.

Позвольте быть длиной катушки вдоль ее оси вращения, а ширина катушки перпендикулярно этой оси. Предположим, что катушка вращается с постоянной угловой скоростью в равномерном магнитное поле напряженности.Скорость, с которой двое длинные стороны катушки ( т. е. , стороны и) движутся через магнитное поле, это просто продукт угловой скорости вращения и расстояния каждого сторону от оси вращения, поэтому . Двигательная ЭДС индуцированный в каждую сторону задается , где составляющая магнитного поля, перпендикулярная мгновенному направлению движения рассматриваемой стороны. Если направление магнитного поля составляет угол с нормальным направлением к катушку, как показано на рисунке, затем .Таким образом, величина двигательной ЭДС, генерируемой в сторонах и является

(209)

где площадь катушки. ЭДС равна нулю, когда или, поскольку направление движения сторон и параллельно направлению магнитного поля в этих случаях. ЭДС достигает максимального значения, когда или, поскольку направление движения сторон и находится на перпендикулярно к направлению магнитного поля в этих случаях.Между прочим, из симметрии ясно, что нет чистого двигательного ЭДС создается по бокам и катушке.

Предположим, что направление вращения катушки такое, что сторона перемещается на страницу на рис. 38 (вид сбоку), тогда как сбоку перемещается со страницы. Двигательная ЭДС, индуцированная в побочных действиях от к . Точно так же двигательный ЭДС индукции в побочных действиях от до. Видно, что обе ЭДС действуйте по часовой стрелке вокруг катушки. Таким образом, чистая ЭДС действуя вокруг катушка .Если в катушке есть витки, то чистая ЭДС становится равной . Таким образом, общее выражение для ЭДС, генерируемой вокруг устойчиво вращающаяся многовитковая катушка в однородном магнитном поле

(210)

где мы написали для постоянно вращающейся катушки (при условии, что в ). Это выражение также можно записать

(211)

куда

(212)

– пиковая ЭДС, создаваемая генератором, и – количество полных оборотов, выполняемых катушками в секунду.Таким образом пиковая ЭДС прямо пропорциональна площади катушки, количеству витков в катушке частота вращения катушки, и напряженность магнитного поля.

Рисунок 39 показывает ЭДС, указанную в формуле. (211) в виде функции времени. Видно, что изменение ЭДС во времени равно синусоидальный по природе. ЭДС достигает максимальных значений, когда плоскость катушка параллельна плоскости магнитного поля, проходит через ноль, когда плоскость катушки перпендикулярна магнитному полю, и меняет направление подписывать каждые полупериоды оборота катушки.ЭДС периодическая (, то есть , он постоянно повторяет один и тот же образец во времени), с период (который, конечно же, период вращения катушки).

Рисунок 39: ЭДС, генерируемая постоянно вращающимся генератором переменного тока.

Предположим, что некоторая нагрузка (, например, , лампочка или электрическое отопление элемент) сопротивления подключается к клеммам генератор.На практике это достигается соединением двух концов катушка к вращающимся кольцам, которые затем подключаются к внешней цепи с помощью металлических щеток. По закону Ома ток, протекающий в нагрузка дается

(213)

Обратите внимание, что этот ток постоянно меняет направление, как и ЭДС генератора. Следовательно, тип генератора, описанный выше, является обычно называется переменным током , или генератором.

Ток, протекающий через нагрузку, также должен течь по катушке. Поскольку катушка находится в магнитном поле, этот ток вызывает крутящий момент на катушке, который, как легко продемонстрировать, замедляет ее вращение. Согласно разд. 8.11, тормозной момент действующий на катушке дается выражением

(214)

куда – составляющая магнитного поля, которая лежит в плоскости катушки.Из уравнения (210) что

(215)

поскольку . Внешний крутящий момент, равный разрывному моменту и противоположный ему, должен быть приложен к катушка, если она должна вращаться на равномерно на , как предполагается выше. Скорость, с которой этот внешний крутящий момент действительно работает, равна произведение крутящего момента и угловой скорости катушки. Таким образом,

(216)

Неудивительно, что скорость, с которой работает внешний крутящий момент, точно соответствует скорость, с которой электрическая энергия генерируется в цепи, состоящей из вращающейся катушки и нагрузки.

Уравнения (210), (213) и (215) дают

(217)

куда . На рисунке 40 показан разрыв крутящий момент, построенный как функция времени, согласно Уравнение (217). Видно, что крутящий момент всегда имеет один и тот же знак ( т.е. , он всегда действует в одном и том же направление, чтобы постоянно противостоять вращение катушки), но не постоянный во время. Вместо этого периодически пульсирует с периодом.Нарушение крутящий момент достигает максимального значения, когда плоскость катушки параллельна плоскость магнитного поля и равна нулю, если плоскость катушки перпендикулярна к магнитному полю. Понятно, что внешний крутящий момент нужен чтобы катушка вращалась с постоянной угловой скоростью, она также должна пульсировать вовремя с периодом. Постоянный внешний крутящий момент приведет к неравномерно вращающемуся катушки, и, следовательно, к переменной ЭДС, которая меняется со временем в более сложнее, чем .

Рисунок 40: Тормозной момент в устойчиво вращающемся генераторе переменного тока.

Практически все коммерческие электростанции вырабатывают электроэнергию с помощью генераторов переменного тока. Внешнее питание, необходимое для вращения генерирующей катушки, обычно подается от паровая турбина (продувка паром по вентиляторным лопаткам, которые принудительно вращается). Вода испаряется, чтобы произвести высокое давление пара, сжигая уголь, или используя энергию, выделяемую внутри атомной электростанции. реактор.Конечно, на гидроэлектростанциях мощность нужна на поворот катушки генератора подводится водяная турбина (аналогичная к паровой турбине, за исключением того, что падающая вода играет роль пара). Недавно был разработан новый тип электростанции, в которой мощность, необходимая для вращения генераторной катушки, вырабатывается газовой турбиной. (по сути, большой реактивный двигатель, работающий на природном газе). В Соединенных Штатах и Канаде переменная ЭДС, генерируемая электростанциями, колеблется на Гц, что означает, что катушки генератора на электростанциях вращаются точно шестьдесят раз в секунду.В Европе и большей части остального мира частота колебаний коммерчески производимой электроэнергии составляет Гц.

---

Далее: Генератор постоянного тока Up: Магнитная индукция Предыдущая: Вихревые токи

Ричард Фицпатрик 2007-07-14

13.6 Электрические генераторы и обратная ЭМП – Университетская физика, Том 2

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Объясните, как работает электрогенератор
• Определить наведенную ЭДС в петле в любой интервал времени, вращающейся с постоянной скоростью в магнитном поле.
• Покажите, что вращающиеся катушки имеют наведенную ЭДС; в двигателях это называется обратной ЭДС, потому что она противодействует входной ЭДС в двигатель

С помощью закона Фарадея можно понять множество важных явлений и устройств.В этом разделе мы рассмотрим два из них.

Электрогенераторы

Электрические генераторы индуцируют ЭДС, вращая катушку в магнитном поле, как кратко обсуждается в Движущей ЭДС. на магнитное поле изначально равна cosθ, cosθ, и это вставляется по определению скалярного произведения.Величина магнитного поля и площадь контура фиксируются во времени, что позволяет быстро упростить интеграцию. Индуцированная ЭДС записывается по закону Фарадея:

ε = NBAsinθdθdt.ε = NBAsinθdθdt.

Решение

Нам дано, что N = 200, N = 200, B = 0.80T, B = 0.80T, θ = 90 ° θ = 90 °, dθ = 90 ° = π / 2dθ = 90 ° = π / 2 и dt = 15.0 мс. Dt = 15.0 мс. Площадь петли A = πr2 = (3,14) (0,0500 м) 2 = 7,85 × 10−3м2. A = πr2 = (3,14) (0,0500 м) 2 = 7,85 × 10−3м2.

Ввод этого значения дает

ε = (200) (0,80T) (7,85 × 10−3m2) sin (90 °) π / 215.0 × 10−3s = 131V. Ε = (200) (0,80T) (7,85 × 10−3m2) sin (90 °) π / 215,0 × 10−3s = 131V.

Значение

Это практическое среднее значение, аналогичное 120 В, используемому в бытовой электросети.

ЭДС, рассчитанная в примере 13.9, является средним значением за четверть оборота. Какова ЭДС в каждый момент времени? Он меняется в зависимости от угла между магнитным полем и перпендикуляром к катушке. Мы можем получить выражение для ЭДС как функции времени, рассматривая ЭДС движения на вращающейся прямоугольной катушке шириной × и высотой × в однородном магнитном поле, как показано на рисунке 13.28.

Фигура 13,28 Генератор с одной прямоугольной катушкой, вращающейся с постоянной угловой скоростью в однородном магнитном поле, создает ЭДС, синусоидально изменяющуюся во времени. Обратите внимание, что генератор похож на двигатель, за исключением того, что вал вращается для выработки тока, а не наоборот.

На заряды в проводах петли действует магнитная сила, потому что они движутся в магнитном поле. Заряды в вертикальных проводах испытывают силы, параллельные проводу, вызывая токи.Но те, кто находится в верхнем и нижнем сегментах, чувствуют силу, перпендикулярную проводу, которая не вызывает тока. Таким образом, мы можем найти наведенную ЭДС, рассматривая только боковые провода. ЭДС движения задается равной ε = Blvε = Blv, где скорость v перпендикулярна магнитному полю B . Здесь скорость находится под углом θθ к B , так что ее составляющая, перпендикулярная B , равна v sin θθ (см. Рисунок 13.28). Таким образом, в этом случае ЭДС, индуцированная с каждой стороны, равна ε = Blvsinθε = Blvsinθ, и они направлены в одном направлении.Суммарная ЭДС вокруг контура тогда составляет

. ε = 2Blvsinθ.ε = 2Blvsinθ.

13,13

Это выражение допустимо, но оно не дает ЭДС как функцию времени. Чтобы найти зависимость ЭДС от времени, предположим, что катушка вращается с постоянной угловой скоростью ωω. Угол θθ связан с угловой скоростью соотношением θ = ωt, θ = ωt, так что

ε = 2Blvsin (ωt). ε = 2Blvsin (ωt).

13,14

Итак, линейная скорость v связана с угловой скоростью ωω соотношением v = rω.v = rω. Здесь r = w / 2, r = w / 2, так что v = (w / 2) ω, v = (w / 2) ω и

ε = 2Blw2ωsinωt = (lw) Bωsinωt.ε = 2Blw2ωsinωt = (lw) Bωsinωt.

13.15

Учитывая, что площадь петли A = lw, A = lw, и учитывая N петель, мы находим, что

ε = NBAωsin (ωt) .ε = NBAωsin (ωt).

13,16

Это ЭДС, индуцированная в катушке генератора N, витков и области A, , вращающейся с постоянной угловой скоростью ωω в однородном магнитном поле B . Это также можно выразить как

ε = ε0sinωt, ε = ε0sinωt,

13,17

где

– пиковая ЭДС, так как максимальное значение sin (wt) = 1 sin (wt) = 1.Обратите внимание, что частота колебаний равна f = ω / 2πf = ω / 2π, а период равен T = 1 / f = 2π / ω.T = 1 / f = 2π / ω. На рисунке 13.29 показан график зависимости ЭДС от времени, и теперь кажется разумным, что переменное напряжение синусоидально.

Фигура 13.29 ЭДС генератора направляется на лампочку с показанной системой колец и щеток. График показывает ЭДС генератора как функцию времени, где ε0ε0 – пиковая ЭДС. Период равен T = 1 / f = 2π / ω, T = 1 / f = 2π / ω, где f – частота.

Тот факт, что пиковая ЭДС равна ε0 = NBAωε0 = NBAω, имеет смысл. Чем больше катушек, тем больше их площадь и чем сильнее поле, тем больше выходное напряжение. Интересно, что чем быстрее вращается генератор (больше ωω), тем больше ЭДС. Это заметно на велосипедных генераторах – по крайней мере, на более дешевых моделях.

На рис. 13.30 показана схема, с помощью которой генератор может вырабатывать импульсный постоянный ток. Более сложные конструкции из нескольких катушек и разрезных колец могут обеспечить более плавный постоянный ток, хотя для создания постоянного тока без пульсаций обычно используются электронные, а не механические средства.

Фигура 13.30 Разделенные кольца, называемые коммутаторами, в этой конфигурации создают импульсный выходной сигнал ЭДС постоянного тока.

В реальной жизни электрические генераторы сильно отличаются от рисунков в этом разделе, но принципы те же. Источником механической энергии, вращающей катушку, может быть падающая вода (гидроэнергия), пар, образующийся при сжигании ископаемого топлива, или кинетическая энергия ветра. На рис. 13.31 показана паровая турбина в разрезе; пар движется по лопастям, соединенным с валом, который вращает катушку внутри генератора.Производство электрической энергии из механической энергии – основной принцип всей энергии, которая направляется через наши электрические сети в наши дома.

Фигура 13.31 Паровая турбина / генератор. Пар, образующийся при сжигании угля, ударяется о лопатки турбины, вращая вал, который соединен с генератором.

Генераторы, показанные в этом разделе, очень похожи на двигатели, показанные ранее. Это не случайно. Фактически, двигатель становится генератором, когда его вал вращается.В некоторых ранних автомобилях стартер использовался в качестве генератора. В следующем разделе мы подробнее исследуем действие двигателя как генератора.

Назад Emf

Генераторы преобразуют механическую энергию в электрическую, а двигатели преобразуют электрическую энергию в механическую. Таким образом, неудивительно, что двигатели и генераторы имеют одинаковую общую конструкцию. Двигатель работает, посылая ток через проволочную петлю, находящуюся в магнитном поле. В результате магнитное поле оказывает крутящий момент на петлю.Это вращает вал, тем самым извлекая механическую работу из первоначально подаваемого электрического тока. (См. Раздел «Сила и крутящий момент на токовой петле», чтобы обсудить двигатели, которые помогут вам лучше понять их, прежде чем продолжить.)

Когда катушка двигателя поворачивается, магнитный поток через катушку изменяется, и индуцируется ЭДС (в соответствии с законом Фарадея). Таким образом, двигатель действует как генератор всякий раз, когда его катушка вращается. Это происходит независимо от того, поворачивается ли вал под действием внешнего источника, например ременной передачи, или под действием самого двигателя.То есть, когда двигатель выполняет работу и его вал вращается, возникает ЭДС. Закон Ленца говорит нам, что ЭДС противодействует любому изменению, поэтому входной ЭДС, питающей двигатель, противостоит самогенерируемая ЭДС двигателя, называемая обратной ЭДС двигателя (рис. 13.32).

Фигура 13,32 Катушка двигателя постоянного тока представлена ​​на этой схеме как резистор. Обратная ЭДС представлена ​​как переменная ЭДС, которая противодействует ЭДС, приводящей в движение двигатель. Обратная ЭДС равна нулю, когда двигатель не вращается, и увеличивается пропорционально угловой скорости двигателя.

Выходная мощность генератора двигателя – это разница между напряжением питания и обратной ЭДС. При первом включении двигателя обратная ЭДС равна нулю, что означает, что катушка получает полное управляющее напряжение, а двигатель потребляет максимальный ток, когда он включен, но не вращается. По мере того, как двигатель вращается быстрее, обратная ЭДС возрастает, всегда противодействуя управляющей ЭДС, и снижает как напряжение на катушке, так и величину потребляемого ею тока. Этот эффект заметен во многих обычных ситуациях.Когда пылесос, холодильник или стиральная машина включается в первый раз, свет в той же цепи на короткое время тускнеет из-за падения IR в питающих линиях из-за большого тока, потребляемого двигателем.

Когда двигатель впервые включается, он потребляет больше тока, чем когда он работает с нормальной рабочей скоростью. Когда на двигатель оказывается механическая нагрузка, например, электрическая инвалидная коляска, поднимающаяся в гору, двигатель замедляется, обратная ЭДС падает, течет больше тока и можно выполнять больше работы.Если двигатель работает на слишком низкой скорости, больший ток может его перегреть (из-за резистивной мощности в катушке, P = I2R), P = I2R), возможно, даже сжечь его. С другой стороны, если на двигатель нет механической нагрузки, он увеличивает свою угловую скорость ωω до тех пор, пока обратная ЭДС не станет почти равной управляющей ЭДС. Тогда двигатель использует достаточно энергии только для преодоления трения.

Вихревые токи в железных сердечниках двигателей могут вызывать серьезные потери энергии. Их обычно сводят к минимуму, собирая сердечники из тонких электрически изолированных листов железа.На магнитные свойства сердечника практически не влияет ламинация изолирующего листа, в то время как резистивный нагрев значительно снижается. Рассмотрим, например, катушки двигателя, представленные на рисунке 13.32. Катушки имеют эквивалентное сопротивление 0,400 Ом 0,400 Ом и управляются ЭДС 48,0 В. Вскоре после включения они потребляют ток

. I = V / R = (48,0 В) / (0,400 Ом) = 120 AI = V / R = (48,0 В) / (0,400 Ом) = 120 А

и, таким образом, рассеивают P = I2R = 5,76 кВт = I2R = 5,76 кВт энергии в качестве теплопередачи.Предположим, что при нормальных условиях эксплуатации для этого двигателя обратная ЭДС составляет 40,0 В. Тогда при рабочей скорости полное напряжение на катушках составляет 8,0 В (48,0 В минус обратная ЭДС 40,0 В), а потребляемый ток равен

. I = V / R = (8,0 В) / (0,400 Ом) = 20 А. I = V / R = (8,0 В) / (0,400 Ом) = 20 А.

При нормальной нагрузке рассеиваемая мощность составляет P = IV = (20A) (8.0V) = 160W. P = IV = (20A) (8.0V) = 160W. Это не вызывает проблем для этого двигателя, тогда как прежние 5,76 кВт сожгли бы катушки, если бы продолжали работать.

Пример 13.10

Двигатель с последовательной обмоткой в ​​работе

Полное сопротивление (Rf + Ra) (Rf + Ra) двигателя постоянного тока с последовательной обмоткой составляет 2,0 Ом 2,0 Ом (рисунок 13.33). При подключении к источнику 120 В (εSεS) двигатель потребляет 10 А при работе с постоянной угловой скоростью. (а) Какая обратная ЭДС индуцируется во вращающейся катушке εi? εi? б) Какова механическая мощность двигателя? (c) Какая мощность рассеивается на сопротивлении катушек? (d) Какова выходная мощность источника 120 В? (e) Предположим, что нагрузка на двигатель увеличивается, заставляя его замедляться до точки, в которой он потребляет 20 А.Ответьте на вопросы от (a) до (d) в этой ситуации.

Фигура 13,33 Схема двигателя постоянного тока с последовательной обмоткой.

Стратегия

Обратная ЭДС рассчитывается на основе разницы между подаваемым напряжением и потерями из-за тока через сопротивление. Мощность каждого устройства рассчитывается по одной из формул мощности на основе данной информации.

Решение

1. ЭДС обратная εi = εs − I (Rf + Ra) = 120V− (10A) (2.0 Ом) = 100 В. εi = εs − I (Rf + Ra) = 120 В− (10 А) (2,0 Ом) = 100 В.
2. Поскольку потенциал на якоре составляет 100 В при токе через него 10 А, выходная мощность двигателя равна Pm = εiI = (100 В) (10 A) = 1,0 × 103 Вт. Pm = εiI = (100 В) (10 A) = 1,0 × 103 Вт.
3. Ток 10 А протекает через катушки, общее сопротивление которых составляет 2,0 Ом 2,0 Ом, поэтому мощность, рассеиваемая в катушках, составляет PR = I2R = (10A) 2 (2.0Ω) = 2.0 × 102W. PR = I2R = (10A) 2 (2.0Ω) = 2.0 × 102W.
4. Поскольку 10 А потребляется от источника 120 В, его выходная мощность составляет Ps = εsI = (120 В) (10 А) = 1.2 × 103 Вт. Ps = εsI = (120 В) (10 А) = 1,2 × 103 Вт.
5. Повторяя те же вычисления с I = 20AI = 20A, находим εi = 80 В, Pm = 1,6 × 103 Вт, PR = 8,0 × 102 Вт и Ps = 2,4 × 103 Вт. εi = 80 В, Pm = 1,6 × 103 Вт, PR = 8,0 × 102 Вт и Ps = 2,4 × 103 Вт. В этом случае двигатель вращается медленнее, поэтому его выходная мощность и мощность источника больше.

Значение

Обратите внимание, что у нас есть баланс энергии в части (d): 1,2 × 103 Вт = 1,0 × 103 Вт + 2,0 × 102 Вт. 1,2 × 103 Вт = 1,0 × 103 Вт + 2,0 × 102 Вт.

Основная информация о генераторе – Power Products

Этот глоссарий терминов относится к электричеству и производителям энергии.

Q1: Как вырабатывается электроэнергия?

A: Энергетическое тело вращается двигателем для выработки электроэнергии

Это мало чем отличается от эксперимента в научном классе, где электричество генерировалось с помощью катушки и магнита. Фактически, при перемещении магнита рядом с катушкой генерируется электричество из-за явления, называемого «электромагнитной индукцией». В основном этот процесс происходит и в случае с генератором. На основе этого принципа при использовании двигателя для вращения компонента, называемого энергогенерирующим телом, вырабатывается переменный ток.

Q2: В чем разница между «постоянным током» и «переменным током»?

A: расход электроэнергии отличается

Существует два вида электрического тока: постоянный и переменный. В случае постоянного тока напряжение обычно постоянно, но переменный ток характеризуется изменением напряжения во времени. Постоянный ток хранится и может использоваться в сухих элементах и ​​батареях, тогда как переменный ток может быть преобразован и предлагает отличную универсальность для использования в электропитании бытовой техники.

Q3: Что означают «напряжение (В, вольт)», «ток (А, ампер)» и «мощность (Вт, ватт)?»

A: Важные элементы, составляющие электричество

Электричество часто сравнивают с потоком воды. Представьте себе текущую реку. Чем больше разница между высотами реки вверх и вниз по течению, тем больше импульс воды; и чем шире река, тем больше воды впадает в бассейн.В этом отношении «напряжение» (В, вольт) соответствует разнице в высоте, а «ток» (А, амперы) соответствует ширине реки. Поскольку «мощность» (Вт, ватты) – это скорость работы в единицу времени, ее можно представить как количество воды, которое переместилось от верхнего к нижнему потоку за заданное время. Эту мощность можно определить, умножив напряжение и ток.

Q4: В чем разница между W (ватт) и VA («V – A»)?

A: разница между потребляемой мощностью и выходной мощностью

Вт (Вт): мощность, потребляемая используемым оборудованием (потребляемая мощность)
ВА («В – А»): выходная электрическая мощность от генератора (выработка электроэнергии)

Q5: Что произойдет с электрооборудованием, если будет выбран неподходящий генератор?

A: использование становится невозможным

Если потребляемая мощность превышает номинальную выходную мощность генератора, подача питания автоматически прекращается из-за перегрузки.Поэтому использование электрооборудования становится невозможным.

Глоссарий, который может понадобиться знать

Инвертор

Аппарат для преобразования постоянного тока в переменный. В инверторном генераторе, после временного преобразования переменного тока в постоянный, инвертор снова преобразует его в переменный ток.

Открытого типа / звуконепроницаемого типа

Генератор типа, в котором двигатель, являющийся источником шума, снабжен крышкой и известен как генератор звукоизоляционного типа, тогда как генератор открытого типа называется генератором открытого типа.

Параллельный ход

Две модели, «EF2000iS» и «EF2400iS», могут работать параллельно, подключив две идентичные модели параллельно с помощью специального кабеля для увеличения выходной мощности. Это дает преимущество, заключающееся в том, что в зависимости от требуемой мощности можно выборочно использовать один или два устройства.

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 и 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 Батарейки – 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, чтобы изобрести первые лампы накаливания, электродвигатели и поезда и научные испытания. Однако батареи не были надежными или рентабельно для любого обычного электрического использования, именно динамо-машина радикально изменил электричество из диковинного в выгодное, надежное технология.

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 , электромагнетизм . Понимание поведение электромагнетизма, его полей и его эффектов очень велико. предмет исследования. Есть причина, по которой прошло 60 лет ПОСЛЕ Вольты первая батарея, чтобы заработала хорошая мощная динамо-машина. Мы будет проще, чтобы познакомить вас с интересным предметом выработки электроэнергии.

В самом общем 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-машина произведена 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.

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 от 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

Посмотреть видео чтобы увидеть все это наглядно:

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 – такой же, как 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 проволочной катушкой 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. Эта 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-х 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.

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 витых медных обмоток, которые вращаются внутри магнитного поля, создаваемого статором. Когда обмотки движутся, они прорезают силовые линии магнитного поля. Этот создает импульсы электроэнергии. Коммутатор необходим для выработки 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 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-машина 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 осталось 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 власть.

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.

Изготовить трехфазный генератор 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 потерпел неудачу, 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, Источник питания постоянного тока

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

1871 – Зеноб Грамм зажег коммерческая революция электроэнергии. 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) разработала самую эффективную и надежную конструкцию динамо-машины из когда-либо существовавших. 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 людей, 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 было улучшить, прежде чем она сможет конкурировать с DC на рынке. 1886 – дюйм изобретатели Североамериканского рынка, такие как Уильям 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 генератор получше, 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 C.S. Bradly (США), August Haselwander. (Германия), Михаил Доливо-Добровский (Германия / Россия), Галилео Феррарис (Италия) и др. Системы переменного тока, которые включают улучшенный контроль и мощные электродвигатели позволяют AC конкурировать.

1891 – трехфазный Электропитание переменного тока оказалось лучшей системой для выработки электроэнергии и распространение на Международном Электротехническая выставка во Франкфурте. Трехфазный генератор конструкции Михаила Доливо-Добровского, использованный на выставке видно 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 мощностью 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 Ранние мощные генераторы используется в Фолсоме, Калифорния (разработан Элиху Томпсоном, 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 электропитания 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 в Скенектади. NY

Электрический генератор – Энциклопедия New World

Электрический генератор – это устройство, которое преобразует механическую энергию в электрическую, обычно с использованием электромагнитной индукции. Источником механической энергии может быть поршневой или турбинный паровой двигатель, вода, падающая через турбину или водяное колесо, двигатель внутреннего сгорания, ветряную турбину, рукоятку рукоятки или любой другой источник механической энергии.

Сегодня генераторы используются во многих различных машинах и привели к множеству современных достижений. В будущем мы можем увидеть, что электрические генераторы станут меньше с большей выходной мощностью. Однако в какой-то момент они могут устареть, если электроэнергия вырабатывается напрямую из альтернативного источника энергии.

Вид сбоку портативного генератора с бензиновым двигателем.

Исторические события

До того, как была обнаружена связь между магнетизмом и электричеством, в генераторах использовались электростатические принципы.В машине Вимшерста использовалась электростатическая индукция или «влияние». Генератор Ван де Граафа использует один из двух механизмов:

• Заряд, перенесенный с высоковольтного электрода
• Заряд, создаваемый трибоэлектрическим эффектом при разделении двух изоляторов (ремень, выходящий из нижнего шкива).

Электростатические генераторы используются для научных экспериментов, требующих высокого напряжения. Из-за сложности изолирования машин, производящих очень высокое напряжение, электростатические генераторы изготавливаются только с низкой номинальной мощностью и никогда не используются для выработки значимых в коммерческом отношении объемов электроэнергии.

Фарадей

В 1831-1832 годах Майкл Фарадей обнаружил, что между концами электрического проводника, движущегося перпендикулярно магнитному полю, возникает разность потенциалов. Он также построил первый электромагнитный генератор, названный «диск Фарадея», тип униполярного генератора, использующий медный диск, вращающийся между полюсами подковообразного магнита. Он производил небольшое постоянное напряжение и большой ток.

Динамо

Dynamo был первым электрическим генератором, способным обеспечивать электроэнергию для промышленности.В динамо-машине используются электромагнитные принципы для преобразования механического вращения в переменный электрический ток. Динамо-машина состоит из стационарной конструкции, которая генерирует сильное магнитное поле, и набора вращающихся обмоток, которые вращаются в этом поле. На небольших машинах магнитное поле может создаваться постоянным магнитом; у более крупных машин есть магнитное поле, созданное электромагнитами.

Первая динамо-машина, основанная на принципах Фарадея, была построена в 1832 году французским мастером инструментов Ипполитом Пикси.В нем использовался постоянный магнит, который вращался кривошипом. Вращающийся магнит располагался так, чтобы его северный и южный полюсы проходили через кусок железа, обернутый проволокой. Пикси обнаружил, что вращающийся магнит генерирует импульс тока в проводе каждый раз, когда полюс проходит через катушку. Кроме того, северный и южный полюса магнита индуцировали токи в противоположных направлениях. Добавив коммутатор, Pixii смогла преобразовать переменный ток в постоянный.

В отличие от диска Фарадея, в движущихся обмотках динамо-машины можно использовать множество витков последовательно соединенного провода.Это позволяет выходному напряжению машины быть выше, чем может произвести диск, так что электрическая энергия может подаваться с подходящим напряжением.

Связь между механическим вращением и электрическим током в динамо-машине обратима; Принципы работы электродвигателя были открыты, когда было обнаружено, что одна динамо-машина может заставить вращаться вторую взаимосвязанную динамо-машину, если через нее проходит ток.

Динамо Джедлика

В 1827 году Анос Джедлик начал экспериментировать с электромагнитными вращающимися устройствами, которые он назвал электромагнитными самовращающимися роторами.В прототипе однополюсного электростартера (законченного между 1852 и 1854 годами) как неподвижная, так и вращающаяся части были электромагнитными. Он сформулировал концепцию динамо-машины как минимум за 6 лет до Сименса и Уитстона. По сути, концепция состоит в том, что вместо постоянных магнитов два противоположных друг другу электромагнита создают магнитное поле вокруг ротора.

Грамм динамо

Обе эти конструкции страдали схожей проблемой: они вызывали «всплески» тока, а затем их вообще не было.Итальянский ученый Антонио Пачинотти исправил это, заменив вращающуюся катушку на тороидальную, которую он создал, намотав железное кольцо. Это означало, что какая-то часть катушки постоянно проходила мимо магнитов, сглаживая ток. Зеноб Грамм заново изобрел эту конструкцию несколько лет спустя при проектировании первых коммерческих электростанций, которые работали в Париже в 1870-х годах. Его конструкция теперь известна как динамо-машина Gramme. С тех пор были внесены различные версии и усовершенствования, но основная концепция вращающейся бесконечной проволочной петли остается в основе всех современных динамо-машин.

Концепции

Генератор перемещает электрический ток, но не создает электрического заряда, который уже присутствует в проводящем проводе его обмоток. Это в чем-то аналогично водяному насосу, который создает поток воды, но не создает саму воду.

Существуют и другие типы электрических генераторов, основанные на других электрических явлениях, таких как пьезоэлектричество и магнитогидродинамика. Конструкция динамо-машины аналогична конструкции электродвигателя, и все распространенные типы динамо-машин могут работать как двигатели.

Терминология

Детали динамо-машины или связанного с ней оборудования могут быть выражены как в механических, так и в электрических терминах. Эти два набора терминов, хотя и отличаются друг от друга, часто используются взаимозаменяемо или в комбинациях, которые включают один механический термин и один электрический термин. Это вызывает большую путаницу при работе с составными машинами, такими как бесщеточный генератор переменного тока, или при разговоре с людьми, которые привыкли работать на машине, которая настроена иначе, чем машины, к которым привык громкоговоритель.

Механический
Ротор: Вращающаяся часть генератора переменного тока, генератора, динамо-машины или двигателя.
Статор: Стационарная часть генератора переменного тока, генератора, динамо-машины или двигателя.

Электрооборудование
Якорь: Электроэнергетический компонент генератора переменного тока, генератора, динамо-машины или двигателя. Якорь может находиться как на роторе, так и на статоре.
Поле: Составляющая магнитного поля генератора переменного тока, генератора, динамо-машины или двигателя.Поле может быть как на роторе, так и на статоре и может быть либо электромагнитом, либо постоянным магнитом.

Максимальная мощность

Теорема о максимальной мощности применима к генераторам, как и к любому источнику электроэнергии. Эта теорема утверждает, что максимальная мощность может быть получена от генератора, если сопротивление нагрузки равно сопротивлению генератора. Однако в этом случае эффективность передачи энергии составляет всего 50 процентов, что означает, что половина генерируемой энергии тратится впустую в виде тепла внутри генератора.По этой причине практические генераторы обычно не предназначены для работы с максимальной выходной мощностью, а с меньшей выходной мощностью, когда эффективность выше.

Маломощный

Ранние автомобили имели тенденцию использовать генераторы постоянного тока с электромеханическими регуляторами. Они не были особенно надежными или эффективными и теперь были заменены генераторами переменного тока со встроенными выпрямительными цепями. Они питают электрические системы автомобиля и заряжают аккумулятор после запуска. Номинальная выходная мощность обычно находится в диапазоне 50–100 А при напряжении 12 В, в зависимости от расчетной электрической нагрузки в автомобиле – некоторые автомобили теперь оснащены усилителем рулевого управления с электрическим приводом и кондиционером, что создает высокую нагрузку на электрическую систему.Коммерческие автомобили с большей вероятностью будут использовать 24 В для обеспечения мощности стартера, достаточной для включения большого дизельного двигателя без необходимости использования неоправданно толстых кабелей. В автомобильных генераторах обычно не используются постоянные магниты; они могут достигать КПД до 90 процентов в широком диапазоне скоростей за счет управления напряжением возбуждения. В генераторах для мотоциклов часто используются статоры с постоянными магнитами, изготовленные из редкоземельных магнитов, поскольку их можно сделать меньше и легче, чем другие типы.

Некоторые из самых маленьких обычно используемых генераторов используются для питания велосипедных фонарей.Как правило, это генераторы с постоянными магнитами на 0,5 А, вырабатывающие 3-6 Вт при 6 или 12 В. При питании от водителя КПД имеет большое значение, поэтому они могут включать в себя редкоземельные магниты и спроектированы и изготовлены с отличными характеристиками. точность. Тем не менее, максимальный КПД лучших из этих генераторов составляет всего около 60 процентов – обычно 40 процентов – из-за использования постоянных магнитов. Для использования управляемого электромагнитного поля потребуется батарея, а это недопустимо из-за ее веса и габаритов.

Парусные яхты могут использовать водяной или ветровой генератор для подзарядки аккумуляторов. Небольшой гребной винт, ветряная турбина или крыльчатка подключены к маломощному генератору переменного тока и выпрямителю для подачи тока до 12 А на типичных крейсерских скоростях.

Двигатель-генератор

Двигатель-генератор радиостанции (Дюбендорфский музей военной авиации). Генератор работал только при передаче радиосигнала (приемник мог работать от батареи) Электрогенератор радиостанции с ручным приводом (Дюбендорфский музей военной авиации)

Двигатель-генератор представляет собой комбинацию электрического генератора и двигателя, установленных вместе, чтобы сформировать единое оборудование.Эта комбинация также называется двигателем-генератором или генераторной установкой . Во многих контекстах двигатель считается само собой разумеющимся, и комбинированный блок называется просто генератором .

Помимо двигателя и генератора, двигатели-генераторы обычно включают в себя топливный бак, регулятор скорости двигателя и регулятор напряжения генератора. Многие агрегаты оснащены аккумулятором и электростартером. Резервные энергоблоки часто включают в себя систему автоматического пуска и передаточный переключатель для отключения нагрузки от источника электроснабжения и подключения ее к генератору.

Двигатели-генераторы вырабатывают энергию переменного тока, которая используется вместо энергии, которую в противном случае можно было бы купить на электростанции. Номинальные значения напряжения (вольт), частоты (Гц) и мощности (ватты) генератора выбираются в соответствии с подключаемой нагрузкой. Доступны как однофазные, так и трехфазные модели. В США доступно всего несколько моделей портативных трехфазных генераторов. Большинство доступных портативных устройств питаются только однофазным питанием, а большинство производимых трехфазных генераторов являются крупными генераторами промышленного типа.

Двигатели-генераторы доступны в широком диапазоне номинальных мощностей. К ним относятся небольшие портативные устройства, которые могут обеспечивать мощность в несколько сотен ватт, устройства, устанавливаемые на тележке, как показано выше, которые могут обеспечивать мощность в несколько тысяч ватт, и стационарные устройства или устройства, устанавливаемые на прицепе, которые могут обеспечивать мощность более миллиона ватт. Меньшие агрегаты, как правило, используют бензин (бензин) в качестве топлива, а большие имеют различные типы топлива, включая дизельное топливо, природный газ и пропан (жидкость или газ).

При использовании двигателей-генераторов необходимо учитывать качество излучаемой им электрической волны.Это особенно важно при работе с чувствительным электронным оборудованием. Стабилизатор мощности может улавливать прямоугольные волны, генерируемые многими двигателями-генераторами, и сглаживать их, пропуская их через батарею в середине цепи. Использование инвертора вместо генератора также может создавать чистые синусоидальные волны. Доступно несколько бесшумных инверторов, которые вырабатывают чистую мощность синусоидальных волн, подходящую для использования с компьютерами и другой чувствительной электроникой, однако некоторые недорогие инверторы не генерируют чистые синусоидальные волны и могут повредить определенное электронное зарядное оборудование.

Двигатели-генераторы часто используются для подачи электроэнергии в местах, где электроснабжение отсутствует, и в ситуациях, когда энергия требуется только временно. Небольшие генераторы иногда используются для питания электроинструментов на строительных площадках. Установленные на прицепе генераторы обеспечивают питание для освещения, аттракционов и т. Д. Во время путешествующих карнавалов.

Резервные генераторы электроэнергии устанавливаются стационарно и поддерживаются в готовности для подачи питания на критические нагрузки во время временных перебоев в электроснабжении от электросети.Больницы, объекты связи, канализационные насосные станции и многие другие важные объекты оснащены резервными генераторами энергии.

Малые и средние генераторы особенно популярны в странах третьего мира в качестве дополнения к электросети, которая часто бывает ненадежной. Установленные на прицепе генераторы можно буксировать в районы бедствий, где электроснабжение временно отключено.

Генератор также может приводиться в движение силой мускулов человека (например, в оборудовании полевой радиостанции).

Двигатель-генератор средний стационарный

Изображенный здесь стационарный двигатель-генератор среднего размера представляет собой установку мощностью 100 кВА, которая вырабатывает 415 В при напряжении около 110 А на фазу. Он приводится в движение 6,7-литровым двигателем Perkins Phaser 1000 Series с турбонаддувом и потребляет около 27 литров топлива в час на 400-литровый бак. Стационарные генераторы, используемые в США, используются мощностью до 2800 кВт. Эти дизельные двигатели работают в Великобритании на красном дизельном топливе и вращаются со скоростью 1500 об / мин. Это дает мощность с частотой 50 Гц, которая используется в Великобритании.В регионах, где частота сети составляет 60 Гц (США), генераторы вращаются со скоростью 1800 об / мин или другой, кратной 60. Дизель-генераторные установки, работающие с максимальной эффективностью, могут производить от 3 до 4 киловатт-часов электроэнергии на каждый литр. потребляемого дизельного топлива, с меньшим КПД при частичной нагрузке.

Вид сбоку на большой дизельный генератор Perkins, производимый F&G Wilson Engineering Ltd. Это установка мощностью 100 кВА.

Патенты

• U.S. Патент 222,881 (PDF) – Магнитоэлектрические машины: основная динамо-машина непрерывного тока Томаса Эдисона. Прозвище устройства было « длинноногая Мэри-Энн ». Это устройство имеет большие биполярные магниты. Это неэффективно.
• Патент США 373,584 (PDF) – Динамо-электрическая машина: усовершенствованная динамо-машина Эдисона, которая включает дополнительную катушку и использует силовое поле.
• Патент США 359748 (PDF) – Динамо-электрическая машина – конструкция индукционного двигателя / генератора переменного тока Николы Тесла.
• Патент США 406968 (PDF) – Динамоэлектрическая машина – «Униполярная» машина Теслы (то есть диск или цилиндрический проводник устанавливается между магнитными полюсами, приспособленными для создания однородного магнитного поля).
• Патент США 417794 (PDF) – Арматура для электрических машин. Принципы конструкции якоря для электрических генераторов и двигателей компании Tesla. (Относится к номерам патентов US327797, US292077 и GB9013.)
• Патент США 447920 (PDF) – Метод работы дуговых ламп – генератор переменного тока Теслы высокочастотных колебаний (или пульсаций) выше слухового уровня.
• Патент США 447921 (PDF) – Генератор переменного электрического тока – генератор Теслы, который производит 15000 колебаний в секунду или более.

См. Также

Список литературы

• Болдеа, Ион. 2005. Синхронные генераторы (серия для электроэнергетики) . Оттава, Онтарио, Канада: публикации CRC. ISBN 084935725X.
• Симойнс, М. Годой и Ф. А. Фаррет. 2004. Системы возобновляемых источников энергии: проектирование и анализ с индукционными генераторами .Оттава, Онтарио, Канада: публикации CRC. ISBN 0849320313.
• Гилл, Пол. 1997. Техническое обслуживание и испытания электроэнергетического оборудования (Энергетика, 4) . Оттава, Онтарио, Канада: публикации CRC. ISBN 0824799070.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 18 сентября 2017 г.

Кредиты

New World Encyclopedia Писатели и редакторы переписали и завершили статью Wikipedia в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников New World Encyclopedia, и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :

Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

.