Как генератор вырабатывает электричество: Электрический генератор, как он работает

Содержание

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.

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.

Что такое Генератор и как он устроен

Как генератор создает электроэнергию?


Генераторы являются полезными устройствами, которые снабжают электрической энергией во время прекращения подачи электроэнергии и предотвращают нарушение обычной деятельности человека, которая случается из-за отсутствия электроэнергии. Генераторы имеют различные электрические и физические конфигурации для использования, которое вам необходимо. Дальше мы рассмотрим, как именно функционирует генератор, его основные компоненты, и как электрогенератор действует в роли вторичного источника электричества, в случае его использование в жилых домах или на промышленных предприятиях.

Как работает генератор?

Электрический генератор – это устройство, которое конвертирует механическую энергию, полученную из внешнего источника, в электрическую энергию. Важно понимать, что в целом генератор не «создает» электрическую энергию. Вместо этого, он использует механическую энергию, которая снабжается им, для усиления движения электрических зарядов, находящихся в проводе его обмотки через внешнюю электрическую цепь (кольцо циркуляции). Этот поток электрических зарядов составляет электрический выходной ток, поступающий от генератора. Этот механизм можно понять, проведя аналогию электростанции с водяной помпой, которая вызывает своими действиями поток воды, но в действительности не «создает» его.

Современный электрогенератор работает по принципу электромагнитной индукции, обнаруженной Майклом Фарадеем в 1831-1832 годах. Фарадей открыл, что поток электрических зарядов может быть вызван перемещением электрического проводника, таким как например провод, который содержит электрические заряды, в магнитном поле. Такое передвижение создает разность напряжений между двумя концами провода или электрического проводника, который в свою очередь вызывает электрические заряды в поток, таким образом генерируя электрический ток.

Основные компоненты электростанции

Можно провести такую классификацию основных компонентов электрогенератора:
(1) Двигатель 
(2) Синхронный генератор (или генератор переменного тока)
(3) Система подачи топлива
(4) Регулятор напряжения
(5) Система выпуска и охлаждения двигателя
(6) Система смазки
(7) Зарядное устройство
(8) Панель управления
(9) Основная сборка / Конструкция

(1) Двигатель электростанции

Двигатель является источником подачи механической энергии миниэлектростанции. Размер двигателя прямо пропорционален максимальной мощности, которую генератор может производить. Есть несколько факторов, которые нужно обязательно знать при оценке двигателя вашего генератора.

(а) вид используемого топлива – двигатели

электростанции работают на различном топливе, таких как дизельное топливо, бензин, пропан или природный газ. Чаще всего маленькие генераторы для дома работают на бензине, тогда как большие промышленные Электростанции на дизельном топливе, жидком пропане, природном газе или пропановом газе. Определенные двигатели также могут работать на двух видах топлива таких как дизельное топливо и газ.

(b) двигатели с верхним расположением клапанов OHV – такие двигатели отличаются от других тем что, впускные и выпускные клапаны у них расположены в верхушке (головке) цилиндра двигателя, а не на блоке цилиндров. Двигатели с верхним расположением клапанов более дорогие, но имеют некоторые преимущества перед другими двигателями:

— компактный дизайн 
— более простой механизм работы 
— долговечность
— удобный для пользования в работе 
— низкий уровень шума во время работы 
— низкий уровень выбросов 

(с) чугунная гильза в цилиндре двигателя – это своего рода подкладка в цилиндре двигателя. Она сокращает изнашивание и обеспечивает долговечность двигателя. Большинство двигателей с верхним расположением клапанов оснащены такой гильзой в цилиндре, но все равно необходимо проверять это в двигателе. Чугунная гильза не дорога, но играет очень важную роль в долговечности двигателя, особенно если вам необходимо часто использовать генератор.

(2) Синхронный генератор 

Синхронный генератор (или генератор переменного тока) является частью электростанции, который вырабатывает электрическую мощность от механической, подаваемой двигателем. Он содержит в себе неподвижные и подвижные детали, монтированные в корпус. Компоненты работают вместе, вызывая тем самым относительное движение между магнитными и электрическими полями, что в свою очередь вырабатывает электроэнергию.

(а) Ротор – это подвижная деталь, которая создает вращающееся магнитное поле одним из таких трех способов: 

(i) индукцией – известен как синхронный бесщеточный генератор и обычно используется в больших генераторах.
(ii) Постоянными магнитами – зачастую используется в маленьких генераторах 
(iii) С помощью задающего генератора (возбудителя) – задающий генератор является маленьким источником постоянного тока, который активизирует ротор через сборку токопроводящих контактных колец и щеток.

Ротор вырабатывает движущееся магнитное поле вокруг статора, которое вызывает разность напряжений между обмоткой статора. Это создает переменный ток на выходе генератора. 

Вот следующие факторы, которые нужно знать при оценке синхронного генератора

(а) металлический или пластиковый корпус – металлический дизайн обеспечит долговечность генератора. Пластиковый корпус деформируется со временем из-за чего его движущиеся части могут подпадать под негативное воздействие внешних факторов. Это может вызвать изнашивание и что еще важно опасность для пользователя. 
(b) шариковый или игольчатый подшипник – предпочтение отдается шариковым подшипникам, тем более что они будут дольше вам служить. 
(c) бесщеточный генератор – синхронный генератор, который не использует щетки, требует меньшего технического обслуживания и также производит более чистую энергию. 

(3) Система подачи топлива 

Топливный бак обычно имеет достаточную способность поддерживать электрогенератор в рабочем состоянии от 6 до 8 часов в среднем. В случае если минигенератор, топливный бак крепится на верхней части корпуса электростанции. Для промышленного применения необходимо устанавливать наружный топливный бак. 

Представляем вам следующие характеристики системы подачи топлива:

(а) соединение трубопроводов от топливного бака к двигателю – линия питания направляет топливо от бака к двигателю и обратный провод направляет топливо от двигателя к баку.
(b) вентиляционная труба для топливного бака – топливный бак имеет вентиляционную трубу для предотвращения повышения давления во время повторного заполнения или слива топливного бака. Когда вы заполняете бак, обеспечьте контакт металлических поверхностей между соплом наполнителя и топливным баком для избежания искр. 
(с) сливное соединение от топливного бака к дренажной трубе – это необходимо для того, чтобы при любом сливе во время повторного заполнения бака не случилась утечка жидкости на генераторной установке. 
(d) топливный насос – он перемещает топливо от основного бака-хранилища до бака периодического действия (временного бака). Топливный насос как правило имеет электропривод.
(е) топливный водный разделитель / топливный фильтр – он отделяет воду и неизвестные вещества с топливной жидкости для защиты других компонентов генератора от коррозии и загрязнения. 
(f) топливный инжектор – он автоматизирует топливную жидкость и распыляет необходимое количество топлива в камеру сгорания двигателя. 

(4) Регулятор напряжения AVR

Эта составляющая регулирует выходное напряжение генератора. Далее будет описаны компоненты регулятора напряжения, которые занимают неотъемлемую часть в его работе.

(1) Регулятор напряжения: изменение переменного напряжения в постоянный ток – регулятор напряжения берет на себя малую часть выходного переменного напряжения и конвертирует его в постоянный ток. Регулятор напряжения затем подает постоянный ток на вторичную обмотку в статоре, известному как возбудитель обмотки (или обмотка задающего генератора).
(2) Возбудитель обмотки: изменение постоянного тока в переменный – возбудитель обмотки функционирует так же, как и основная обмотка статора и генерирует небольшое количество переменного тока. Возбудитель обмотки связан с таким понятием как вращающийся выпрямитель тока.
(3) Вращающийся выпрямитель тока: изменение переменного тока в постоянный – он выпрямляет переменный ток, который генерируется возбудителем обмотки, и конвертирует его в постоянный ток. Этот постоянный ток в свою очередь подается на ротор для создания электромагнитного поля в дополнение к вращающемуся магнитному полю ротора.
(4) Ротор: изменение постоянного тока в переменное напряжение – ротор индуцирует большое количество переменного напряжения через обмотку статора, которую генератор производит как большое количество выходного переменного напряжения.

Этот цикл происходит до тех пор, пока генератор начинает вырабатывать выходное напряжение, соответствующее его полной работоспособности. Когда производительность (или выходная мощность) генератора увеличивается, регулятор напряжения вырабатывает меньше постоянного тока. Если генератор достигает полной рабочей мощности, регулятор напряжения достигает состояния равновесия и вырабатывает достаточно постоянного тока для поддержания выходной мощности генератора на полном рабочем уровне.

При добавлении нагрузки на электростанцию, его выходное напряжение немного уменьшается. Это побуждает регулятор напряжения начать действовать. Цикл продолжается до тех пор, пока выходная мощность генератора не увеличиться до ее первоначальной работоспособности.

(5) Система выхлопа и охлаждения двигателя электростанции

(а) Система охлаждения электрогенератора
Продолжительное использование миниэлектростанции приводит к тому, что различные его компоненты нагреваются. Поэтому в таком случае необходимо иметь охлаждающую и вентиляционную систему для прекращения нагрева. Вода иногда используется как охлаждающая жидкость для генераторов, но это ограничивается определенными ситуациями, например, когда у вас маленький генератор для дачи или городских условий или очень большой генератор около 2250 кВт и т.д.
Водород иногда может использоваться как охладитель для обмотки статора в больших электростанциях, так как он более эффективно поглощает тепло. Водород убирает тепло от генератора и переносит его через теплообменник во вторичный контур охлаждения, который имеет деминирализованную воду как охлаждающая жидкость. Вот почему рядом с большими генераторами и маленькими электростанциями всегда находится большая охлаждающая башня (или стояк). Для всех других использований, как на предприятии, так и в жилых условиях, стандартный радиатор и вентилятор устанавливаются на генератор и работают в основном как охлаждающая система. Очень важно проверять уровень охлаждения генератора каждый день. Охлаждающая система и помпа с неочищенной водой должны промываться каждые 600 часов и теплообменник также должен очищаться каждые 2400 часов работы мини генератора. Генератор должен быть помещен в открытую и проветриваемую область. По национальным правилам установки оборудования устанавливается, что минимальное расстояние по сторонам генератора должно быть равно 3 футам для обеспечения свободного потока свежего воздуха.

(b) Система выхлопа
 Отработаный газ, выпущенный генератором, содержит в себе высокотоксичные химикаты, с которые нужно надлежащим образом отвести. Поэтому необходимо установить соответствующую вытяжную систему для ликвидации отработаных газов. Иногда люди даже и не думают об этом, хотя отравление угарным газом остается одним из самых распространенных случаев смертей. Вытяжные трубы чаще всего изготавливаются из чугуна, кованого железа или стали. Они должны быть автономными и не должны поддерживаться двигателем генератора. Чаще всего выхлопные трубы прикрепляются к двигателю с использованием гибких соединителей для минимизации вибраций и предотвращения разрушения вытяжной системы генератора. Вытяжные трубы заканчиваются на открытом воздухе и ведут от дверей, окон и других открывающихся приспособлений, к дому или другому строению. Вы должны быть уверены, что вытяжная система вашего генератора не соединена с другим оборудованием.

(6) Система смазки

Так как генератор состоит из движущихся частей в его двигателе, необходимо смазывание для обеспечения длительности срока службы и плавной обработки на долгое время. Двигатель мини-электростанции смазывается маслом, которое находится в помпе. Необходимо проверять уровень смазывающего масла каждые 8 часов работы генератора. Кроме этого в проверке нуждается любая утечка масла и его изменения каждые 500 часов работы бензогенератора.

(7) Зарядное устройство

Запуск генератора изначально производится от аккумулятора. Зарядное устройство сохраняет батарею генератора заряженной, снабжая ее точным «плавающим» напряжением. Если такое напряжение очень низкое, батарея останется незаряженной. Если напряжение очень высокое, оно сократит срок работы батареи. Зарядные устройства обычно изготавливаются из нержавеющей стали для предотвращения коррозии. Также такие устройства полностью автоматизированы и не требуют каких-либо корректировок или изменений в параметрах. Постоянное выходное напряжение зарядного устройства устанавливается на 2.33 Вольт на ячейку, что является точным напряжением для свинцово-кислотной батареи. Зарядное устройство имеет отдельное постоянное напряжение, что препятствует нормальному функционированию электрогенератора.

(8) Панель управления электростанцией

Это пользовательский интерфейс портативной электростанции и он содержит положения об элементах управления. Разные производители предлагают разные панели управления для генераторов. Описание некоторых из них рассмотрим подробней.
(а) электрическое включение и выключение – такие панели управления автоматически включают ваш генератор во время прекращения подачи электроэнергии, следят за электростанцией во время ее работы и автоматически выключают ее, когда она больше не нужена.
(b) механическое устройство прибора (датчик) – различные приборы указывают на важные параметры, таки как давление масла, температура охлаждения, напряжение батареи, скорость вращения двигателя и длительность работы. Непрерывный контроль таких параметров позволяет автоматически выключить генератор, если один из них превысит свои показатели.
(с) датчики мини генератора – панель управления также имеет датчики для измерения выходного тока и напряжения и рабочей частоты.
(d) другие виды контроля – фазовый селекторный переключатель, переключатель частоты, и переключатель управления двигателем (ручной режим или авто режим) и др.

(9) Рама / Корпус

Все генераторы, переносные или стационарные, имеют установленную под заказ раму или корпус, который обеспечивает основную поддержку.

Использование генераторов для промышленного и бытового применения

Хотя основной принцип работы генерирования электроэнергии остается практически одинаковым для всех генераторов, механизм включения питания устройства при использовании электрической мощности, отличается в разных системах.

Переносной генератор

Такие генераторы обычно используются для бытовых целей, когда нужно подключить несколько домашних приборов во время отключения подачи электроэнергии или на строительных площадках, где отсутствует источник электрической энергии и необходимо подключить различные строительные приборы. В таких случаях обычно необходима мощность электрогенератор по крайней мере 4 кВт.

Использование удлинителя:
Одним из наиболее экономичных путей является обеспечение электроснабжения во время отсутствия подачи электроэнергии через использование удлинителя для прямого соединения переносного генератора с теми устройствами, которые вы хотите подключить.
Использование сетевого переключателя:
Безопасным путем при использовании переносного генератора для дома является использование сетевого переключателя мощности, который установлен и соединен с основной электрической сетью вашего дома. Такой выключатель способен переключаться от основного источника питания, зачастую это городская электросеть, к вторичному или даже третичному источнику питания, такому как генератор, когда питание от основного источника прерывается. Ручные переключатели работают через непосредственное управление или через использование удаленного пульта управления. Во время отсутствия электроэнергии переключатель перекидывает питание от второстепенных источников питания и подключает ее к генератору.
В таких случаях мини-генератор может быть присоединен к панели через удлинитель. Электрическая мощность от генератора может подаваться через основной автоматический выключатель и использоваться для необходимых областей. Критические и некритические электроприборы могут быть сгруппированы индивидуально таким образом, что переносный минигенератор будет обслуживать только необходимые приборы. Изолируя линию питания от питания генератора, вы также устраняете риск «обратной связи». Такой является поток электрической мощности от миниэлектростанции в линию питания, что может быть фатальным для электриков, работающих над линией питания во время отсутствия электроэнергии.

Резервный генератор

Переносные генераторы не практичны, так как они могут обслуживать только несколько приборов. Аварийная резервная система может использоваться для поставки мощности на весь дом, а не только на отдельные приборы, и может даже сохранять рабочими кондиционеры во время отсутствия электроэнергии. Также вы можете выбрать меньшие резервные блоки для обеспечения работы только некоторых приборов, таких как холодильник, свет и вентиляторы. Обычно такие устройства колеблются в потреблении от 6 кВт до 40 кВт.

Использование автоматического ввода резерва:
Резервные генераторы обычно устанавливаются вне дома и подсоединяются к основной электрической сети через автоматический переключатель. Система автоматически возобновляет питание в доме в пределах 20 секунд после отключения такого питания без какого-либо ручного вмешательства.

Коммерческий резервный генератор / Промышленные электростанции

Промышленные генераторы используются на коммерческих предприятиях, таких как офисы, производственные фабрики, добыча полезных ископаемых, больницы и др., которые просто не могут позволить себе риск нарушения непрерывности работы во время отсутствия электроэнергии. Зачастую промышленные электростанции – это стационарная установка, которая производит от 50 до 200 кВт мощности. Большинство маленьких и бытовых генераторов являются однофазными (120 Вольт), но коммерческие генераторы практически всегда трехфазные (120, 240 или 480 Вольт).

Использование автоматического ввода резерва:
Также как и бытовые резервные мини генераторы, коммерческие резервные электростанции подключены к электрической сети здания через автоматический переключатель и активизируются автоматически во время отсутствия электроэнергии. Они специально сконструированы так, что переключение между первичным и вторичным источником питания занимает долю секунды и позволяет без замедлений обеспечивать необходимые устройства электроэнергией.

Google

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

Принцип работы генерирующего устройства

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

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

Перейти в каталог генераторного оборудования:

Основные элементы электростанции


Как устроен генератор переменного тока?

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

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

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

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

Факторы, влияющие на эффективность работы синхронного генератора:

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

Двигатель

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

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

Система подачи топлива

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

Характеристики системы:

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

Регулятор напряжения AVR

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

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

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

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

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


Установка выхлопа и охлаждения двигателя электростанции

Включает в себя:

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

Система смазки

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

Зарядное устройство

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

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

Панель управления

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

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

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

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

Рама / Корпус

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

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

Как работает электрический генератор — ООО «УК Энерготехсервис»

Компания «Cистемотехника» занимается производством и продажей энергетического оборудования.

Оказываем комплексные услуги по поставке, монтажу и обслуживанию систем бесперебойного электроснабжения по оптимальным ценам в Москве.

Работа электрогенерирующего оборудования основывается на принципе конвертации механической энергии, получаемой из внешнего источника, в электроэнергию. Иными словами, устройство не вырабатывает самостоятельно электричество.

Происходит усиление движения возникающих в проводах его обмотки электрических зарядов, которые проходя через внешнее кольцо циркуляции, отдают свою энергию.

В результате на выходе образуется электрический ток, который и поступает в сеть от электростанции.

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

Перейти в каталог генераторного оборудования:

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

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

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

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

Факторы, влияющие на эффективность работы синхронного генератора:

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

Двигатель

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

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

Система подачи топлива

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

Характеристики системы:

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

Регулятор напряжения AVR

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

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

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

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

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

Установка выхлопа и охлаждения двигателя электростанции

Включает в себя:

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

Система смазки

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

Зарядное устройство

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

Изготавливается зарядное устройство из нержавеющей стали, чтобы увеличить срок службы модуля. Его работа полностью автоматизирована и не требует вмешательства в параметры.

Постоянное напряжение на выходе определяется на уровне на 2.33 Вольт на ячейку.

Зарядное устройства обладает отдельным постоянным напряжением, которое может привнести сбои в нормальное функционирование электрооборудования.

Панель управления

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

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

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

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

Рама / Корпус

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

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

Генераторы тока: переменного и постоянного

Отсутствие электричества сегодня не становится проблемой как в быту, так и в промышленности. Широкий ассортимент генераторов тока позволяет решить проблему быстро, с минимальными трудозатратами. Резервные источники питания незаменимы в современной реальности — всему нужна электроэнергия.

Гарантии, что подачу электроэнергии не прекратят в самый неподходящий момент – не может дать ни она организация.

Поэтому резервная электростанция на базе генератора постоянного или переменного тока  — важное, а зачастую незаменимое оборудование, которое обеспечивает непрерывность производства, комфорт в бытовой сфере, безопасность и непрерывность технологических процессов.

Что такое генератор тока

Когда нет электрической энергии, требуется получить её из другого источника. Наши предки, например, использовали силу ветра, течения рек. Впрочем, сегодня подобную энергию применяют, если не жалко времени и сил на возведение плотин и ветряков.

Генераторы тока стандартно «работают» на топливе, за счет вращения обмотки в магнитном поле преобразовывая механическую энергию вращения в электричество. Ток возникает в замкнутом контуре, протекает по обмоткам, когда к электростанции подключается потребитель — именно так работает генератор тока.

В зависимости от того, как вращается магнитное поле (при неподвижном или подвижном проводнике) различают два типа этих электрических машин — генераторы постоянного или переменного тока.

В чем разница между постоянным и переменным током

Вспоминаем уроки физики. Электроток — заряженные микрочастицы, которые «бегут» в определенном направлении. У постоянного тока частицы движутся по прямой, в одном направлении от минуса к плюсу. У переменного движение электронов идет по синусоиде с определенной частотой (полярность между проводами меняется несколько раз за заданный промежуток времени).

Разница между движением заряженных частиц заложена в принцип работы генераторов электрического тока. Для простого обывателя можно сказать так: в розетке — переменный, в батарейке — постоянный. В качестве частного случая, с очень большим упрощением, можно сказать так: всё что с напряжением до 48 Вольт — всё постоянный, всё что от 100 до 500 Вольт — переменный.

Автор статьи и специалисты Mototech прекрасно осведомлены о том, что и постоянный ток может иметь практически любое напряжение (например, 380 Вольт на шине постоянного тока в ИБП), так же как и переменный ток для узких задач. 

В чем конструктивная разница между генераторами

Несмотря на то, что конечный результат работы электростанций один — потребитель получает электроэнергию, методы преобразования механической энергии в электродвижущую силу и электричество различаются. Элементы (комплектующие) также отличны.

Особенности конструкции генераторов переменного тока

Электростанция такого типа состоит из:

  • Внешней силовой рамы, изготовленной из высокопрочных сплавов. Корпус рассчитан на интенсивную нагрузку, возникающую при передаче магнитного потока от полюса к полюсу. Проще говоря: чугунный кожух не «пробивается» разрядами тока.
  • Магнитных полюсов, закрепленные на корпусе болтами или шпильками. На «плюс» и «минус» монтируется обмотка.
  • Статора. Остов с катушкой возбуждения изготавливают из ферромагнитных материалов, на сердечнике устанавливают магнитные полюса, которые и образуют магнитное поле.
  • Вращающегося ротора (якоря). Задача магнитопровода — снизить вихревые токи и повысить КПД генератора постоянного тока.
  • Коммутационного узла, оснащенного щетками (обычно изготовленными из графита) и коллекторными пластинами из меди.

Полюсов может быть несколько (число минусов и плюсов всегда идентично). Поэтому сегодня потребитель может купить электростанцию необходимой мощности и обеспечить электричеством как дом, так и промышленный объект.

Особенности конструкции генератора переменного тока

Конструктивной разницы в статоре и роторе между устройствами постоянного и переменного тока нет. Практически идентичны и силовые рамы. Существенное отличие в комплектации коммуникационного узла. Каждый выход механизма помимо щеток оснащен токопроводящими кольцами. «Закольцованный» ток движется по синусоиде и несколько раз в секунду достигает пика мощности. По типу устройства, характеристикам и принципу работы современные генераторы переменного тока делятся на синхронные и асинхронные.

Специфика синхронного устройства: скорость вращения ротора равна скорости вращения магнитного поля в рабочем зазоре.

Асинхронным машинам характерны:

  • отсутствие электрической связи с ротором;
  • вращение якоря под воздействием остаточного механизма статора;
  • измененная электрическая нагрузка на статоре.

Такие агрегаты могут быть однофазными и трехфазными.

Принцип работы генератора постоянного тока

Простейший  по конструкции генератор работает следующим образом:

  • Рамка вращается вокруг оси, расположенная на корпусе обмотка регулярно проходит через «минус» и «плюс» полюсов.
  • Каждый раз при достижении разнополюсных точек, происходит смена направления тока на противоположное.
  • Выходной цепи благодаря полукольцу, расположенному на коллекторном узле, создается постоянный ток.
  • С помощью щеток с положительного или отрицательного полюса снимается потенциал и по схеме передается потребителю.

Такая схема работает в простейшей конструкции, с одним плюсом и минусом, если положительных/отрицательных точек больше, ЭДС и ориентировочное количество электроэнергии рассчитываются по формуле.

К преимуществам генераторов постоянного тока относят:

  • небольшой вес и компактность агрегата;
  • возможность использовать в экстремальных условиях;
  • отсутствие потерь, связанных с вихревыми токами.

Минус: на большую мощность при использовании устройств такого типа рассчитывать не стоит.

Принцип работы генератора переменного тока

Устройства такого типа преобразуют механику в электроэнергию, вращая проволочную катушку в магнитном поле. Ток вырабатывается, когда силовые линии пересекают обмотку. До тех пор, пока магнитное поле соприкасается с проводником, в нем индуцируется электроток. Идентичный принцип действует и в случае, если рамка вращается относительно магнита, пересекая силовые линии.

Основные достоинства генераторов переменного тока

В электростанциях с синусоидальной подачей тока отсутствует реактивная мощность. То есть весь запас электроэнергии (с вычетом потерь на проводах) расходуется на нужды потребителя, а не на поддержание работоспособности устройства.

Плюсами использования генераторов переменного тока являются:

  • большая выходная мощность при одинаковых габаритах устройств постоянного и переменного тока;
  • выработка электроэнергии на низких скоростях вращения ротора;
  • проще конструкция и схема, соответственно, меньше узлов, нуждающихся в техобслуживании и ремонте;
  • конструкция токосъемного узла отличается большей надежностью;
  • больше эксплуатационный ресурс и меньше эксплуатационные затраты.

Дополнительное преимущество: агрегаты с трехфазным питанием можно использовать для питания высоковольтных потребителей.

Где применяются генераторы постоянного и переменного тока

Оба вида генераторов популярны в бытовой и промышленной сфере. Станции постоянного тока нашли применение в сфере транспорта. Так, в трамваях, троллейбусах обычно установлены двигатели, работающие на постоянном токе. Низковольтные устройства незаменимы для питания систем освещения в местах, где нет доступа к централизованной подачи электроэнергии.

Например, на борту самолетов. Если большая мощность — не основополагающая характеристика электростанции, то генераторы постоянного тока отлично справятся с питанием оборудования в учебных, медицинских учреждениях, лабораториях. Полноценные дизельные электростанции постоянного тока используются на аэродромах для зарядки и питания бортовых систем летной техники.

 

Электростанции переменного тока необходимы практически для всего остального. 99% того, что питается от централизованной сети — это устройства переменного тока. Соответственно, аварийное питание этих объектов так же должно осуществляться от соответствующего оборудования. 

Мototech специализируется на продаже электростанций различного типа. Поможем выбрать оптимальный вариант электростанции мощностью от 5 до 6000 кВА и конечно же, это будут электростанции переменного тока.

Мы обеспечим сопроводительные строительные и электромонтажные работы, грамотную пуско-наладку и обслуживание устройств.

С клиентами работают сотрудники с энергетическим образованием, поэтому квалифицированную информацию, ответы на вопросы и правильные расчеты характеристик в соответствии с вашими потребностями гарантируем.

Принцип работы генератора переменного и постоянного тока

Как известно, при прохождении тока через проводник (катушку) образуется магнитное поле. И, наоборот, при движении проводника вверх-вниз через линии магнитного поля возникает электродвижущая сила.

Если движение проводника медленное, то соответственно возникающий электрический ток будет слабым.

Значение тока прямо пропорционально напряженности магнитного поля, числу проводников, и соответственно скорости их движения.

Простейший генератор тока состоит из катушки, изготовленной в виде барабана, на которую намотана проволока. Катушка крепится на валу. Барабан с проволочной обмоткой еще называют якорем.

генератор тока

Для снятия тока с катушки, конец каждого провода припаивается к токособирающим щеткам. Эти щетки должны быть полностью изолированы друг от друга.

Электрический мотор

Генератор переменного тока

генератор переменного тока

При вращении якоря вокруг своей оси происходит изменение электродвижущей силы. Когда виток поворачивается на девяносто градусов сила тока максимальная. При следующем повороте падает к значению нуля.

генератор переменного тока

Полный оборот витка в генераторе тока создает период тока или, другими словами, переменный ток.

Генератор постоянного тока

Генератор постоянного тока

Для получения постоянного тока используется переключатель. Он представляет собой разрезанное кольцо на две части, каждая из которых присоединена к разным виткам якоря. При правильной установке половинок кольца и токособирающих щеток, за каждый период изменения силы тока в устройстве, во внешнюю среду будет поступать постоянный ток.

Генератор постоянного тока

Крупный промышленный генератор тока имеет неподвижный якорь, именуемый статором. Внутри статора вращается ротор, создающий магнитное поле.

Обязательно прочитайте статьи про автомобильные генераторы:

В любом автомобиле есть генератор тока, работающий при движении машины для питания электрической энергией аккумулятора, систем зажигания, фар, радиоприемника и т.д. Обмотка возбуждения ротора является источником магнитного поля. Для того чтобы магнитный поток обмотки возбуждения подводился без потерь к обмотке статора, катушки помещают в специальные пазы стальной конструкции.

автомобильный генератор тока

Таким образом, генератор тока является современным устройством, способный преобразовывать энергию механического движения в электрическую.

IT News

Дата Категория: Физика

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.

Как работает электрогенератор

Электрогенератор – один из составляющих элементов автономной электростанции, а также многих других. По сути, он и является самым важным элементом, без которого невозможна выработка электрической энергии. Электрогенератор преобразует вращательную механическую энергию в электрическую. Принцип его действия основан на так называемом явлении самоиндукции, когда в проводнике (катушке), двигающемся в силовых линиях магнитного поля возникает электродвижущая сила (ЭДС), которую можно (для лучшего понимания вопроса) назвать электрическим напряжением (хотя это и не одно и то же).

Составными частями электрического генератора являются магнитная система (в основном используются электромагниты) и система проводников (катушек).

Первая создает магнитное поле, а вторая, вращаясь в нем, преобразует его в электрическое. Дополнительно в генераторе есть еще и система отвода напряжения (коллектор и щетки, соединение катушек определенным образом).

Она собственно связывает генератор с потребителями электрического тока.

Получить электроэнергию можно и самому, проведя самый простейший опыт. Для этого нужно взять два разнополюсных магнита или повернуть два магнита разными полюсами друг к другу, и поместить между ними металлический проводник в виде рамки. К ее концам подключить небольшую (слабомощную) электрическую лампочку.

Если рамку начать вращать в ту или другую сторону, лампочка начнет светится, то есть на концах рамки появилось электрическое напряжение, а через ее спираль потек электрический ток.

Точно также происходит в электрогенераторе, стой лишь разницей, что в электрогенераторе более сложная система электромагнитов и намного сложнее катушка из проводников, обычно медных.

Электрогенераторы различаются как по типу привода, так и по виду выходного напряжения. По типу привода, который приводит его в движение:

  • Турбогенератор – приводится в движение при помощи паровой турбины или газотурбинного двигателя. В основном используются на больших (промышленных) электростанциях.
  • Гидрогенератор – приводится в движение при помощи гидравлической турбины. Применяется также на больших электростанциях, работающих посредством движения речной и морской воды.
  • Ветрогенератор – приводится в движение при помощи энергии ветра. Используется как в маленьких (частных) ветряных электростанциях, так и в больших промышленных.
  • Дизель-генератор и бензо-генератор приводятся в движение соответственно дизельным и бензиновым двигателем.

По виду выходного электрического тока:

  • Генераторы постоянного тока – на выходе получаем постоянный ток.
  • Генераторы переменного тока. Бывают однофазные и трехфазные, с однофазным и трехфазным выходным переменным током соответственно.

Различные типы генераторов имеют свои конструктивные особенности и практически несовместимые узлы. Объединяет их лишь общий принцип создания электромагнитного поля путем взаимного вращения одной системы катушек относительно другой либо относительно постоянных магнитов. Ввиду этих особенностей ремонт генераторов или их отдельных компонентов под силу только квалифицированным специалистам.

Электрические генераторы

Генераторы — электрические машины производящие электроэнергию

Электрогенераторы — это электрические машины, преобразующие механическую энергию в электрическую энергию.

Действие электрических генераторов основано на принципе электромагнитной индукции: в проводе, движущемся в магнитном поле, наводится электродвижущая сила — ЭДС. 

Электрические генераторы могут производить как постоянный, так и переменный ток. Слово генератор (generator) переводится с латыни как производитель.

Известными поставщиками генераторов на мировой рынок являются такие компании как: Mecc Alte, ABB, General Electric (GE), Siemens AG.

Электрические  генераторы постоянного тока 

Долгое время электрические генераторы постоянного тока были единственными типом источника электроэнергии.

В обмотке якоря генератора постоянного тока индуктируется переменный ток, который преобразуется в постоянный ток электромеханическим выпрямителем — коллектором. Однако процесс выпрямления тока коллектором связан с повышенным износом коллектора и щеток, особенно при большой частоте вращения якоря генератора.

1– коллектор; 2 – щетки; 3 – магнитные полюса; 4 – витки; 5 – вал; 6 – якорь 

Генераторы постоянного тока различают по характеру их возбуждения — независимого возбуждения и самовозбуждением.

В генераторах с электромагнитным возбуждением обмотка возбуждения, располагаемая на главных полюсах, подключается к независимому источнику питания.

Генераторы с магнитоэлектрическим возбуждением возбуждаются постоянными магнитами, из которых изготовляются полюсы машины.

Генераторы постоянного тока находят применение в тех отраслях промышленности, где по условиям производства предпочтительным является постоянный ток — на предприятиях металлургической и электролизной промышленности, на транспорте, судах и др. Генераторы постоянного тока используются на электростанциях в качестве возбудителей синхронных генераторов и источников постоянного тока.

Мощность генераторов постоянного тока может достигать десятка мегаватт.

Генераторы переменного тока

Генераторы переменного тока позволяют получать большие токи при достаточно высоком напряжении. В настоящее время имеется несколько типов индукционных генераторов.

Они состоят из электромагнита или постоянного магнита, создающие магнитное поле, и обмотки, в которой индуцируется переменная ЭДС. 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 через каждый виток. 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. Этим обеспечивается наибольшее значение потока магнитной индукции. В больших промышленных генераторах вращается электромагнит, который является ротором, в то время как обмотки, в которых наводится ЭДС, уложены в пазах статора и остаются неподвижными.

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. 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 же валу.

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.

Обмотки возбуждения синхронных генераторов бывают двух типов: с явнополюсными и неявнополюсными роторами. В генераторах с явнополюсными роторами полюса, несущие обмотки возбуждения, выступают из индуктора.

Генераторы такого типа рассчитаны на сравнительно низкие частоты вращения, для работы с приводом от поршневых паровых машин, дизельных двигателей, гидротурбин. Паровые и газовые турбины используются для привода синхронных генераторов с неявнополюсными роторами.

Ротор такого генератора представляет собой стальную поковку с фрезерованными продольными пазами для витков обмотки возбуждения, которые обычно выполняются в виде медных пластин.

Витки закрепляются в пазах, а поверхность ротора шлифуется и полируется для снижения уровня шума и потерь мощности, связанных с сопротивлением воздуха.

Обмотки генераторов по большей части делают трехфазными — на выходных зажимах генератора вырабатываются три синусоидальных напряжения переменного тока, поочередно достигающих своего максимального амплитудного значения. В механике редко встречается подобное сочетание движущихся частей, которые могли бы порождать энергию столь же непрерывно и экономично.

Мощные синхронные генераторы охлаждаются водородом. 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. 

Дополнительная тематическая информация: турбогенераторы

«Как работает генератор переменного тока?» – Яндекс.Кью

Генератор переменного тока 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.

Электроны 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, 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.

Асинхронный двигатель состоит из статора — неподвижной части в которой крепится одна часть намоток(катушек) из проводов и ротора — подвижная часть, вал на котором крепится вторая часть намоток.

Намотки на валу к электросети не подключаются, а намотки статора подключается к электросети переменного тока. При появлении тока в катушках статора создаётся магнитное поле, а за счёт того, что ток переменный, магнитное поле изменяется. Из-за этого изменения возникают магнитные потоки, действующие на ротор, заставляющие его вращаться.

Прочитать ещё 1 ответУчёный, педагог, аспирант, ведущий инженер в области радиосвязи

Принцип работы достаточно простой.

В трансформаторе первичная и вторичная катушки соединены сердечником, первичная катушка находится в зарядке и создаёт изменяющееся магнитное поле которое возбуждает эдс (электричество) во второй катушке которое после некоторых преобразований поступает на аккумулятор вашего устройства.

Во времена всеобщей лжи говорить правду — это экстремизм

В моменты торможения основной двигатель электромобиля работает в режиме рекуперации, то есть отдаёт энергию обратно на аккумулятор.

Эта технология придумана далеко не вчера, такое же было и в гибридных авто и даже в электричках это используется. Уже десятки лет электрички тоже отдают энергию обратно в сеть, при торможении. Генератор не нужен, он лишь снизит общий КПД системы, отнимая мощность двигателя.

Таким образом, основной движок как раз и работает в режиме генератора лишь тогда, когда это имеет смысл.

Прочитать ещё 35 ответов

Магнитное поле состоит из виртуальных фотонов магнитного типа. Работает очень просто. Виртуальный фотон, попадая в объект, который способен его поглотить, передаёт этому объекту соответствующие энергию, импульс, момент импульса.

Именно так передаётся энергия от первичной обмотки трансформатора ко вторичной обмотке.

к.п.н., широкий круг интересов

Энергия — физическая величина, характеризующая состояние системы, общая количественная мера движения и взаимодействия всех видов материи. Если на физическую систему воздействовать силой, то энергия системы меняется.

Физическая величина «работа» является мерой действия силы, мерой изменения энергии системы. В результате совершения работы могут меняться потенциальная, кинетическая, внутренняя и другие виды энергии.

Например, если деформировать пружину, меняется ее потенциальная энергия, при этом совершается работа по деформации пружины. Когда меняется скорость автомобиль, меняется его кинетическая энергия в результате совершения работы газов горючей смеси в цилиндре.

Если сжать газ, меняется его внутренняя энергия в результате совершения работы по сжатию газа. Электрического тока в проводнике возникает в результате совершения работы сторонними силами в источнике тока и т.д. Совершение работы не является единственным способом изменения энергии системы.

Она может меняться также в результате передачи энергии другой системе. Но в целом энергия не возникает из ничего и не исчезает, она может только переходить из одной формы в другую, передаваться от одной системы другой.

Прочитать ещё 1 ответ

Индукционный генератор — Induction generator

Асинхронный генератор или асинхронный генератор представляет собой тип переменного тока (AC) электрический генератор , который использует принципы асинхронных двигателей для производства электроэнергии. Индукционные генераторы работают механически поворачивая их роторы быстрее , чем синхронная скорость.

Регулярный асинхронный двигатель переменного тока , как правило , может быть использован в качестве генератора, без каких — либо внутренних модификаций.

Асинхронные генераторы могут быть использованы в таких приложениях, как мини — гидро — электростанции, ветровые турбины, или в снижении газовых потоков высокого давления с более низким давлением, потому что они могут восстановить энергию с относительно простого управления.

Асинхронный генератор , как правило , получает энергию возбуждения от электрической сети. Из — за этого, индукционные генераторы не может , как правило , « черный старт » система распределения обесточено. Иногда, однако, они самовозбуждение с помощью конденсаторов поэтапной коррекции.

Принцип действия

Асинхронный генератор вырабатывает электрическую энергию , когда его ротор включается быстрее , чем синхронная скорость . Для типичного четыре-полюсного двигателя (две пары полюсов на статоре) , работающего на частоте 60 Гц электрической сети с, синхронная частота вращения составляет 1800 оборотов в минуту (RPM).

Же четыре-полюсный двигатель работает на сетке 50 Гц будет иметь синхронную скорость 1500 оборотов в минуту. Двигатель обычно оказывается немного медленнее , чем синхронная скорость; разница между синхронной и рабочей скорости, называется «проскальзывание» и обычно выражается в процентах от синхронной скорости.

Например, двигатель работает при 1450 оборотов в минуту , который имеет синхронной скорости 1500 оборотов в минуту работает на листке + 3,3%.

При нормальной работе двигателя, вращение потока статора быстрее , чем вращение ротора. Это вызывает поток статора для индукции ротора токи, которые создают поток ротора с магнитной полярности , противоположной статора. Таким образом, ротор валяется позади потока статора, с токами в роторе , индуцированной на частоте скольжения.

В процессе работы генератора, первичный двигатель (турбину или двигатель) приводит в движение ротор выше синхронной скорости (отрицательный) скольжения.

Поток статора все еще индуцирует тока в роторе, но так как противостоящий поток ротора теперь резки катушки статора, активный ток в катушках статора и двигатель в настоящее время работает как генератор, посылая энергию назад к электрической сети.

возбуждение

Эквивалентная схема индукционного генератора

Асинхронная машина требует извне подаваемого тока якоря. Поскольку поле ротора всегда отстает от статора поля, индукция машина всегда «потребляет» реактивную мощность , независимо от того, является ли он работает в качестве генератора или двигателя.

Источник тока возбуждения намагничивающего потока (реактивная мощность) для статора все еще требуется, чтобы вызвать ток ротора. Это может подаваться от электрической сети или, как только он начинает получать энергию от самого генератора.

Асинхронная машина может быть запущена заряжая конденсаторы с источником постоянного тока, в то время как генератор, как правило, обращаются на уровне или выше порождающих скорости. После того, как источник постоянного тока удален конденсаторы будут обеспечивать ток намагничивания, необходимый для начала производства напряжения.

Асинхронная машина, которая в последнее время работает также может самопроизвольно напряжения и ток из-за остаточный магнетизм, оставшимся в ядре.

активная мощность

Активная мощность доставлены в линии пропорциональна скольжению выше синхронной скорости. Полная номинальная мощность генератора достигается при очень малых значениях скольжения (в зависимости от двигателя, как правило, 3%).

При синхронной скорости 1800 оборотов в минуту, генератор не будет производить никакой силы. Когда скорость движения увеличивается до 1860 оборотов в минуту (типичный пример), полный выходной мощности производится.

Если первичный двигатель не может производить достаточно энергии, чтобы полностью управлять генератором, скорость останется где-то между 1800 и 1860 диапазоном оборотов.

Требуемая емкость

Конденсаторная батарея должна предоставить реактивную мощность двигателя при использовании в автономном режиме. Реактивная мощность подается должна быть равна или больше , чем реактивная мощность , что машина обычно рисует при работе в качестве двигателя.

Крутящий момент против скольжения

Основные фундаментальные индукционных генераторов является преобразование между механической энергии в электрическую энергию. Это требует внешнего вращающего момента , приложенного к ротору , чтобы повернуть его быстрее , чем синхронной скорости.

Тем не менее, увеличение крутящего момента на неопределенный срок , не приводит к неопределенному увеличению выработки электроэнергии.

Вращающееся поле магнитного момент возбуждается от якоря работает , чтобы противодействовать движение ротора и предотвращение чрезмерной скорости из — за индуцированное движение в противоположном направлении.

По мере того как скорость вращения двигателя увеличивается счетчик крутящего момент достигает максимальное значение крутящего момента (опрокидывающий момент) , что она не может работать до тех пор , прежде чем рабочие условия становятся нестабильными. В идеале, индукционные генераторы лучше всего работают в стабильной области между состоянием без нагрузки и максимального крутящего момента области.

Максимальный ток сквозного

На практике и без учета этого понятия во внимание, многие пользователи безуспешно применить эти принципы к фактическому развертыванию.

Почти в каждом случае, при той же активной сеточного напряжения, сила, которая производит генератор больше, чем мощность он потребляет, когда он находится на двигателе, полностью нагруженном состоянии, его номинальной мощности.

Иногда различие в нескольких сгибах. Чем выше мощность приведет к более высокой силе тока.

Для длительной работы, и подразумевается в его гарантии, каждый двигатель имеет «максимальный ток сквозной». Это значение силы тока, то плотность тока , происходят от максимального сквозного тока свойства внутреннего медного провода магнита и комбинированной конфигурации их соединений.

Без открытия до единицы , чтобы исследовать внутреннюю установку медных проводов, а разделение мощности его номинальной мощности по его номинальному напряжению может дать пользователям некоторые чувства его значения (W / V = A, где W является его номинальной мощностью в Вт, в является его номинальным напряжением, и а представляет собой значение силы тока).

Таким образом, требование сделать блок генерировать больше энергии, чем это номинальное должно быть более внимательно изучить.

Сетка и автономные соединения

Типичные соединения при использовании в качестве автономного генератора

В индукционных генераторах, требуется реактивная мощность для установления воздушного зазора магнитного потока обеспечиваются конденсаторной батареей , подключенной к машине в случае автономной системы , так и в случае присоединения он привлекает реактивную мощность от сети , чтобы поддерживать его воздушный зазор поток. Для системы подключенных к сети, частота и напряжение на машине будут продиктованы электрической сетью, так как она очень мала по сравнению со всей системой. Для автономных систем, частота и напряжения являются сложной функцией параметров машины, емкость используется для возбуждения, а значение нагрузки и типа.

Пользы

Индукционные генераторы часто используются в ветровых турбинах и некоторых микро гидроэнергетических установок из — за их способность производить полезную мощность при различной частоте вращения ротора. Индукционные генераторы механически и электрически проще , чем другие типы генераторов. Кроме того, они более прочные, не требуя никаких щеток или коммутаторов .

Ограничения

Асинхронный генератор подключен к системе конденсатора может генерировать достаточную реактивную мощность для работы на своем собственном.

Когда ток нагрузки превышает возможности генератора для подачи как намагниченность реактивной мощности и мощности нагрузки генератор будет немедленно прекратить для производства электроэнергии.

Нагрузка должна быть удалена, и асинхронный генератор перезапускается либо с источником постоянного тока, или если он присутствует, остаточный магнетизм в ядре.

Асинхронные генераторы особенно пригодны для генерирующих станций ветра, как и в этом случае скорость всегда является переменным фактором. В отличие от синхронных двигателей, асинхронные генераторы в зависимости от нагрузки и не может использоваться только для управления частотой сетки. {2}}}}

Для машины, чтобы работать как асинхронный генератор, конденсатор банк должен поставить минимальные 4567/3 фазы = 1523 VAR на фазу. Напряжение на конденсаторе 440 В, поскольку конденсаторы соединены в треугольник.

Емкостный ток Ic = Q / Е = 1523/440 = 3,46
Емкостное реактивное сопротивление на фазу Xc = E / Ic = 127 Ом

Минимальная емкость на фазы:

C = 1 / (2 * π * F * Xc) = 1 / (2 * 3,141 * 60 * 127) = 21 мкФ.

  • Если нагрузка также поглощает реактивную мощность, конденсаторный банк должен быть увеличен в размере, чтобы компенсировать.
  • Prime скорость движителя должна быть использована для генерации частоты 60 Гц:
  • Как правило, скольжение должно быть похоже на значение полной нагрузки, когда машина работает в качестве двигателя, но отрицательной (работу генератора):

если Ns = 1800, можно выбрать N = Ns + 40 оборотов в минуту
Требуемая скорость простой двигатель N = 1800 + 40 = 1840 оборотов в минуту.

Смотрите также

Заметки

Рекомендации

  • Электрические машины, приводы и Power Systems , 4 — е издание, Теодор Wildi, Prentice Hall, ISBN  0-13-082460-7 , стр 311-314.

внешняя ссылка

  • Тестирование автономных и присоединенной асинхронный генератор

Генераторы тока: переменного и постоянного

Отсутствие электричества сегодня не становится проблемой как в быту, так и в промышленности. Широкий ассортимент генераторов тока позволяет решить проблему быстро, с минимальными трудозатратами. Резервные источники питания незаменимы в современной реальности — всему нужна электроэнергия. Гарантии, что подачу электроэнергии не прекратят в самый неподходящий момент – не может дать ни она организация. Поэтому резервная электростанция на базе генератора постоянного или переменного тока  — важное, а зачастую незаменимое оборудование, которое обеспечивает непрерывность производства, комфорт в бытовой сфере, безопасность и непрерывность технологических процессов.

Что такое генератор тока

Когда нет электрической энергии, требуется получить её из другого источника. Наши предки, например, использовали силу ветра, течения рек. Впрочем, сегодня подобную энергию применяют, если не жалко времени и сил на возведение плотин и ветряков. Генераторы тока стандартно «работают» на топливе, за счет вращения обмотки в магнитном поле преобразовывая механическую энергию вращения в электричество. Ток возникает в замкнутом контуре, протекает по обмоткам, когда к электростанции подключается потребитель — именно так работает генератор тока.
В зависимости от того, как вращается магнитное поле (при неподвижном или подвижном проводнике) различают два типа этих электрических машин — генераторы постоянного или переменного тока.

В чем разница между постоянным и переменным током

Вспоминаем уроки физики. Электроток — заряженные микрочастицы, которые «бегут» в определенном направлении. У постоянного тока частицы движутся по прямой, в одном направлении от минуса к плюсу. У переменного движение электронов идет по синусоиде с определенной частотой (полярность между проводами меняется несколько раз за заданный промежуток времени).

Разница между движением заряженных частиц заложена в принцип работы генераторов электрического тока. Для простого обывателя можно сказать так: в розетке — переменный, в батарейке — постоянный. В качестве частного случая, с очень большим упрощением, можно сказать так: всё что с напряжением до 48 Вольт — всё постоянный, всё что от 100 до 500 Вольт — переменный.

Автор статьи и специалисты Mototech прекрасно осведомлены о том, что и постоянный ток может иметь практически любое напряжение (например, 380 Вольт на шине постоянного тока в ИБП), так же как и переменный ток для узких задач.

В чем конструктивная разница между генераторами

Несмотря на то, что конечный результат работы электростанций один — потребитель получает электроэнергию, методы преобразования механической энергии в электродвижущую силу и электричество различаются. Элементы (комплектующие) также отличны.

Особенности конструкции генераторов переменного тока

Электростанция такого типа состоит из:

  • Внешней силовой рамы, изготовленной из высокопрочных сплавов. Корпус рассчитан на интенсивную нагрузку, возникающую при передаче магнитного потока от полюса к полюсу. Проще говоря: чугунный кожух не «пробивается» разрядами тока.
  • Магнитных полюсов, закрепленные на корпусе болтами или шпильками. На «плюс» и «минус» монтируется обмотка.
  • Статора. Остов с катушкой возбуждения изготавливают из ферромагнитных материалов, на сердечнике устанавливают магнитные полюса, которые и образуют магнитное поле.
  • Вращающегося ротора (якоря). Задача магнитопровода — снизить вихревые токи и повысить КПД генератора постоянного тока.
  • Коммутационного узла, оснащенного щетками (обычно изготовленными из графита) и коллекторными пластинами из меди.

Полюсов может быть несколько (число минусов и плюсов всегда идентично). Поэтому сегодня потребитель может купить электростанцию необходимой мощности и обеспечить электричеством как дом, так и промышленный объект.

Особенности конструкции генератора переменного тока

Конструктивной разницы в статоре и роторе между устройствами постоянного и переменного тока нет. Практически идентичны и силовые рамы. Существенное отличие в комплектации коммуникационного узла. Каждый выход механизма помимо щеток оснащен токопроводящими кольцами. «Закольцованный» ток движется по синусоиде и несколько раз в секунду достигает пика мощности. По типу устройства, характеристикам и принципу работы современные генераторы переменного тока делятся на синхронные и асинхронные.


Специфика синхронного устройства: скорость вращения ротора равна скорости вращения магнитного поля в рабочем зазоре.

Асинхронным машинам характерны:

  • Отсутствие электрической связи с ротором;
  • Вращение якоря под воздействием остаточного механизма статора;
  • Измененная электрическая нагрузка на статоре.

Такие агрегаты могут быть однофазными и трехфазными.

Принцип работы генератора постоянного тока

Простейший  по конструкции генератор работает следующим образом:

  • Рамка вращается вокруг оси, расположенная на корпусе обмотка регулярно проходит через «минус» и «плюс» полюсов.
  • Каждый раз при достижении разнополюсных точек, происходит смена направления тока на противоположное.
  • Выходной цепи благодаря полукольцу, расположенному на коллекторном узле, создается постоянный ток.
  • С помощью щеток с положительного или отрицательного полюса снимается потенциал и по схеме передается потребителю.

Такая схема работает в простейшей конструкции, с одним плюсом и минусом, если положительных/отрицательных точек больше, ЭДС и ориентировочное количество электроэнергии рассчитываются по формуле.


К преимуществам генераторов постоянного тока относят:

  • Небольшой вес и компактность агрегата;
  • Возможность использовать в экстремальных условиях;
  • Отсутствие потерь, связанных с вихревыми токами.

Минус: на большую мощность при использовании устройств такого типа рассчитывать не стоит.

Принцип работы генератора переменного тока

Устройства такого типа преобразуют механику в электроэнергию, вращая проволочную катушку в магнитном поле. Ток вырабатывается, когда силовые линии пересекают обмотку. До тех пор, пока магнитное поле соприкасается с проводником, в нем индуцируется электроток.
Идентичный принцип действует и в случае, если рамка вращается относительно магнита, пересекая силовые линии.

Основные достоинства генераторов переменного тока

В электростанциях с синусоидальной подачей тока отсутствует реактивная мощность. То есть весь запас электроэнергии (с вычетом потерь на проводах) расходуется на нужды потребителя, а не на поддержание работоспособности устройства.

Плюсами использования генераторов переменного тока являются:

  • Большая выходная мощность при одинаковых габаритах устройств постоянного и переменного тока;
  • Выработка электроэнергии на низких скоростях вращения ротора;
  • Проще конструкция и схема, соответственно, меньше узлов, нуждающихся в техобслуживании и ремонте;
  • Конструкция токосъемного узла отличается большей надежностью;
  • Больше эксплуатационный ресурс и меньше эксплуатационные затраты.

Дополнительное преимущество: агрегаты с трехфазным питанием можно использовать для питания высоковольтных потребителей.

Где применяются генераторы постоянного и переменного тока

Оба вида генераторов популярны в бытовой и промышленной сфере. Станции постоянного тока нашли применение в сфере транспорта. Так, в трамваях, троллейбусах обычно установлены двигатели, работающие на постоянном токе. Низковольтные устройства незаменимы для питания систем освещения в местах, где нет доступа к централизованной подачи электроэнергии. Например, на борту самолетов. Если большая мощность — не основополагающая характеристика электростанции, то генераторы постоянного тока отлично справятся с питанием оборудования в учебных, медицинских учреждениях, лабораториях. Полноценные дизельные электростанции постоянного тока используются на аэродромах для зарядки и питания бортовых систем летной техники. 

Электростанции переменного тока необходимы практически для всего остального. 99% того, что питается от централизованной сети — это устройства переменного тока. Соответственно, аварийное питание этих объектов так же должно осуществляться от соответствующего оборудования. 

Мototech специализируется на продаже электростанций различного типа. Поможем выбрать оптимальный вариант электростанции мощностью от 5 до 6000 кВА и конечно же, это будут электростанции переменного тока. Мы обеспечим сопроводительные строительные и электромонтажные работы, грамотную пуско-наладку и обслуживание устройств. С клиентами работают сотрудники с энергетическим образованием, поэтому квалифицированную информацию, ответы на вопросы и правильные расчеты характеристик в соответствии с вашими потребностями гарантируем.


Электрический генератор — Electric generator

Устройство, преобразующее другую энергию в электрическую.

US NRC изображение современного паротурбинного генератора (ПТГ).

В производстве электроэнергии , A — генератор представляет собой устройство , которое преобразует движущую силу ( механическая энергия ) в электрическую энергию для использования во внешнем контуре . Источники механической энергии включают паровые турбины , газовые турбины , водяные турбины , двигатели внутреннего сгорания , ветряные турбины и даже ручные кривошипы . Первый электромагнитный генератор, диск Фарадея , был изобретен в 1831 году британским ученым Майклом Фарадеем . Генераторы обеспечивают почти всю мощность электрических сетей .

Обратное преобразование электрической энергии в механическую осуществляется электродвигателем , а двигатели и генераторы имеют много общего. Многие двигатели могут иметь механический привод для выработки электроэнергии; часто они делают приемлемые ручные генераторы.

Терминология

Электромагнитные генераторы делятся на две большие категории: динамо-машины и генераторы переменного тока.

Механически генератор состоит из вращающейся части и неподвижной части:

Одна из этих частей генерирует магнитное поле, другая имеет проволочную обмотку, в которой изменяющееся поле индуцирует электрический ток:

Якорь может находиться либо на роторе, либо на статоре, в зависимости от конструкции, с катушкой возбуждения или магнитом на другой части.

История

Прежде чем была обнаружена связь между магнетизмом и электричеством , были изобретены электростатические генераторы . Они работали на электростатических принципах, используя движущиеся электрически заряженные ремни, пластины и диски, которые переносили заряд на электрод с высоким потенциалом. Заряд генерировался одним из двух механизмов: электростатической индукцией или трибоэлектрическим эффектом . Такие генераторы генерировали очень высокое напряжение и слабый ток . Из-за своей неэффективности и сложности изолирования машин, вырабатывающих очень высокое напряжение, электростатические генераторы имели низкие номинальные мощности и никогда не использовались для выработки коммерчески значимых количеств электроэнергии. Их единственное практическое применение заключалось в питании первых рентгеновских трубок , а затем и некоторых ускорителей атомных частиц .

Генератор диска Фарадея

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

Принцип действия электромагнитных генераторов был открыт в 1831–1832 годах Майклом Фарадеем . Принцип, позже названный законом Фарадея , заключается в том, что электродвижущая сила генерируется в электрическом проводнике, который окружает изменяющийся магнитный поток .

Он также построил первый электромагнитный генератор, названный диском Фарадея ; тип униполярного генератора , использующий медный диск, вращающийся между полюсами подковообразного магнита . Он производил небольшое постоянное напряжение .

Эта конструкция была неэффективной из — за отмены самостоятельно противотоков тока в областях диска , которые не находились под воздействием магнитного поля. В то время как ток индуцировался непосредственно под магнитом, он будет циркулировать в обратном направлении в областях, которые находятся вне влияния магнитного поля. Этот противоток ограничивал мощность, подаваемую на провода датчика, и вызывал избыточный нагрев медного диска. Более поздние униполярные генераторы решат эту проблему за счет использования массива магнитов, расположенных по периметру диска, чтобы поддерживать эффект постоянного поля в одном направлении тока.

Другим недостатком было то, что выходное напряжение было очень низким из-за единственного пути тока через магнитный поток. Экспериментаторы обнаружили, что использование нескольких витков провода в катушке может производить более высокие и полезные напряжения. Поскольку выходное напряжение пропорционально количеству витков, генераторы могут быть легко сконструированы для получения любого желаемого напряжения путем изменения количества витков. Проволочные обмотки стали основным элементом всех последующих конструкций генераторов.

Джедлик и явление самовозбуждения

Независимо от Фарадея, Аньос Йедлик в 1827 году 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. Это было также открытие принципа самовозбуждения динамо , который пришел на смену постоянным магнитам. Он также, возможно, сформулировал концепцию динамо-машины в 1861 году (до Сименса и Уитстона ), но не запатентовал ее, так как думал, что не был первым, кто это понял.

Генераторы постоянного тока

Эта большая сильноточная динамо — машина с ременным приводом вырабатывала 310 ампер при напряжении 7 вольт. Динамо-машины больше не используются из-за размера и сложности коммутатора, необходимого для приложений с высокой мощностью.

Катушка с проволокой, вращающаяся в магнитном поле, производит переменный ток (AC), который меняет направление при каждом повороте на 180 ° . Однако для многих ранних применений электроэнергии требовался постоянный ток (DC). В первых практических электрических генераторах, называемых динамо , переменный ток преобразовывался в постоянный с помощью коммутатора , набора вращающихся переключающих контактов на валу якоря. Коммутатор менял местами подключение обмотки якоря к цепи каждые 180 ° поворота вала, создавая пульсирующий постоянный ток. Одна из первых динамо-машин была построена Ипполитом Пикси в 1832 году.

Динамо был первым электрическим генератором , способным выдавать мощность для промышленности. Вулрич Электрический генератор 1844, в настоящее время в Thinktank, Бирмингем Музей науки , является самым ранним электрический генератор используется в промышленном процессе. Фирма Elkingtons использовала его для промышленного гальванического покрытия .

Современная динамо-машина, пригодная для использования в промышленности, была изобретена независимо сэром Чарльзом Уитстоном , Вернером фон Сименсом и Сэмюэлем Альфредом Варли . Варли получил патент 24 декабря 1866 года, в то время как Сименс и Уитстон объявили о своих открытиях 17 января 1867 года, последний представил доклад о своем открытии Королевскому обществу .

В «динамо-электрической машине» для создания поля статора использовались автономные катушки электромагнитного поля, а не постоянные магниты. Конструкция Уитстона была похожа на конструкцию Сименса, с той разницей, что в конструкции Сименса электромагниты статора были включены последовательно с ротором, но в конструкции Уитстона они были параллельны. Использование электромагнитов вместо постоянных магнитов значительно увеличило выходную мощность динамо-машины и впервые позволило выработать высокую мощность. Это изобретение привело к первому значительному промышленному использованию электричества. Например, в 1870-х годах Сименс использовал электромагнитные динамо-машины для питания электродуговых печей для производства металлов и других материалов.

Разработанная динамо-машина состояла из стационарной конструкции, обеспечивающей магнитное поле, и набора вращающихся обмоток, которые вращаются в этом поле. На более крупных машинах постоянное магнитное поле создается одним или несколькими электромагнитами, которые обычно называют катушками возбуждения.

Динамо-машины для генерации большой энергии сейчас редко можно увидеть из-за почти повсеместного использования переменного тока для распределения энергии. До внедрения переменного тока единственными средствами производства и распределения электроэнергии были очень большие динамо-машины постоянного тока. Переменный ток стал доминирующим из-за способности переменного тока легко преобразовываться в очень высокие напряжения и обратно, чтобы обеспечить низкие потери на больших расстояниях.

Синхронные генераторы (генераторы переменного тока)

Благодаря ряду открытий динамо-машина была заменена многими более поздними изобретениями, особенно генератором переменного тока , который был способен генерировать переменный ток . Обычно это синхронные генераторы (SG). Синхронные машины напрямую подключены к сети и должны быть правильно синхронизированы во время запуска. Более того, их привлекает особый контроль, повышающий стабильность энергосистемы.

Системы генерации переменного тока были известны в простых формах из первоначального открытия Майклом Фарадеем магнитной индукции электрического тока . Сам Фарадей построил первый генератор переменного тока. Его машина представляла собой «вращающийся прямоугольник», работа которого была гетерополярной — каждый активный проводник последовательно проходил через области, где магнитное поле было в противоположных направлениях.

Большие двухфазные генераторы переменного тока были построены британским электриком Дж. Э. Гордоном в 1882 году. Первую публичную демонстрацию «системы генератора переменного тока» провел Уильям Стэнли-младший , сотрудник Westinghouse Electric в 1886 году.

Себастьян Зиани де Ферранти основал Ферранти, Томпсон и Инс в 1882 году для продажи своего генератора переменного тока Ферранти-Томпсона , изобретенного с помощью известного физика лорда Кельвина . Его ранние генераторы генерировали частоты от 100 до 300 Гц . В 1887 году Ферранти спроектировал Дептфордскую электростанцию для Лондонской корпорации электроснабжения, используя систему переменного тока. После завершения строительства в 1891 году это была первая по-настоящему современная электростанция, вырабатывающая высоковольтный переменный ток, который затем был «понижен» для использования потребителями на каждой улице. Эта базовая система по-прежнему используется во всем мире.

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

После 1891 года были введены многофазные генераторы переменного тока для подачи токов нескольких различных фаз. Более поздние генераторы были разработаны для изменения частот переменного тока от шестнадцати до примерно ста герц, для использования с дуговой подсветкой, лампами накаливания и электродвигателями.

Самовозбуждение

По мере роста требований к более крупномасштабной выработке электроэнергии возникло новое ограничение: магнитные поля, создаваемые постоянными магнитами. Отвод небольшого количества энергии, генерируемой генератором, на катушку электромагнитного поля, позволял генератору производить значительно большую мощность. Эта концепция получила название самовозбуждения .

Катушки возбуждения включены последовательно или параллельно обмотке якоря. Когда генератор впервые начинает вращаться, небольшое количество остаточного магнетизма, присутствующее в железном сердечнике, создает магнитное поле для его запуска, генерируя небольшой ток в якоре. Он протекает через катушки возбуждения, создавая большее магнитное поле, которое генерирует больший ток якоря. Этот процесс «начальной загрузки» продолжается до тех пор, пока магнитное поле в сердечнике не выровняется из-за насыщения, и генератор не достигнет установившейся выходной мощности.

В генераторах очень больших электростанций часто используется отдельный генератор меньшего размера для возбуждения катушек возбуждения большей. В случае серьезного повсеместного отключения электроэнергии, когда произошло изолирование электростанций, станциям может потребоваться выполнить черный пуск, чтобы возбудить поля своих крупнейших генераторов, чтобы восстановить энергоснабжение потребителей.

Специализированные типы генераторов

Постоянный ток (DC)

В динамо-машине используются коммутаторы для производства постоянного тока. Он самовозбуждается , т. Е. Его полевые электромагниты питаются от собственного выхода машины. Другие типы генераторов постоянного тока используют отдельный источник постоянного тока для питания своих полевых магнитов.

Униполярный генератор

Униполярный генератор — это электрический генератор постоянного тока, содержащий электропроводящий диск или цилиндр, вращающийся в плоскости, перпендикулярной однородному статическому магнитному полю. Между центром диска и ободом (или концами цилиндра) создается разность потенциалов, электрическая полярность которой зависит от направления вращения и ориентации поля.

Он также известен как униполярный генератор , ациклический генератор , дисковая динамо-машина или диск Фарадея . Напряжение обычно низкое, порядка нескольких вольт в случае небольших демонстрационных моделей, но большие исследовательские генераторы могут вырабатывать сотни вольт, а в некоторых системах есть несколько генераторов, подключенных последовательно для создания еще большего напряжения. Они необычны тем, что могут производить огромный электрический ток, иногда более миллиона ампер , потому что униполярный генератор может иметь очень низкое внутреннее сопротивление.

Магнитогидродинамический (МГД) генератор

Магнитогидродинамический генератор напрямую извлекает электроэнергию из движущихся горячих газов через магнитное поле без использования вращающихся электромагнитных механизмов. Первоначально МГД-генераторы были разработаны, потому что выходной сигнал плазменного МГД-генератора представляет собой пламя, способное нагревать котлы паровой электростанции . Первой практичной конструкцией был AVCO Mk. 25, разработанная в 1965 году. Правительство США профинансировало значительные разработки, кульминацией которых стала демонстрационная установка мощностью 25 МВт в 1987 году. В Советском Союзе с 1972 года до конца 1980-х годов МГД-установка U 25 регулярно эксплуатировалась в энергосистеме Москвы. рейтинг 25 МВт, самый большой рейтинг МГД в мире на то время. Генераторы MHD, работающие в режиме долива , в настоящее время (2007 г.) менее эффективны, чем газовые турбины с комбинированным циклом .

Переменный ток (AC)

Индукционный генератор

Асинхронные двигатели переменного тока могут использоваться как генераторы, преобразующие механическую энергию в электрический ток. Индукционные генераторы работают за счет механического вращения ротора со скоростью, превышающей синхронную, что приводит к отрицательному скольжению. Обычный асинхронный двигатель переменного тока обычно можно использовать в качестве генератора без каких-либо внутренних модификаций. Индукционные генераторы полезны в таких приложениях, как мини-гидроэлектростанции, ветряные турбины или для снижения газовых потоков высокого давления до более низкого давления, поскольку они могут восстанавливать энергию с помощью относительно простых средств управления. Для них не требуется цепь возбудителя, поскольку вращающееся магнитное поле создается индукцией от цепи статора. Они также не требуют оборудования для регулятора скорости, поскольку по своей природе работают на частоте подключенной сети.

Для работы индукционный генератор должен быть возбужден опережающим напряжением; Обычно это делается путем подключения к электрической сети, или иногда они самовозбуждаются с помощью фазокорректирующих конденсаторов.

Линейный электрогенератор

В простейшей форме линейного электрического генератора скользящий магнит перемещается вперед и назад через соленоид — катушку с медной проволокой. Переменный ток индуцируется в петлях проволоки закона индукции Фарадея каждый раз , когда магнит скользит через. Этот тип генератора используется в фонарике Фарадея . В волновых схемах питания используются более крупные линейные генераторы электроэнергии .

Генераторы постоянной частоты с регулируемой скоростью

Многие попытки использовать возобновляемые источники энергии стремятся использовать естественные источники механической энергии (ветер, приливы и т. Д.) Для производства электроэнергии. Поскольку мощность этих источников колеблется, стандартные генераторы с постоянными магнитами и фиксированными обмотками будут выдавать нерегулируемые напряжение и частоту. Накладные расходы на регулирование (перед генератором через редуктор или после генерации электрическими средствами) высоки пропорционально доступной естественной энергии.

Новые конструкции генераторов, такие как асинхронный или индукционный генератор с одинарным питанием, генератор с двойным питанием или генератор с бесщеточным ротором и двойным питанием, находят успех в применениях с регулируемой скоростью и постоянной частотой, таких как ветряные турбины или другие технологии возобновляемой энергии . Таким образом, в определенных случаях использования эти системы предлагают преимущества по стоимости, надежности и эффективности.

Общие варианты использования

Электростанция

Электростанция , также упоминается как электростанция или электростанция , а иногда генерирующей станция или станция , генерирующей , является промышленным объектом для генерации в электроэнергии . Большинство электростанций содержат один или несколько генераторов — вращающуюся машину, преобразующую механическую энергию в трехфазную электрическую энергию . Относительное движение между магнитным полем и проводником создает электрический ток . Источник энергии, используемый для поворота генератора, сильно различается. Большинство электростанций в мире используют ископаемые виды топлива, такие как уголь , нефть и природный газ, для выработки электроэнергии. Более чистые источники включают ядерную энергию и все более широкое использование возобновляемых источников энергии, таких как солнечная , ветровая , волновая и гидроэлектростанция .

Автомобильные генераторы

Дорожная техника

Автотранспортным средствам требуется электрическая энергия для питания своих приборов, поддержания работы двигателя и подзарядки батарей. Примерно до 1960-х годов в автомобилях, как правило, использовались генераторы постоянного тока (динамо- машины ) с электромеханическими регуляторами. Следуя описанной выше исторической тенденции и по многим из тех же причин, они были заменены генераторами переменного тока со встроенными выпрямительными цепями.

Велосипеды

Велосипедам требуется энергия для питания ходовых огней и другого оборудования. На велосипедах используются два распространенных типа генераторов: бутылочные динамо-машины, которые задействуют шину велосипеда по мере необходимости, и динамо-втулки, которые прикрепляются непосредственно к трансмиссии велосипеда. Название условно, поскольку это небольшие генераторы с постоянными магнитами, а не машины постоянного тока с самовозбуждением, как динамо . Некоторые электрические велосипеды способны к рекуперативному торможению , когда приводной двигатель используется в качестве генератора для рекуперации некоторой энергии во время торможения.

Парусные лодки

Парусные лодки могут использовать водяной или ветровой генератор для подзарядки аккумуляторов. Небольшой пропеллер , ветряная турбина или крыльчатка подключены к маломощному генератору для подачи токов с типичной скоростью ветра или крейсерской скоростью.

Электрические скутеры

Электросамокаты с рекуперативным торможением стали популярны во всем мире. Инженеры используют системы рекуперации кинетической энергии на скутере, чтобы снизить потребление энергии и увеличить его диапазон до 40-60% за счет простой рекуперации энергии с помощью магнитного тормоза, который генерирует электрическую энергию для дальнейшего использования. Современные автомобили развивают скорость до 25–30 км / ч и могут разгоняться до 35–40 км.

Генераторная установка

Двигатель-генератор представляет собой сочетание электрического генератора и двигателя ( тягача ) смонтированы вместе , чтобы сформировать одну часть автономного оборудования. Обычно используются поршневые двигатели, но также могут использоваться газовые турбины, и есть даже гибридные дизель-газовые агрегаты, называемые двухтопливными агрегатами. Доступно множество различных версий двигателей-генераторов — от очень маленьких переносных бензиновых агрегатов до больших турбинных установок. Основным преимуществом двигателей-генераторов является возможность независимого электроснабжения, что позволяет использовать их в качестве резервного источника питания.

Электрогенераторы с приводом от человека

Генератор также может приводиться в движение силой мускулов человека (например, в оборудовании полевых радиостанций).

Протестующие на « Захвати Уолл-стрит» используют велосипеды, подключенные к двигателю и одностороннему диоду для зарядки аккумуляторов своей электроники.

Электрогенераторы с приводом от человека доступны в продаже и были проектом некоторых энтузиастов DIY . Обычно такие генераторы работают от педали, переделанного велосипедного тренажера или ножного насоса, и их можно практически использовать для зарядки аккумуляторов, а в некоторых случаях они имеют встроенный инвертор. Средний «здоровый человек» может стабильно производить 75 Вт (0,1 лошадиных сил) в течение полных восьми часов, в то время как «спортсмен первого класса» может производить примерно 298 Вт (0,4 лошадиных силы) за аналогичный период. По окончании которого потребуется неопределенный период отдыха и восстановления. При мощности 298 Вт средний «здоровый человек» истощается в течение 10 минут. Полезная электрическая мощность, которая может быть произведена, будет меньше из-за эффективности генератора. Переносные радиоприемники с рукояткой сделаны, чтобы снизить потребность в приобретении батарей, см. Заводное радио . В середине 20-го века радиоприемники с педальным приводом использовались повсюду в австралийской глубинке для обеспечения школьного образования ( Воздушная школа ), медицинских и других нужд на удаленных станциях и в городах.

Механическое измерение

Тахогенератор — это электромеханическое устройство, вырабатывающее выходное напряжение, пропорциональное скорости вращения вала. Его можно использовать для индикатора скорости или в системе управления скоростью с обратной связью. Тахогенераторы часто используются для питания тахометров для измерения скорости электродвигателей, двигателей и оборудования, которое они питают. Генераторы вырабатывают напряжение, примерно пропорциональное скорости вала. Благодаря точной конструкции и конструкции генераторы могут быть сконструированы для получения очень точных напряжений для определенных диапазонов скоростей вала.

Эквивалентная схема

Эквивалентная схема генератора и нагрузки.
  • G, генератор
  • V G , напряжение холостого хода генератора
  • R G , внутреннее сопротивление генератора
  • V L , напряжение генератора под нагрузкой
  • R L , сопротивление нагрузки

Эквивалентная схема генератора и нагрузки показана на соседней диаграмме. Генератор представлен абстрактным генератором, состоящим из идеального источника напряжения и внутреннего импеданса. Параметры генератора и его параметры можно определить путем измерения сопротивления обмотки (с поправкой на рабочую температуру ), а также измерения напряжения холостого хода и напряжения нагрузки для определенной токовой нагрузки. V грамм {\ displaystyle V _ {\ text {G}}} р грамм {\ displaystyle R _ {\ text {G}}}

Это простейшая модель генератора, для ее точного представления могут потребоваться дополнительные элементы. В частности, можно добавить индуктивность, чтобы учесть обмотки машины и магнитный поток рассеяния, но полное представление может стать гораздо более сложным, чем это.

Смотрите также

Рекомендации

Как генератор вырабатывает электричество? Статья о том, как работают генераторы

Генераторы

— это полезные устройства, которые подают электроэнергию во время отключения электроэнергии и предотвращают прерывание повседневной деятельности или прерывание бизнес-операций. Генераторы доступны в различных электрических и физических конфигурациях для использования в различных приложениях. В следующих разделах мы рассмотрим, как работает генератор, основные компоненты генератора и как генератор работает в качестве вторичного источника электроэнергии в жилых и промышленных помещениях.

Как работает генератор?

Электрический генератор — это устройство, которое преобразует механическую энергию, полученную от внешнего источника, в электрическую энергию на выходе.

Важно понимать, что генератор на самом деле не «создает» электрическую энергию. Вместо этого он использует подводимую к нему механическую энергию, чтобы заставить движение электрических зарядов, присутствующих в проводе его обмоток, через внешнюю электрическую цепь.Этот поток электрических зарядов составляет выходной электрический ток, подаваемый генератором. Этот механизм можно понять, рассматривая генератор как аналог водяного насоса, который вызывает поток воды, но фактически не «создает» воду, текущую через него.

Современный генератор работает на принципе электромагнитной индукции, открытом Майклом Фарадеем в 1831-32 гг. Фарадей обнаружил, что вышеупомянутый поток электрических зарядов может быть вызван перемещением электрического проводника, такого как провод, содержащий электрические заряды, в магнитном поле.Это движение создает разность напряжений между двумя концами провода или электрического проводника, что, в свою очередь, заставляет электрические заряды течь, генерируя электрический ток.

Основные компоненты генератора

Основные компоненты электрогенератора можно в общих чертах классифицировать следующим образом:

  • Двигатель
  • Генератор
  • Топливная система
  • Регулятор напряжения
  • Системы охлаждения и выхлопа
  • Система смазки
  • Зарядное устройство
  • Панель управления
  • Основной узел / рама
Описание основных компонентов генератора приведено ниже.
Двигатель

Двигатель является источником подводимой механической энергии к генератору. Размер двигателя прямо пропорционален максимальной выходной мощности, которую может выдать генератор. При оценке двигателя вашего генератора необходимо учитывать несколько факторов. Для получения полных рабочих характеристик двигателя и графиков технического обслуживания необходимо проконсультироваться с производителем двигателя.

(a) Тип используемого топлива — двигатели генераторов работают на различных видах топлива, таких как дизельное топливо, бензин, пропан (в сжиженном или газообразном виде) или природный газ. Меньшие двигатели обычно работают на бензине, в то время как более крупные двигатели работают на дизельном топливе, жидком пропане, пропане или природном газе. Некоторые двигатели также могут работать на двойной подаче дизельного и газового топлива в двухтопливном режиме.

(b) Двигатели с верхним расположением клапанов (OHV) по сравнению с двигателями без OHV — двигатели с верхним расположением клапанов отличаются от других двигателей тем, что впускные и выпускные клапаны двигателя расположены в головке цилиндра двигателя, а не на двигателе. блокировать.Двигатели OHV имеют ряд преимуществ перед другими двигателями, такими как:

• Компактная конструкция
• Более простой механизм управления
• Прочность
• Удобство в эксплуатации
• Низкий уровень шума при работе
• Низкий уровень выбросов

Однако OHV-двигатели также дороже других двигателей.

(c) Чугунная гильза (CIS) в цилиндре двигателя — CIS — это накладка в цилиндре двигателя.Это снижает износ и обеспечивает долговечность двигателя. Большинство двигателей OHV оснащены системой CIS, но очень важно проверить наличие этой особенности в двигателе генератора. CIS — это не дорогая функция, но она играет важную роль в долговечности двигателя, особенно если вам нужно использовать генератор часто или в течение длительного времени.

Генератор

Генератор переменного тока, также известный как «генераторная головка», представляет собой часть генератора, которая вырабатывает электрическую мощность за счет механического входа, подаваемого двигателем.Он содержит набор неподвижных и подвижных частей, заключенных в корпус. Компоненты работают вместе, вызывая относительное движение между магнитным и электрическим полями, которое, в свою очередь, генерирует электричество.

(а) Статор — это стационарный компонент. Он содержит набор электрических проводников, намотанных катушками на железный сердечник.

(b) Ротор / Якорь — это движущийся компонент, который создает вращающееся магнитное поле одним из следующих трех способов:

(i) Индукционным способом — они известны как бесщеточные генераторы переменного тока и обычно используются в больших генераторах.
(ii) Постоянными магнитами — это обычное дело в небольших генераторах переменного тока.
(iii) Использование возбудителя. Возбудитель представляет собой небольшой источник постоянного тока (DC), который питает ротор через совокупность токопроводящих контактных колец и щеток.

Ротор создает движущееся магнитное поле вокруг статора, которое вызывает разность напряжений между обмотками статора. Это производит переменный ток (AC) на выходе генератора.

При оценке генератора переменного тока необходимо учитывать следующие факторы:

(a) Металлический корпус по сравнению с пластиковым корпусом — цельнометаллическая конструкция обеспечивает долговечность генератора.Пластиковые корпуса со временем деформируются, что приводит к обнажению движущихся частей генератора. Это увеличивает износ и, что более важно, опасно для пользователя.

(b) Шариковые подшипники по сравнению с игольчатыми подшипниками. Шариковые подшипники предпочтительнее и служат дольше.

(c) Бесщеточная конструкция — генератор, в котором не используются щетки, требует меньшего обслуживания, а также производит более чистую мощность.

Топливная система

Топливный бак обычно имеет достаточную емкость, чтобы генератор работал в среднем от 6 до 8 часов.В случае малых блоков генератора, топливный бак является частью занос базы генератора или смонтирован на верхней части корпуса генератора. Для коммерческого использования может потребоваться монтаж и установка внешнего топливного бака. Все подобные установки должны быть одобрены Управлением городского планирования. Щелкните следующую ссылку для получения дополнительных сведений о топливных баках для генераторов.

Общие характеристики топливной системы включают следующее:

(a) Соединение трубопровода от топливного бака к двигателю — линия подачи направляет топливо из бака в двигатель, а обратная линия направляет топливо от двигателя в бак.

(b) Вентиляционная труба для топливного бака — Топливный бак имеет вентиляционную трубу для предотвращения повышения давления или вакуума во время заправки и опорожнения бака. При заправке топливного бака убедитесь, что металл-металл соприкасается с заправочной форсункой и топливным баком, чтобы избежать искр.

(c) Переливное соединение от топливного бака к сливной трубе — это необходимо для того, чтобы любой перелив во время наполнения бака не вызывал разлив жидкости на генераторную установку.

(d) Топливный насос — перекачивает топливо из основного накопительного бака в дневной.Топливный насос обычно работает от электричества.

(e) Топливный водоотделитель / топливный фильтр — он отделяет воду и посторонние вещества от жидкого топлива для защиты других компонентов генератора от коррозии и загрязнения.

(f) Топливная форсунка — распыляет жидкое топливо и распыляет необходимое количество топлива в камеру сгорания двигателя.


Регулятор напряжения
Как следует из названия, этот компонент регулирует выходное напряжение генератора.Механизм описан ниже для каждого компонента, который участвует в циклическом процессе регулирования напряжения.

(1) Регулятор напряжения: преобразование переменного напряжения в постоянный ток — регулятор напряжения принимает небольшую часть выходного переменного напряжения генератора и преобразует его в постоянный ток. Затем регулятор напряжения подает этот постоянный ток на набор вторичных обмоток статора, известных как обмотки возбудителя.

(2) Обмотки возбудителя: преобразование постоянного тока в переменный — теперь обмотки возбудителя работают аналогично первичным обмоткам статора и генерируют небольшой переменный ток.Обмотки возбудителя подключены к блокам, известным как вращающиеся выпрямители.

(3) Вращающиеся выпрямители: преобразование переменного тока в постоянный — они выпрямляют переменный ток, генерируемый обмотками возбудителя, и преобразуют его в постоянный ток. Этот постоянный ток подается на ротор / якорь для создания электромагнитного поля в дополнение к вращающемуся магнитному полю ротора / якоря.

(4) Ротор / якорь: преобразование постоянного тока в переменное напряжение — ротор / якорь теперь индуцирует большее переменное напряжение на обмотках статора, которое генератор теперь производит как большее выходное переменное напряжение.

Этот цикл продолжается до тех пор, пока генератор не начнет выдавать выходное напряжение, эквивалентное его полной рабочей мощности. По мере увеличения выходной мощности генератора регулятор напряжения вырабатывает меньше постоянного тока. Когда генератор достигает полной рабочей мощности, регулятор напряжения достигает состояния равновесия и вырабатывает постоянный ток, достаточный для поддержания выходной мощности генератора на полном рабочем уровне.

Когда вы добавляете нагрузку к генератору, его выходное напряжение немного падает.Это вызывает действие регулятора напряжения, и начинается вышеуказанный цикл. Цикл продолжается до тех пор, пока выходная мощность генератора не достигнет своей первоначальной полной рабочей мощности.

Система охлаждения и выпуска
(а) Система охлаждения
Продолжительное использование генератора вызывает нагрев различных его компонентов. Очень важно иметь систему охлаждения и вентиляции для отвода тепла, выделяемого в процессе.

Неочищенная / пресная вода иногда используется в качестве охлаждающей жидкости для генераторов, но в основном это ограничивается конкретными ситуациями, такими как небольшие генераторы в городских условиях или очень большие агрегаты мощностью более 2250 кВт и выше.Водород иногда используется в качестве хладагента для обмоток статора больших генераторных установок, поскольку он более эффективно поглощает тепло, чем другие хладагенты. Водород отводит тепло от генератора и передает его через теплообменник во вторичный контур охлаждения, который содержит деминерализованную воду в качестве хладагента. Вот почему очень большие генераторы и малые электростанции часто имеют рядом с собой большие градирни. Для всех других распространенных применений, как жилых, так и промышленных, стандартный радиатор и вентилятор устанавливаются на генераторе и работают как основная система охлаждения.

Необходимо ежедневно проверять уровень охлаждающей жидкости в генераторе. Систему охлаждения и насос неочищенной воды следует промывать через каждые 600 часов, а теплообменник следует очищать через каждые 2400 часов работы генератора. Генератор следует размещать на открытом и вентилируемом месте с достаточным притоком свежего воздуха. Национальный электротехнический кодекс (NEC) требует, чтобы со всех сторон генератора оставалось минимум 3 фута, чтобы обеспечить свободный поток охлаждающего воздуха.

(б) Выхлопная система
Выхлопные газы, выделяемые генератором, такие же, как выхлопные газы любого другого дизельного или газового двигателя, и содержат высокотоксичные химические вещества, с которыми необходимо обращаться должным образом. Следовательно, важно установить соответствующую выхлопную систему для удаления выхлопных газов. Этот момент нельзя переоценить, поскольку отравление угарным газом остается одной из наиболее частых причин смерти в пострадавших от урагана районах, потому что люди, как правило, даже не думают об этом, пока не становится слишком поздно.

Выхлопные трубы обычно изготавливаются из чугуна, кованого железа или стали. Они должны быть отдельно стоящими и не должны поддерживаться двигателем генератора. Выхлопные трубы обычно прикрепляются к двигателю с помощью гибких соединителей, чтобы минимизировать вибрации и предотвратить повреждение выхлопной системы генератора. Выхлопная труба заканчивается снаружи и ведет от дверей, окон и других отверстий в дом или здание. Вы должны убедиться, что выхлопная система вашего генератора не подключена к выхлопной системе любого другого оборудования.Вам также следует проконсультироваться с местными городскими постановлениями, чтобы определить, нужно ли для эксплуатации вашего генератора получать разрешение от местных властей, чтобы убедиться, что вы соблюдаете местное законодательство и защитите себя от штрафов и других санкций.


Смазочная система
Поскольку генератор содержит движущиеся части в своем двигателе, он требует смазки для обеспечения долговечности и бесперебойной работы в течение длительного периода времени. Двигатель генератора смазывается маслом, хранящимся в насосе.Уровень смазочного масла следует проверять каждые 8 ​​часов работы генератора. Вы также должны проверять отсутствие утечек смазки и менять смазочное масло каждые 500 часов работы генератора.


Зарядное устройство
Генератор st e работает от батареи. Зарядное устройство поддерживает заряд аккумуляторной батареи генератора, подавая на нее точное «плавающее» напряжение. Если напряжение холостого хода очень низкое, аккумулятор останется недозаряженным.Если напряжение холостого хода очень высокое, это сократит срок службы батареи. Зарядные устройства для аккумуляторов обычно изготавливаются из нержавеющей стали для предотвращения коррозии. Они также полностью автоматические и не требуют каких-либо регулировок или изменений каких-либо настроек. Выходное напряжение постоянного тока зарядного устройства устанавливается на уровне 2,33 В на элемент, что является точным значением напряжения холостого хода для свинцово-кислотных аккумуляторов. Зарядное устройство аккумулятора имеет изолированный выход постоянного напряжения, который мешает нормальному функционированию генератора.


Панель управления
Это пользовательский интерфейс генератора, в котором находятся электрические розетки и элементы управления. В следующей статье представлены дополнительные сведения о панели управления генератором. Различные производители предлагают различные функции в панелях управления своих устройств. Некоторые из них упомянуты ниже.

(a) Электрический запуск и отключение — панели управления автоматическим запуском автоматически запускают ваш генератор при отключении электроэнергии, контролируют генератор во время работы и автоматически отключают агрегат, когда он больше не нужен.

(b) Манометры двигателя. Различные датчики показывают важные параметры, такие как давление масла, температура охлаждающей жидкости, напряжение аккумуляторной батареи, скорость вращения двигателя и продолжительность работы. Постоянное измерение и мониторинг этих параметров позволяет автоматически отключать генератор, когда любой из них превышает соответствующие пороговые уровни.

(c) Датчики генератора. На панели управления также есть счетчики для измерения выходного тока и напряжения, а также рабочей частоты.

(d) Другие элементы управления — переключатель выбора фазы, переключатель частоты и переключатель управления двигателем (ручной режим, автоматический режим) среди прочего.

Основной узел / рама

Все генераторы, переносные или стационарные, имеют индивидуальные корпуса, которые обеспечивают структурную опору основания. Рама также позволяет заземлить генерируемые элементы в целях безопасности.

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 с помощью 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.
  • Мобильность: 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 отдаленных районах, где нет доступа к электричеству из основной сети, электрические генераторы действуют как основной источник питания.
  • При работе на проектных площадках, где нет доступа к электричеству из сети, электрические генераторы могут использоваться для питания машин или инструментов.

Свяжитесь с ближайшими к вам ведущими дилерами 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.

Как работают генераторы и динамо-машины

Как работают генераторы и динамо-машины — объясните это

Реклама

Криса Вудфорда.Последнее изменение: 10 августа 2020 г.

Нефть может быть любимым топливом в мире, но ненадолго. В современных домах в основном используется электричество. и скоро большинство из нас тоже станет водить электромобили. Электричество очень удобно. Вы можете производить его самыми разными способами, используя все, от угля и нефти до ветра и волн. Вы можете сделать это в в одном месте и используйте его на другом конце света, если хотите. И, как только вы его изготовите, вы можете хранить его в батареях и использовать это дни, недели, месяцы или даже годы спустя.Что делает электрический возможная мощность — и действительно практичная — это превосходный электромагнитный устройство, называемое электрогенератором: разновидность электродвигателя. работа в обратном направлении, которая преобразует обычную энергию в электричество. Давайте подробнее рассмотрим генераторы и узнаем, как они работают!

Фото: Дизельный электрогенератор середины 20-го века, сделанный в музее электростанции REA недалеко от Хэмптона, штат Айова. Любезно предоставлено фотографиями в Кэрол М. Хайсмит Архив, Библиотека Конгресса, Отдел эстампов и фотографий.

Откуда берется электричество?

Лучший способ понять электричество — начать с того, что его собственное название: электрическая энергия. Если вы хотите запустить что-нибудь электрические, от тостера или зубную щетку MP3-плеер или телевидение, вам необходимо обеспечить его постоянным запасом электроэнергии. Откуда ты это возьмешь? Есть основной закон физики называется закон сохранения энергии, который объясняет, как можно получить энергия — и как вы не можете. Согласно этому закону существует фиксированный количество энергии во Вселенной и некоторые хорошие новости и некоторые плохие новости о том, что мы можем с этим сделать.Плохая новость в том, что мы не можем создавать больше энергии, чем у нас уже есть; хорошая новость в том, что мы не можем уничтожить любую энергию. Все, что мы можем сделать с энергией, это преобразовать из одной формы в другую.

Фото: Большой электрогенератор, приводимый в движение паром, на геотермальной электростанции «Кожа» компании CalEnergy в округе Империал, Калифорния. Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено Министерством энергетики США / Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (DOE / NREL).

Если вы хотите найти электричество для питания своего телевизора, вы не будет производить энергию из воздуха: сохранение энергии говорит нам, что это невозможно.Вы будете использовать энергию преобразуется из какой-либо другой формы в необходимую вам электрическую энергию. Обычно это происходит на электростанции. на некотором расстоянии от вашего дома. Подключите телевизор к розетке, и электрическая энергия течет в него через кабель. Кабель намного длиннее, чем вы думаете: на самом деле он проходит от вашего телевизора — под землей или по воздуху — до электростанция, на которой для вас подготавливается электроэнергия из богатое энергией топливо, такое как уголь, нефть, газ или атомное топливо.В этих экологически чистые времена, часть вашей электроэнергии также будет поступать из ветряные турбины, гидроэлектростанции (которые вырабатывают энергию, используя энергию плотин рек) или геотермальную энергию (внутренняя нагревать). Откуда бы ни пришла ваша энергия, она почти наверняка будет превратился в электричество с помощью генератора. Только солнечные элементы и топливные элементы производить электричество без использования генераторов.

Как мы можем производить электричество?

Фото: Типичный электрогенератор.Он может производить до 225 кВт электроэнергии и используется для испытаний прототипов ветряных турбин. Фото Ли Фингерша любезно предоставлено Министерство энергетики США / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DOE / NREL).

Если вы читали нашу подробную статью о электродвигатели, вы уже довольно много знают, как работают генераторы: генератор — это просто электродвигатель, работающий в обратном направлении. Если ты не прочтите эту статью, вы можете быстро взглянуть, прежде чем читать на — но вот краткое изложение в любом случае.

Электродвигатель — это, по сути, просто плотный моток медной проволоки, намотанный на железный сердечник, который свободно вращается с высокой скоростью внутри мощного постоянного магнита. Когда вы подаете электричество в медную катушку, она становится временный магнит с электрическим приводом — другими словами, электромагнит — и создает вокруг себя магнитное поле. Этот временное магнитное поле противодействует магнитному полю, которое постоянный магнит создает и заставляет катушку вращаться. Немного продуманная конструкция, катушка может непрерывно вращаться в в том же направлении, вращаясь вокруг и вокруг и приводя в действие что-нибудь из электрическая зубная щетка к электричке.

Фотография: Вращающаяся часть (ротор) типичного небольшого электродвигателя. Электрогенератор имеет точно такие же компоненты, но работает противоположным образом, превращая движение в электрическую энергию.

Так чем же генератор отличается? Предположим, у вас есть электрический зубная щетка с аккумулятором внутри. Вместо того, чтобы позволить батарее питать двигатель, который толкает щетку, что, если бы вы сделали противоположный? Что, если вы несколько раз поворачиваете щетку вперед и назад? То, что вы делали бы, было бы вручную крутить электродвигатель. ось вокруг.Это заставит медную катушку внутри двигателя повернуться постоянно внутри его постоянного магнита. Если вы переместите электрический провод внутри магнитного поля, вы заставляете течь электричество через провод — по сути, вы производите электричество. Так что держи поворачивая зубную щетку достаточно долго, и теоретически вы получите электричества достаточно для подзарядки аккумулятора. По сути, вот как генератор работает. (На самом деле, это немного сложнее, чем это и вы не можете зарядить зубную щетку таким образом, хотя добро пожаловать!)

Как работает генератор?

Изображение: такой простой генератор вырабатывает переменный ток (электрический ток, который периодически меняет направление на противоположное).Каждая сторона генератора (зеленая или оранжевая) движется вверх или вниз. Когда он движется вверх, он будет генерировать односторонний ток; когда он движется вниз, ток течет в обратном направлении. Если вы измеритель, подключенный к проводу, вы не знаете, в какую сторону движется провод: все, что вы видите, — это то, что направление тока периодически меняется на противоположное: вы видите переменный ток.

Возьмите кусок провода и подсоедините его к амперметру (то, что измеряет ток) и поместите его между полюсами магнита.Теперь резко проведите провод через невидимое магнитное поле, создаваемое магнитом, и через провод на короткое время протекает ток (регистрируемый на измерителе). Это фундаментальная наука, лежащая в основе электрогенератора, продемонстрированная в 1831 году британским ученым Майклом Фарадеем. (прочитать краткая биография или длинная биография). Если вы переместите провод в противоположном направлении, вы создадите ток, который течет в обратном направлении. (Если вам интересно, вы можете выяснить направление, в котором течет ток, используя то, что называется Правило правой руки или правило генератора, которое является зеркальным отображением правила левой руки, используемого для определения того, как работают двигатели.)

Важно отметить, что вы генерируете ток только тогда, когда проводите провод через магнитное поле (или когда вы перемещаете магнит мимо провода, что равносильно тому же). Недостаточно просто поднести провод к магниту: для выработки электричества провод должен пройти мимо магнита или наоборот. Предположим, вы хотите производить много электроэнергии. Поднимать и опускать провод в течение всего дня не будет особенным удовольствием, поэтому вам нужно придумать способ, как провести провод мимо магнита, установив один или другой из них на колесо.Затем, когда вы поворачиваете колесо, проволока и магнит перемещаются друг относительно друга, и возникает электрический ток.

А теперь самое интересное. Предположим, вы сгибаете проволоку в петлю, помещаете ее между полюсами магнита и располагаете так, чтобы она постоянно вращалась, как на схеме. Вероятно, вы увидите, что при повороте петли каждая сторона провода (оранжевая или зеленая) иногда будет двигаться вверх, а иногда — вниз. Когда он движется вверх, электричество течет в одну сторону; когда он движется вниз, ток будет течь в другую сторону.Таким образом, базовый генератор, подобный этому, будет производить электрический ток, который меняет направление каждый раз, когда петля провода переворачивается (другими словами, переменный ток или переменный ток). Однако большинство простых генераторов на самом деле вырабатывают постоянный ток — так как же им управлять?

Генераторы постоянного тока

Так же, как простой электродвигатель постоянного тока использует электричество постоянного тока (DC) для создания непрерывного вращательного движения, так и простой генератор постоянного тока производит стабильную подачу электричества постоянного тока, когда он вращается.Как двигатель постоянного тока, Генератор постоянного тока использует коммутатор. Звучит технически, но это всего лишь металлическое кольцо с трещинами в нем, которое периодически меняет местами электрические контакты катушки генератора, одновременно меняя направление тока. Как мы видели выше, простая проволочная петля автоматически меняет направление тока, которое он производит каждые пол-оборота, просто потому, что он вращается, а задача коммутатора — нейтрализовать эффект вращения катушки, обеспечивая создание постоянного тока.

Иллюстрация: Сравнение простейшего генератора постоянного тока с простейшим генератором переменного тока.В этой конструкции катушка (серая) вращается между полюсами постоянного магнита. Каждый раз, когда он поворачивается на пол-оборота, ток, который он генерирует, меняется на противоположный. В генераторе постоянного тока (вверху) коммутатор меняет направление тока на противоположное каждый раз, когда катушка перемещается на пол-оборота, отменяя реверсирование тока. В генераторе переменного тока (внизу) нет коммутатора, поэтому выходная мощность просто поднимается, опускается и меняет направление вращения при вращении катушки. Вы можете увидеть выходной ток от каждого типа генератора на диаграмме справа.

Генераторы переменного тока

Что делать, если вы хотите генерировать переменный ток (AC) вместо постоянного тока? Тогда вам нужен генератор, который представляет собой просто генератор переменного тока. Самый простой вид генератора переменного тока похож на генератор постоянного тока без коммутатора. Когда катушка или магниты вращаются мимо друг друга, ток естественным образом растет, падает и меняет направление, давая на выходе переменный ток. Так же, как есть Асинхронные двигатели переменного тока, в которых для создания вращающегося магнитного поля используются электромагниты, а не постоянные магниты, поэтому существуют генераторы, которые работают за счет индукции аналогичным образом.

Генераторы в основном используются для выработки электроэнергии от двигателей транспортных средств. В автомобилях используются генераторы, приводимые в движение их бензиновые двигатели, которые заряжают свои аккумуляторов во время движения (переменный ток преобразуется в постоянный диоды или выпрямительные схемы).

Генераторы в реальном мире

Фотография: Генератор переменного тока — это генератор, вырабатывающий переменный ток (переменный ток) вместо постоянного (постоянного). Здесь мы видим, как механик снимает генератор с двигателя подвесной моторной лодки.Фото Есении Росас любезно предоставлено ВМС США.

Производство электричества звучит просто — и это так. Сложность в том, что нужно приложить огромное количество физических усилий. для выработки даже небольшого количества энергии. Вы поймете это, если у вас есть велосипед с динамо-машиной фары, работающие от колес: вам нужно немного крутить педали, чтобы фары светились — и это просто для производства крошечного количества электричества, необходимого для питания пара лампочек. Динамо — это просто очень маленькое электричество генератор.Напротив, на реальных электростанциях гигантские генераторы электричества приводятся в действие паровыми турбинами. Это немного похоже на вращающиеся пропеллеры или ветряные мельницы, приводимые в движение паром. Пар производится путем кипячения воды с использованием энергии, выделяемой при сжигании угля, масло или другое топливо. (Обратите внимание, как применяется сохранение энергии здесь тоже. Энергия, питающая генератор, поступает от турбина. Энергия, питающая турбину, поступает от топлива. А также топливо — уголь или нефть — изначально поступало с заводов, работающих на энергия Солнца.Суть проста: энергия всегда должна исходить от где-то.)

Какую мощность вырабатывает генератор?

Генераторы указаны в ваттах (измерение мощности, указывающее, сколько энергии производится каждую секунду). Как и следовало ожидать, чем больше генератор, тем большую мощность он производит. Вот приблизительное руководство от самого маленького до самого большого:

Тип Мощность (Вт)
Велосипед динамо 3
Генератор USB с ручным приводом 20
Ветряная микро турбина 500
Малый дизельный генератор 5000 (5 кВт)
Ветряная турбина 2 000 000 (2 МВт)

Переносные генераторы

Фото: Переносной электрогенератор, работающий от дизель.Фото Брайана Рида Кастильо любезно предоставлено ВМС США.

В большинстве случаев мы принимаем электричество как должное. Мы включаем фонари, телевизоры или стиральные машины, не переставая думать, что электрическая энергия, которую мы используем, должна откуда-то поступать. А вдруг вы работаете на улице, в глуши, и нет источник электричества, который вы можете использовать для питания вашей бензопилы или вашего электрическая дрель?

Одна из возможностей — использовать аккумуляторные инструменты с перезаряжаемые батарейки. Другой вариант — использовать пневматические инструменты, такие как отбойные молотки.Они полностью механические и питаются от сжатый воздух вместо электричества. Третий вариант — использовать портативный электрогенератор. Это просто маленький бензиновый двигатель (бензиновый двигатель), похожий на компактный двигатель мотоцикла, с прилагается электрогенератор. Когда двигатель пыхтит, дожигая бензин, он толкает поршень взад и вперед, поворачивая генератор и вырабатывающий на выходе постоянный электрический ток. С участием с помощью трансформатора вы можете использовать такой генератор для производите практически любое необходимое напряжение в любом месте, где оно вам нужно.В виде пока у вас достаточно бензина, вы можете производить собственное электричество поставка на неопределенный срок. Но помните о сохранении энергии: кончится газа, и у вас кончится электричество!

Artwork: Генераторные технологии быстро развивались в 19 веке. Английский химик и физик Майкл Фарадей построил первый примитивный генератор в 1831 году. В течение нескольких десятилетий многочисленные изобретатели создавали практические электрические генераторы. Эта («динамо-электрическая машина») была разработана Эдвардом Уэстоном в 1870-х годах как способ «преобразовывать механическую энергию в электрическую с большей эффективностью, чем прежде.«Он имеет статическое внешнее кольцо из магнитов (синий) и вращающийся якорь (катушки) в центре (красный). Коммутатор (зеленый) преобразует генерируемый ток в постоянный. Из патента США 180 082 переиздание 8 141 Эдварда Уэстона, любезно предоставленного Управлением по патентам и товарным знакам США.

Если вам понравилась эта статья …

… вам могут понравиться мои книги. Мой последний Breathess: почему загрязнение воздуха имеет значение и как оно влияет на вас.

Узнать больше

На сайте

Вам могут понравиться эти другие статьи на нашем сайте по смежным темам:

Видео

  • Демонстрация электрического генератора ?: Превосходное короткое видео доктора Джонатана Хэра и Vega Science Trust очень ясно показывает, как перемещение катушки через магнитное поле может производить электричество.
  • Простой генератор: электрический генератор для научной выставки: Уильям Бити дает пошаговое руководство по созданию простого генератора с использованием простых для поиска компонентов (эмалированный провод, магниты, картон и т. Д.).
  • Велогенератор: Как привести в действие кухонный комбайн с помощью велосипеда, приводящего в действие генератор переменного тока (разновидность электрогенератора). Довольно изящный эксперимент, хотя комментарий мог бы быть немного яснее.

Книги

Для читателей постарше
Для младших читателей

Статьи

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Поделиться страницей

Сохраните эту страницу на будущее или поделитесь ею, добавив в закладки:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис.(2009/2020) Генераторы. Получено с https://www.explainthatstuff.com/generators.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

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 с помощью 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.
  • Мобильность: 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 отдаленных районах, где нет доступа к электричеству из основной сети, электрические генераторы действуют как основной источник питания.
  • При работе на проектных площадках, где нет доступа к электричеству из сети, электрические генераторы могут использоваться для питания машин или инструментов.

Свяжитесь с ближайшими к вам ведущими дилерами 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.

Грубая наука. Генератор Вызов

Задача: производство электроэнергии

Страница: 1 2 3 4 5 6 7

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

Как работает генератор

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


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

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

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

Генераторы Rough Science

Генераторы | HowStuffWorks

Если вы когда-либо перемещали скрепки с помощью магнита или убивали время, укладывая металлическую стружку в бороду на игрушке «Шерстяной Вилли», то вы баловались основными принципами, лежащими в основе даже самых сложных электрических генераторов.Магнитное поле, отвечающее за выстраивание всех этих маленьких кусочков металла в правильную стрижку ирокез, связано с движением электронов. Подвиньте магнит к скрепке, и вы заставите электроны в скрепке двигаться. Точно так же, если вы позволите электронам перемещаться по металлической проволоке, вокруг нее образуется магнитное поле.

Благодаря Вули Вилли мы видим определенную связь между явлениями электричества и магнетизма. Генератор — это просто устройство, которое перемещает магнит рядом с проводом для создания постоянного потока электронов.Действие, которое заставляет это движение, сильно варьируется, от ручных кривошипов и паровых двигателей до ядерного деления, но принцип остается тем же.

Один из простых способов представить генератор — это представить, что он действует как насос, проталкивающий воду по трубе. Только вместо того, чтобы толкать воду, генератор использует магнит, чтобы толкать электроны. Это небольшое упрощение, но оно дает полезную картину свойств, работающих в генераторе. Водяной насос перемещает определенное количество молекул воды и оказывает на них определенное давление.Таким же образом магнит в генераторе толкает определенное количество электронов и оказывает на них определенное «давление».

В электрической цепи количество движущихся электронов называется силой ампер или током , и оно измеряется в амперах . «Давление», толкающее электроны, называется напряжением и измеряется в вольт . Например, генератор, вращающийся со скоростью 1000 оборотов в минуту, может выдавать 1 ампер при 6 вольт.1 ампер — это количество движущихся электронов (1 ампер физически означает, что 6,24 x 10 18 электронов перемещаются по проводу каждую секунду), а напряжение — это величина давления за этими электронами.

Генераторы составляют основу современной электростанции. В следующем разделе мы рассмотрим, как работает одна из этих станций.

Powering A Generation: Производство электроэнергии

Генерация Электроны

Есть много способов производить электричество.Электроны может течь между некоторыми различными материалами, обеспечивая ток, как в обычная батарея. Будучи надежными и портативными, химические батареи работают вниз быстро. Для обеспечения большого количества стабильной мощности, необходимой для построены современные общества, большие электростанции. Большинство электростанций производить электричество с помощью машины, называемой генератором.

Ротор турбины 1925 г. для генератора Westinghouse, Изображение № 21.035, Коллекция исторических изображений Science Service, Национальный музей американской истории

Генераторы

состоят из двух важных частей: ротор (который вращается) и статор (который остается неподвижным).Генераторы использовать принцип электромагнитной индукции, который использует соотношение между магнетизмом и электричеством. В больших генераторах переменного тока внешняя оболочка с мощными магнитами вращается вокруг неподвижной «арматуры» который обмотан тяжелой проволокой. При движении магниты вызывают электрический разряд. ток в проводе.

Важно понимать, что электричество не добывается и не заготавливается, его нужно производить. А поскольку это не так легко хранится в больших количествах, он должен быть изготовлен по мере необходимости.Электричество это форма энергии, но не источник энергии. Различные электростанции использовать различные источники энергии для производства электроэнергии. Два самых распространенных типы — «Тепловые растения» и «Кинетические растения».

Тепловой Генерирующие установки

Тепловые станции используют энергию тепла для производства электроэнергии. Вода нагревается в бойлере до состояния высокотемпературного пара. Этот затем пар проходит через турбину, к которой прикреплено множество лопастей вентилятора. к валу.Когда пар движется по лопастям, он заставляет вал вращение. Этот вращающийся вал соединен с ротором генератора, и генератор производит электричество.

Схема термического (масляного сжигание) в системе Hydro-Québec
Copyright, Hydro-Québec

На ископаемом топливе растения

Ископаемое топливо — остатки растений и животный мир, который жил очень давно.Подвержены воздействию высоких температур и давлений за миллионы лет под землей эти останки были преобразованы в формы углерода: уголь, нефть и природный газ. В отличие от самого электричества, ископаемое топливо можно хранить в больших количествах. После 100 лет исследований и развития, установки, работающие на ископаемом топливе, в целом надежны, а проблемы которые действительно происходят, обычно ограничиваются определенной территорией. Многие электроэнергетические компании на протяжении десятилетий эксплуатировали установки, работающие на ископаемом топливе, и эти установки (теперь полностью оплачены) очень выгодно запускать.Это не только увеличивает прибыль утилита, но снижает прямые затраты для пользователей.

Однако электростанции, работающие на ископаемом топливе, могут создавать серьезные экологические проблемы. При сжигании этого топлива образуется диоксид серы. и загрязнение воздуха оксидом азота, требующее дорогих скрубберов. Сточные Воды из отработанного пара может уносить загрязняющие вещества в водосборники. Даже с очень хороший контроль загрязнения, по-прежнему образуются отходы. Углекислый газ газ и зола являются текущими проблемами.

Кроме того, ископаемое топливо невозобновляемо.На их создание ушли миллионы лет, и в какой-то момент они закончатся. Их извлечение и транспортировка для использования создало экологические проблемы. Открытая добыча угля и разливы нефти в море могут иметь катастрофические последствия. по экосистемам.

Когенерация

Нефть стала слишком дорогой для большинства электростанции. Уголь и природный газ в настоящее время дешевы в США и стоят используется чаще. Эти два вида топлива используются более эффективно. в «когенерационных» установках.Когенерация — это не новая идея, и использует преимущества того, как работают многие крупные потребители электроэнергии. Многие фабрики в производственном процессе используют пар. Коммунальные предприятия часто производят и продают пар для этих клиентов, а также для запуска собственных генераторов.

Вместо того, чтобы просто сгущать и истощать отработанный пар после прохождения через турбину, «верхний цикл» когенераторы подают этот полезный товар ближайшим потребителям. «Нижний цикл» когенераторы работают в обратном направлении и используют отработанный пар из промышленных обработка для привода турбин.За счет повторного использования пара тепловой КПД при когенерации растения могут превышать 50%.

Недавно разработанные когенерационные установки использовать новые материалы и конструкции для повышения надежности и контролировать оба термическое и атмосферное загрязнение. Поскольку эти новые технологии разработаны в растения с самого начала, они дешевле в установке. Экономика а возможности когенерационной технологии позволяют многим станциям возвращаться сжигать уголь без превышения стандартов качества воздуха. «Циркулирующий Котлы с псевдоожиженным слоем, селективно-каталитические (и некаталитические) «Редукция» и «Без сброса» систем очистки воды. являются примерами технологий, используемых для контроля различных экологических проблемы.

Комбинированный цикл и биомассы

Некоторые газовые установки могут производить электроэнергию без готовить на пару. Они используют турбины, очень похожие на те, что используются на реактивных самолетах. Вместо сжигания реактивного топлива и создания тяги, однако эти агрегаты сжигают естественный газ и мощность генератора. Газотурбинные генераторы были популярны для много лет, потому что их можно быстро запустить в ответ на временные скачки спроса на электроэнергию.Более новый поворот — «Комбинированный цикл». завод, который использует газовые турбины таким образом, но затем направляет горячие выхлопной газ в котел, который заставляет пар вращать другой ротор. Этот существенно повышает общую эффективность электростанции.

В дополнение к этим нововведениям некоторые тепловые станции проектируются для сжечь «биомассу». (Показан завод по производству биомассы во Флориде, авторское право на изображение: US Generating). Термин применяется к древесным отходам или какой-либо другой возобновляемый растительный материал.Например, Okeelanta Cogenration. Завод во Флориде сжигает отходы переработки сахарного тростника операций в течение одной части года, а древесные отходы во время выращивания время года.

Атомная Растения

Хотя есть некоторые важные технические (и социальные) отличия, атомные электростанции — это тепловые станции, которые производят электричество во многом так же, как и на заводах, работающих на ископаемом топливе. Разница в том, что они генерировать пар, используя тепло атомного деления, а не сжигая уголь, нефть или газ.Затем пар вращает генератор, как и в других тепловых растения.

Схема атомной станции в Гидро-Квебеке система
, авторское право, Hydro-Québec

Атомные станции не используют большое количество топлива и не часто заправляются топливом, в отличие от угольной электростанции, которая должна иметь железнодорожные составы. топлива, поставляемого регулярно. Тот факт, что парниковые газы и взвешенные в воздухе частицы минимальны при нормальной эксплуатации, что делает атомную энергетику привлекательной для многих, кто обеспокоен качеством воздуха.Сточные Воды горячее, чем на ископаемом заводе, и большие градирни предназначены для решения этой проблемы.

Однако стремление к полевой ядерной власть в США пошатнулась из-за обеспокоенности общественности вопросами безопасности, окружающей среды и экономики. Поскольку было указано больше механизмов безопасности, стоимость строительства и система сложности росли. Кроме того, заводы показали некоторые неожиданные особенности, например преждевременный износ котельных труб. Инженеры-ядерщики утверждают, что ранние проблемы с ядерной заводов подлежат техническим исправлениям, и работают над новыми «по своей сути безопасные »конструкции заводов.Противники утверждают, что простое использование урана и плутоний в качестве топлива создает слишком много проблем и рисков, не стоящих никакой пользы от технологии должно быть.

Пока что одна проблема, которая не решена проблема утилизации отработавших ядер топлива и загрязненных принадлежностей. которые могут оставаться опасными в течение тысяч лет. Постоянное захоронение в геологически стабильные местоположения — это план, который реализуется в настоящее время, хотя это все еще очень спорный.

Крупные аварии на Три-Майл Остров в 1979 г. и Чернобыль в 1986 г. атомная промышленность, общественные катастрофы.Сохраняющиеся экономические проблемы сделали атомные станции менее привлекательными для инвестиций. Несмотря на то, что он произвел 22% электроэнергии Америки в 1996 г. будущее ядерной энергетики в этой стране остается неопределенным и горячо обсуждается.

кинетическая Генерирующие установки

Гидроэлектростанции и ветряные мельницы также преобразовывать энергию в электричество. Вместо тепловой энергии используют кинетическая энергия или энергия движения. Движущийся ветер или вода (иногда называемый «белый уголь») вращает турбину, которая, в свою очередь, вращает ротор генератора.Поскольку топливо не сжигается, не происходит загрязнения воздуха. произведено. Ветер и вода — возобновляемые ресурсы, и, хотя есть было много последних технических инноваций, у нас есть долгая история использования эти источники энергии. Однако проблемы существуют даже с этими технологиями.

Гидроэлектрический Растения

В эксплуатации находятся два основных типа гидроэлектростанций. Один тип, завод «русла реки», потребляет энергию от быстро движущегося объекта. ток, чтобы раскрутить турбину.Расход воды в большинстве рек может быть разным. широко в зависимости от количества осадков. Следовательно, есть несколько подходящих площадки для русловых растений.

Мост гидроэлектрический растения используют резервуар для компенсации периодов засухи и для повысить давление воды в турбинах. Эти искусственные озера покрывают большие территории, часто создавая живописные спортивные и развлекательные объекты. Массивные плотины также необходимы для борьбы с наводнениями. Раньше мало кто задавал вопросы распространенное предположение, что выгоды перевешивают затраты.

Эти расходы связаны с потерей земли. затоплен водохранилищем. Плотины вытеснили людей и уничтожили дикую природу среда обитания и археологические памятники. Прорыв дамбы может иметь катастрофические последствия. Некоторые экологические затрат можно избежать за счет продуманного дизайна; используя рыболовные лестницы, чтобы разрешить Одним из хороших примеров является обход плотины рыбой. Однако остаются другие расходы, и протесты против некоторых недавних гидроэнергетических проектов стали столь же злыми как антиядерные протесты.

Особый вид гидроэнергетики называется «ГАЗ».Некоторые негидравлические станции могут использовать периоды низкой потребности (и низких затрат) за счет откачки воды в резервуар. Когда спрос возрастает, часть этой воды проходит через гидротурбину. для выработки электроэнергии. Поскольку энергоблоки с «пиковой нагрузкой» (б / у для удовлетворения временных скачков спроса), как правило, их эксплуатация обходится дороже, чем блоки «базовой нагрузки» (которые работают большую часть времени), гидроаккумулирующие установки это один из способов повысить эффективность системы.

Ветер Мощность

Ветроэлектростанции не нуждаются в резервуарах и не создают загрязнения воздуха.Небольшие ветряные мельницы могут обеспечивать электроэнергией отдельные дома. Воздух несет гораздо меньше энергии, чем вода, однако, гораздо больше нужно вращать роторы. Нужны либо несколько очень больших ветряных мельниц. или много маленьких, чтобы эксплуатировать коммерческую ветряную электростанцию. В любом случае конструкция затраты могут быть высокими.

Как и русловые гидроэлектростанции, там это ограниченное количество подходящих мест, где ветер дует предсказуемо. Даже на таких объектах часто приходится проектировать турбины со специальной зубчатой ​​передачей, чтобы ротор вращался с постоянной скоростью в несмотря на переменную скорость ветра.Некоторые находят меньше технических проблем с инсталляциями, способными превратить живописный хребет или перейти в некрасивую сталь лес, или это может сказаться на птицах.

Альтернатива Поколение

Электростанции других типов не использовать традиционное оборудование для производства электроэнергии. Геотермальные установки заменяют котлы с самой Землей. Фотогальваника (PV) и топливо Ячейки идут дальше, полностью отказываясь от турбогенераторов. Эти альтернативные энергетические технологии разрабатывались несколько десятилетий, и защитники считают, что техническая и политическая ситуация теперь принесет их на рынок.

Геотермальная энергия Растения

Давление, радиоактивный распад и подстилающая Расплавленная порода действительно нагревает глубины земной коры. Яркий Пример тепла, доступного под землей, наблюдается, когда гейзеры извергаются, отправляя пар и горячая вода высоко в воздухе. Природные источники пара и горячей воды привлекали внимание энергетиков с начала нынешнего века.

При нажатии на эту естественную тепловую энергии, геотермальные электростанции вырабатывают электричество с низким уровнем загрязнения.Есть несколько разных сортов растений, и продукт из геотермальная площадка используется как для отопления, так и для производства электроэнергии. Найти подходящие сайты может быть сложно, хотя из-за технических новшеств происходят, больше сайтов становятся практичными. Использование геотермальных источников также может имеют эффект «выключения» природных гейзеров, и эта возможность необходимо учитывать на этапе планирования.

Солнечная Мощность

Солнечные элементы или «фотоэлектрические батареи» не используйте генератор; они генератор.Обычно собираются панелями, эти устройства используют способность света вызывать ток течь в некоторых веществах. Ряд ячеек соединены вместе, и ток течет от панели, когда на нее попадает солнечный свет. Они не производят загрязнение во время работы, и большинство ученых предсказывают, что запас топлива прослужит не менее 4 миллиардов лет.

Солнечные панели были относительно дорогими сделать, а ночью и в непогоду они конечно работать не будут. Некоторый процессы, необходимые для их производства, недавно были поставлены под сомнение с точки зрения экологии.Не весь солнечный свет, падающий на солнечную батарею, превращается в электричество, и повышение эффективности было медленной работой. Тем не менее, идея использования всего этого свободного солнечного света остается мощным двигателем солнечной энергии. мощность.

Топливо Ячейки

Ценится за их полезность на космических кораблях, топливные элементы химически объединяют вещества для выработки электроэнергии. Пока это может звучать очень похоже на батарею, топливные элементы питаются от непрерывный поток топлива.В американском космическом корабле «Шаттл», например, топливные элементы объединить водород и кислород для производства воды и электричества.

Топливные элементы обычно были дорогими для изготовления и не очень подходят для больших установок. Однако они представляют «модульная» технология в этой способности может быть добавлена ​​в небольшие приращения (5-20 МВт) по мере необходимости, позволяя коммунальным предприятиям сократить капитальные расходы и сроки строительства. Исследования кажутся многообещающими; одна испытательная установка в Йонкерсе, штат Нью-Йорк, может производить 200 кВт с использованием газа, образующегося при работе водоочистных сооружений.Кроме того, электростанции на топливных элементах используются в качестве центрального источника энергии в Японии.

Децентрализованная генерация

Максимальная полезность топливных элементов или фотоэлектрических элементов не может лежать на крупных центральных электростанциях. В эпоху, предшествовавшую великой сети проводов, охватывающие весь континент, небольшая генерирующая станция на помещения имели экономический смысл для многих деловых и промышленных потребителей. Поскольку двигатели и оборудование были усовершенствованы и спроектированы с учетом новое энергоснабжение, больше клиентов электрифицировали свой бизнес и дома.

В начале 20-х годов -го века, малых генерирующих компаний консолидировано и независимых растения медленно исчезли. Просто покупать стало экономичнее энергия от централизованного коммунального предприятия, а не вырабатывается на месте. Крупные региональные энергетические пулы выросли, поскольку компании объединили свои передачи системы и разделяемые резервные мощности. «Экономия масштаба» стала часы-слова.

Это может измениться в 21 st Века.Поскольку технология производства электроэнергии улучшается, а экология растут опасения, сама концепция крупных централизованных генерирующих станций ставится под сомнение. Например, в большинстве случаев это неэкономично. для обогрева домов и предприятий из центра. Индивидуальные печи обеспечивать теплом отдельные здания за счет топлива, обеспечиваемого сопутствующими системы транспортировки и распределения. Бензиновые или дизельные генераторы обеспечивать децентрализованное электроснабжение зданий в чрезвычайных ситуациях, хотя они не экономичен для штатного питания.Продолжение технических улучшений в топливные элементы или фотогальваника могут изменить эту экономику. Эта возможность особенно привлекателен, учитывая стоимость и возражения против строительства. большие линии электропередач.

.
Как генератор вырабатывает электричество: Электрический генератор, как он работает

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Scroll to top