Jak działa generator elektryczny?

Funkcją każdego generatora elektrycznego jest wytwarzanie prądu elektrycznego. Ale tak naprawdę generator nie wytwarza niczego, a jedynie przekształca jedną formę energii w inną (co jest charakterystyczne dla wszystkich procesów energetycznych zachodzących w przyrodzie). Najczęściej, wymawiając wyrażenie „generator elektryczny”, oznaczają maszynę, która zamienia energię mechaniczną w energię elektryczną.

Energię mechaniczną można uzyskać z gazu lub pary rozprężającej się pod ciśnieniem, z opadającej wody lub nawet ręcznie. W każdym razie, aby otrzymać energię elektryczną z generatora, musi ona najpierw przenieść tę energię w akceptowalnej formie, najczęściej w formie mechanicznej.

Generatory pracujące z napędem mechanicznym są dominującą formą generatorów we współczesnym świecie. Takie generatory działają w elektrowniach jądrowych i hydroelektrycznych, w samochodach, w generatorach diesla i benzyny, w wiatrakach, w dynama ręcznym itp. Para, benzyna i wiatr służą jako źródła energii mechanicznej, która obraca wirnik generatora.

Przykład prostego generatora elektrycznego:

Cewka magnesująca lub magnesy trwałe są przymocowane do wirnika generatora. W ostatnich latach generatory stały się powszechne. z magnesami neodymowymi na wirniku, ponieważ współczesne magnesy neodymowe nie są gorsze w swoich właściwościach od silnego uzwojenia magnesującego.

Zasada generowania energii elektrycznej w generatorze opiera się na zjawisku indukcji elektromagnetycznej, która polega na tym, że strumień magnetyczny zmieniający się w przestrzeni indukuje pole elektryczne wokół tej przestrzeni.

A jeśli przewodnik zostanie umieszczony w obszarze, w którym obecne jest indukowane pole elektryczne, wówczas indukuje się w nim pole elektromagnetyczne (siła elektromotoryczna) (będzie indukowane), a odpowiednie napięcie można zaobserwować (zmierzyć, użyć do zasilania obciążenia) między końcami przewodnika.

Zmieniający się strumień magnetyczny jest uzyskiwany w generatorze za pomocą magnesów poruszających się wraz z wirnikiem lub końcówkami biegunowymi namagnesowanych specjalnymi uzwojeniami - uzwojeniami magnesującymi. Cewki magnesujące zwykle są zasilane przez szczotki i pierścienie ślizgowe.

Zastosowanie generatora do elektryfikacji modelu kolejowego:

Przewody, w których indukowane jest emf (napięcie elektryczne) w generatorze, są uzwojeniem stojana, zwykle umieszczonym w obwodzie magnetycznym przymocowanym do stałej części maszyny elektrycznej. Uzwojenie dla generatorów różnych typów można wykonać na różne sposoby.

W alternatorach trójfazowych przyjmuje się uzwojenia stojana wykonane zgodnie ze schematem trójfazowym - trzy części takiego trójfazowego uzwojenia można połączyć „gwiazdą” lub „trójkątem”.

Połączenie gwiazdą pozwala uzyskać napięcie o większej wielkości z generatora niż przy połączeniu trójkątem. Różnica naprężeń będzie źródłem 3 razy (około 1,73). Im wyższe napięcie, tym niższy maksymalny prąd, jaki można uzyskać z tego generatora przy obciążeniu.

Działanie generatora elektrycznego w elektrowni:

Moc znamionowa generatora zależy od kilku czynników, które determinują jego prąd znamionowy i napięcie. Napięcie na zaciskach wyjściowych generatora zależy od długości uzwojenia stojana (drutu), prędkości wirnika i indukcji pola magnetycznego na jego biegunach. Im więcej tych parametrów, tym większe napięcie jest uzyskiwane z generatora na biegu jałowym i pod obciążeniem.

Przenośny generator (mini-elektrownia) do autonomicznego zasilania:

Maksymalny prąd, jaki można uzyskać z generatora, jest teoretycznie ograniczony przez prąd zwarciowy.Prawie przy prędkości nominalnej zależy to od grubości drutu uzwojenia stojana i od całkowitego strumienia magnetycznego wirnika.

Jeśli strumień magnetyczny nie wystarczy, w niektórych przypadkach należy zastosować zwiększenie prędkości. Ale wtedy generator musi być wyposażony w automatyczny regulator napięcia, tak jak ma to miejsce w generatorach samochodowych, które są w stanie wytworzyć prąd dopuszczalny do ładowania akumulatora w szerokim zakresie prędkości.

Zobacz także na ten temat:

Maszyny dynama - pierwsze generatory prądu stałego

Rodzaje generatorów elektrycznych i zasady ich działania

Jak jest ustawiony i działa generator diesla?

Urządzenie generatora samochodowego i jego funkcje

Comments

[#1 Nikolay]

Ogólnie rzecz biorąc, po podłączeniu do trójkąta napięcie jest wyższe, ponieważ jest międzyfazowy, 380 V, podczas gdy po podłączeniu do trójkąta można uzyskać fazę zerową, 220 V. To jest przy niskim napięciu, ale dotyczy to również systemów wysokiego napięcia, 6, 10, 35, 110, 220, 500, 1150 kV.