Какие бывают генераторы электрического тока: Виды генераторов электрического тока и для чего они применяются

Содержание

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.

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.

Генераторы электрического тока — презентация онлайн

Похожие презентации:

Генераторы электрического тока

Генератор переменного тока

Свойство и принцип действия генератора переменного тока

Генератор переменного тока. (11 класс)

Переменный электрический ток. Генератор переменного электрического тока

Генератор переменного тока. Виды генераторов

Генерирование электрической энергии. Трансформаторы

Генератор переменного тока. Виды генераторов

Синхронные генераторы трехфазного переменного тока

Генератор переменного тока

1. Генераторы электрического тока

2. Генератор электрического тока

(старое
название альтернатор) является
электромеханическим устройством, которое
преобразует механическую энергию в
электрическую энергию переменного тока.
Большинство генераторов переменного тока
используют вращающееся магнитное поле.

3. История:

Системы производящие переменный ток были
известны в простых видах со времён открытия
магнитной индукции электрического тока. Ранние
машины были разработаны Майклом Фарадеем и
Ипполитом Пикси.
Фарадей разработал «вращающийся
треугольник», действие которого было
многополярным — каждый активный проводник
пропускался последовательно через область, где
магнитное поле было в противоположных
направлениях.
Первая публичная демонстрация наиболее
сильной «альтернаторной системы» имела место в
1886 году. Большой двухфазный генератор
переменного тока был построен британским
электриком Джеймсом Эдвардом Генри
Гордоном в 1882 году.
Лорд Кельвин и Себастьян Ферранти также
разработали ранний альтернатор, производивший
частоты между 100 и 300 герц.
В 1891 году Никола Тесла запатентовал
практический «высокочастотный» альтернатор
(который действовал на частоте около 15000 герц).
После 1891 года, были введены многофазные
альтернаторы.
Принцип действия генератора основан на
действии электромагнитной индукции — возникновении
электрического напряжения в обмотке статора, находящейся в
переменном магнитном поле. Оно создается с помощью
вращающегося электромагнита — ротора при прохождении по его
обмотке постоянного тока. Переменное напряжение преобразуется
в постоянное полупроводниковым выпрямителем.

5. Все двигатели постоянного тока состоят из ротора и статора, причем ротор-это подвижная часть двигателя, а статор нет.

Схема радиально-поршневого роторного насоса:
1 — ротор
2 — поршень
3 — статор
4 — цапфа
5 — полость нагнетания
6 — полость всасывания

8. Классификация генераторов по типу первичного двигателя:

Турбогенератор
Дизель-генератор
Гидрогенератор
Ветрогенератор

9. Турбогенератор

— устройство, состоящее
из синхронного генератора и паровой или газовой
турбины, выполняющей роль привода. Основная
функция в преобразовании в внутренней
энергии рабочего тела в электрическую, посредством
вращения паровой или газовой турбины.

10. Дизельная электростанция (дизель-генератор)

Дизельная электроста́нция (дизель-генераторная установка,
дизель-генератор) — стационарная или подвижная
энергетическая установка, оборудованная одним или
несколькими электрическими генераторами с приводом
от дизельного двигателя внутреннего сгорания.
Как правило, такие электростанции объединяют в
себе генератор переменного тока и двигатель внутреннего
сгорания, которые установлены на стальной раме, а также
систему контроля и управления установкой. Двигатель
внутреннего сгорания приводит в движение синхронный или
асинхронный электрический генератор. Соединение двигателя и
электрического генератора производится либо
напрямую фланцем, либо через демпферную муфту

11. Гидрогенератор

— устройство, состоящее из электрического
генератора и гидротурбины, выполняющей роль
механического привода, предназначен для выработки
электроэнергии на гидроэлектростанции .
Обычно генератор гидротурбинный представляет собой
синхронную явнополюсную электрическую
машину вертикального исполнения, приводимую во вращение
от гидротурбины, хотя существуют и генераторы
горизонтального исполнения (в том числе капсульные
гидрогенераторы).
Конструкция генератора в основном определяется
параметрами гидротурбины, которые в свою очередь зависят
от природных условий в районе строительства
гидроэлектростанции (напора воды и её расхода). В связи с
этим для каждой гидроэлектростанции обычно проектируется
новый генератор.

12. Ветрогенератор

(ветроэлектрическая установка или сокращенно
ВЭУ) — устройство для преобразования кинетической
энергии ветрового потока в механическую энергию
вращения ротора с последующим её преобразованием
в электрическую энергию.
Ветрогенераторы можно разделить на три категории:
промышленные, коммерческие и бытовые (для частного
использования).
Промышленные устанавливаются государством или крупными
энергетическими корпорациями. Как правило, их объединяют в
сети, в результате получается ветровая электростанция. Её
основное отличие от традиционных (тепловых, атомных) —
полное отсутствие как сырья, так и отходов. Единственное важное
требование для ВЭС — высокий среднегодовой уровень ветра.
Мощность современных ветрогенераторов достигает 8 МВт.

13. Применение генераторов в быту и на производстве

Электростанции переменного тока работают на дачах и в частных
домах в качестве автономного источника электроснабжения, в
составе оборудования в ремонтных и пуско-наладочных бригадах.
Сварочные электростанции на стройках намного удобнее, чем
стационарные сварочные аппараты, особенно на начальных этапах
стройки.
Сдать ремонт под ключ с автономными электрогенераторами
становится проще. Они экономят время и становятся незаменимыми в
полевых условиях, когда электроснабжение отсутствует. Монтаж и
изготовление металлоконструкций также становится проще, когда
поблизости нет источников электроснабжения. Собирать
металлоконструкции удобнее на месте, а не транспортировать готовую
конструкцию на место установки.
Бывают случаи, когда дублирование основного электроснабжения
жизненно важно. Для клиник и больниц с реанимационными и
хирургическими отделениями наличие автономной аварийной системы
электроснабжения очень важно. Ведь от этого зависят человеческие
жизни. Генераторы переменного тока нашли широкое применение в
быту и на производстве благодаря компактности, безотказности и
мобильности. Широкий спектр применения делает их универсальными
устройствами, способными производить ток не только для нужд
производства, но и в быту.

English
Русский
Правила

электрогенератор | инструмент | Британика

электрогенератор

Смотреть все СМИ

Ключевые люди:: Чарльз Протеус Стейнмец
Рукс Эвелин Белл Кромптон
Джон Хопкинсон
Сильванус Филлипс Томпсон
Эдвард Уэстон

Похожие темы:: магнитогидродинамический генератор энергии
термоэмиссионный преобразователь энергии
генератор переменного тока
генератор постоянного тока
возбудитель

Просмотреть весь соответствующий контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

электрический генератор , также называемый динамо-машиной , любая машина, которая преобразует механическую энергию в электричество для передачи и распределения по линиям электропередач бытовым, коммерческим и промышленным потребителям. Генераторы также производят электроэнергию, необходимую для автомобилей, самолетов, кораблей и поездов.

Механическая мощность для электрического генератора обычно получается от вращающегося вала и равна крутящему моменту вала, умноженному на вращательную или угловую скорость. Механическая энергия может поступать из ряда источников: гидравлические турбины на плотинах или водопадах; Ветряные турбины; паровые турбины, использующие пар, полученный с использованием тепла от сжигания ископаемого топлива или ядерного деления; газовые турбины, сжигающие газ непосредственно в турбине; или бензиновые и дизельные двигатели. Конструкция и скорость генератора могут значительно различаться в зависимости от характеристик механического первичного двигателя.

Почти все генераторы, используемые для питания электрических сетей, генерируют переменный ток, который меняет полярность с фиксированной частотой (обычно 50 или 60 циклов, или двойных перемен в секунду). Поскольку несколько генераторов подключены к электрической сети, они должны работать на одной частоте для одновременной генерации. Поэтому они известны как синхронные генераторы или, в некоторых случаях, генераторы переменного тока.

Генераторы синхронные

Основной причиной выбора переменного тока для силовых сетей является то, что его постоянное изменение во времени позволяет использовать трансформаторы. Эти устройства преобразуют электроэнергию любого напряжения и силы тока в высокое напряжение и малый ток для передачи на большие расстояния, а затем преобразуют ее в низкое напряжение, подходящее для каждого отдельного потребителя (обычно 120 или 240 вольт для бытовых нужд). Конкретной используемой формой переменного тока является синусоида, которая имеет форму, показанную на рисунке 1. Она была выбрана потому, что это единственная повторяющаяся форма, для которой две волны, смещенные друг от друга во времени, могут быть сложены или вычтены и имеют такая же форма возникает в результате. В идеале тогда все напряжения и токи имеют синусоидальную форму. Синхронный генератор предназначен для воспроизведения этой формы настолько точно, насколько это практически возможно. Это станет очевидным, когда основные компоненты и характеристики такого генератора будут описаны ниже.

Викторина «Британника»

Энергия и ископаемое топливо

От ископаемого топлива и солнечной энергии до электрических чудес Томаса Эдисона и Николы Теслы — мир живет за счет энергии. Используйте свои природные ресурсы и проверьте свои знания об энергии в этой викторине.

Ротор

Простейший синхронный генератор показан в разрезе на рис. 2. Центральный вал ротора соединен с механическим первичным двигателем. Магнитное поле создается проводниками или катушками, намотанными в пазах, прорезанных на поверхности цилиндрического железного ротора. Этот набор катушек, соединенных последовательно, известен как обмотка возбуждения. Положение катушек возбуждения таково, что направленная наружу или радиальная составляющая магнитного поля, создаваемая в воздушном зазоре к статору, примерно синусоидально распределяется по периферии ротора. На рис. 2 плотность поля в воздушном зазоре максимальна снаружи вверху, максимальна внутрь внизу и равна нулю с двух сторон, что приблизительно соответствует синусоидальному распределению.

Статор простейшего генератора на рис. 2 состоит из цилиндрического кольца из железа, обеспечивающего свободный путь для магнитного потока. В этом случае статор содержит только одну катушку, две стороны которой размещены в пазах в железе, а концы соединены вместе изогнутыми проводниками по периферии статора. Катушка обычно состоит из нескольких витков.

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

При вращении ротора в обмотке статора индуцируется напряжение. В любой момент величина напряжения пропорциональна скорости, с которой магнитное поле, окружаемое катушкой, меняется со временем, т. е. скорости, с которой магнитное поле проходит две стороны катушки. Следовательно, напряжение будет максимальным в одном направлении, когда ротор повернется на 90° от положения, показанного на рисунке 2, и будет максимальным в противоположном направлении через 180° позже. Форма сигнала напряжения будет приблизительно синусоидальной, показанной на рисунке 1. 9.0003

Конструкция ротора генератора на рис. 2 имеет два полюса, один для магнитного потока, направленного наружу, и соответствующий, для потока, направленного внутрь. В катушке статора индуцируется одна полная синусоида за каждый оборот ротора. Таким образом, частота электрической мощности, измеряемая в герцах (циклах в секунду), равна скорости вращения ротора в оборотах в секунду. Например, чтобы обеспечить подачу электроэнергии с частотой 60 герц, частота вращения первичного двигателя и ротора должна составлять 60 оборотов в секунду или 3600 оборотов в минуту. Это удобная скорость для многих паровых и газовых турбин. Для очень больших турбин такая скорость может быть избыточной по причинам механического напряжения. В этом случае ротор генератора выполнен с четырьмя полюсами, разнесенными с интервалом 90°. Напряжение, индуцируемое в катушке статора, расположенной под таким же углом в 90°, будет состоять из двух полных синусоид за один оборот. Требуемая скорость ротора для частоты 60 герц составляет тогда 1800 оборотов в минуту. Для более низких скоростей, используемых в большинстве водяных турбин, можно использовать большее количество пар полюсов. Возможные значения частоты вращения ротора в оборотах в минуту равны 120 f / p , где f — частота, а p — число полюсов.