Принцип действия генератора основан на явлении. Как работает электрический генератор

Основное назначение генератора – преобразование энергии носителя в электричество. Принцип работы электрогенератора практически такой же, как и у вашей машины работающей на топливе. Процесс кажется предельно простым до тех пор, пока вы не начнете вникать в детали.

У генератора, как и у машины, имеется двигатель, который работает на одном из ископаемых видов топлива: бензине, дизельном топливе или газе. После впрыска топлива в цилиндр, оно начинает гореть и превращается в быстро расширяющуюся газообразную смесь, которая толкает поршень вверх. При движении поршня приходит в движение прикрепленный к нему коленчатый вал. Последний, в свою очередь, вращает ведущий вал.

Чтобы вращать коленчатый вал с большей скоростью, можно использовать несколько поршней. Соответственно, будет получена большая мощность на выходе. Этот параметр обычно отмечается в технических характеристиках двигателя как количество цилиндров.

Когда коленчатый вал вращается, настало время рассмотреть процесс преобразования механической энергии в электрическую. В его основе лежит физический закон, сформулированный Майклом Фарадеем и Джозефом Генри. Закон раскрывает суть вопроса о том, как работает электрогенератор.

Этот закон гласит: если проводящий контур вращается в постоянном магнитном поле, то в контуре появляется разность потенциалов (электродвижущая сила или напряжение). А при возникновении напряжения в контуре через него начинает протекать электрический ток.

Основные компоненты генератора

Он состоит из двух основополагающих элементов: статора и ротора.

Статор является неподвижной частью устройства. Он состоит из трех медных обмоток, каждая из которых уложена вокруг сердечника, выполненного в виде набора пластин из мягкой электротехнической стали. Мягкая сталь необходима для усиления и концентрации магнитного поля в обмотках статора.

Вторая часть, вращающаяся благодаря коленчатому валу, называется ротором или якорем. Он содержит механизм для создания магнитного поля при вращении. Для небольших генераторов этот механизм состоит из постоянных магнитов, а для крупных – представляет собой конструкцию, в основе работы которой лежит принцип электромагнитной индукции (такие устройства также называют бесщёточными).

Регулировка напряжения

Ещё одним важным элементом является регулятор напряжения. Он позволяет регулировать напряжение и стабилизировать его при изменении частоты вращения и нагрузки за счет управления током возбуждения.

Этот процесс происходит следующим образом: часть выходного напряжения генератора подаётся на обмотку возбуждения через выпрямители, преобразующие переменный ток в постоянный. Затем, этот постоянный ток усиливает или ослабляет общее магнитное поле, создаваемое ротором. Подобная регулировка позволяет повысить производительность и получить необходимый уровень напряжения на выходе.

Однако, процесс занимает некоторое время, в течение которого выходное напряжение генератора достигнет требуемого значения. При резком увеличении нагрузок, регуляторы напряжения помогут избежать провалов напряжения и обеспечат стабильную работу генератора.

Системы охлаждения генератора

Существует два вида систем охлаждения: воздушная и жидкостная.

Система воздушного охлаждения представляет собой установку из вентилятора и радиатора, рассеивающего тепло. Основным элементом жидкостного охлаждения является хладагент, который циркулирует по трубам, поглощая тепло.

Правильное и бесперебойное функционирование этой системы поможет вам избежать перегрева электрогенератора и его последующего выхода из строя. Поэтому необходимо регулярно проверять работу системы охлаждения.

Все вышеописанные элементы являются основными для любого электрогенератора. Зачастую с ними в комплекте идут следующие не менее важные компоненты: аккумуляторные батареи для стартера и панель управления для удобства работы.

Казалось бы, зачем нужно знать принцип функционирования, если можно просто произвести замену генератора или отдать его в ремонт? С нашей точки зрения для этого есть, по крайней мере, две причины.

Во-первых , чтобы правильно определить, какая часть «схемы» неисправна – сам генератор или что-то еще. Может, дело и не в нем, а в ненадежном креплении клемм и тому подобное?

Во-вторых , зная устройство и работу того или иного изделия, часто можно осуществить ремонт и самостоятельно, не тратя время на поиски «спецов» или магазина.

Нам кажется, что такое вступления вызовет некоторый интерес к данной статье, тем более что мы не будем «загружать» читателя теорией вперемежку с многочисленными формулами, а рассмотрим вопрос в упрощенном виде, исходя из того, что нам может пригодиться на практике.

Под таким названием – – подразумеваются любые устройства, которые в электрическую энергию преобразуют какой-нибудь другой ее вид (тепловую, механическую и так далее). Но чаще всего большинство из нас, особенно владельцы автомобилей и загородной недвижимости, сталкивается с изделиями, в которых «первичной» является энергия именно механическая.

Изображенные на фото модели электрогенераторов практически все видели, а у многих они имеются (по отдельности или в составе других аппаратов) в личной собственности.

Основные элементы

• Статор (система магнитов, заключенная в литом корпусе).
• Ротор (система проводников, намотанных особым образом).
• Токосъемное устройство – коллектор и щетки (графитовые), которые «снимают» с него напряжение, далее поступающее в электрическую цепь (например, автомобиля). Кстати, в некоторых моделях щетки отсутствуют.

В таких устройствах используется эффект самоиндукции. Проще говоря, это – возникновение электрического тока в проводнике, расположенном в ЭМ вращающемся поле. Хотя есть и другие варианты – например, неподвижна магнитная система, а вращается сама «рамка». В автомобильных генераторах свои обмотки имеют и статор, и ротор.

Достаточно посмотреть на размещенные ниже рисунки, и сразу вспоминаются не только школьные годы, но и еще кое-что из услышанного в свое время на уроках физики.

Практически же это исполнено так. Неподвижная часть изделия – статор, который жестко зафиксирован. Внутри него – ротор, который приводится в движение каким-либо двигателем. Он может быть с ним связан или «жестко» (сидеть на его валу), или с помощью ременной передачи.

Примененное инженерное решение во многом зависит от того, какой ток нужно получить от генератора – переменный (как в системах автономного электропитания жилых или промышленных объектов) или постоянный.

Что нам дают полученные общие знания о принципе работы электрогенератора, для чего это может понадобиться?

Мероприятия и виды обслуживания дизельных генераторов — перечень работ и советы

Устройства, именуемого генератором электрического тока, необходимо хотя бы немного вспомнить закон электромагнитной индукции . Именно благодаря ему человечество беспрепятственно пользуется всеми благами цивилизации.

Принцип действия генератора постоянного и переменного тока, использующего вращение

Закон электромагнитной индукции гласит, что в любом замкнутом проводнике величина индуцированной электродвижущей силы прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока.

Когда магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом, вращается со стабильной угловой скоростью вокруг оси, в рамке возбуждается электродвижущая сила. Вертикальные стороны рамки являются активными, а горизонтальные – неактивными. Это определяется тем, какие стороны пересекают линии магнитного поля в конкретной схеме. При этом в каждой из сторон возбуждается своя электродвижущая сила, которая прямо пропорциональна магнитной индукции (B), длине стороны (L) и линейной скорости магнитного поля (v):

Е1 = B*L*v*sin(w*t)
E2=B*L*v*sin(w*t+π)= - B*L*v*sin(w*t)

Результирующая электродвижущая сила удваивается, т.е.: Е = Е1-Е2= 2*B*L*v*sin(w*t), потому что Е1 и Е2 действуют согласно друг с другом.

Графическое отображение результирующей электродвижущей силы является синусоидой. Это – переменный ток. Чтобы получить постоянный ток, необходимо контакты от рабочих сторон рамки вывести не к контактным кольцам, а к полукольцам, произойдет выпрямление электрического напряжения.

Принцип действия генератора постоянного тока, использующего химическую энергию

Системы, которые превращают химическую энергию в электрическую, называются химическими источниками тока (ХИТ). Он бывают первичные и вторичные. Первичные ХИТ не способны перезаряжаться – это батарейки, вторичные ХИТ способны – это аккумуляторы.

Последние 20 лет произошел фурор в области ХИТ. Это относится к созданию литий-ионных аккумуляторов. Их принцип действия похож на кресло-качалку: ионы лития переходят то с катода на анод, то с анода на катод.

Химический источник тока может работать только тогда, когда есть следующие элементы:
1) Электроды (катод и анод).
2) Электролит.
3) Внешняя цепь.

Разница потенциалов между электродами называется электродвижущей силой. ХИТ генерирует электрическую энергию во внешнюю цепь потому, что при ее помощи протекает окислительно-восстановительный процесс, разнесенный в пространстве. На отрицательно заряженном аноде происходит окисление восстановителя. Образуются электроны, которые переходят во внешнюю цепь и направляются к положительно заряженному катоду. Здесь происходит восстановление окислителя при помощи этих электронов. В