O descriere detaliată a principiului de funcționare al alternatorului într-o mașină. Cum funcționează un generator de inducție de tip rotativ?

Poveste

Sistemele care produc curent alternativ sunt cunoscute sub forme simple încă de la descoperirea inducției magnetice a curentului electric. Mașinile timpurii au fost dezvoltate de pionieri precum Michael Faraday și Hippolyte Pixie.

Faraday a dezvoltat un „triunghi rotativ” a cărui acțiune a fost multipolară- fiecare conductor activ a fost trecut secvenţial printr-o zonă în care câmpul magnetic era în direcţii opuse. Prima demonstrație publică a celui mai puternic „sistem alternator” a avut loc în 1886. Un generator mare de curent alternativ cu două faze a fost construit de electricianul britanic James Edward Henry Gordon în 1882. Lord Kelvin și Sebastian Ferranti au dezvoltat, de asemenea, un alternator timpuriu care producea frecvențe între 100 și 300 de herți. În 1891, Nikola Tesla a brevetat un alternator practic de „înaltă frecvență” (care a funcționat la o frecvență de aproximativ 15.000 de herți). După 1891, au fost introduse alternatoarele multifazate.

Principiul de funcționare al generatorului se bazează pe acțiunea inducției electromagnetice - apariția tensiunii electrice în înfășurarea statorului situată într-un câmp magnetic alternativ. Este creat cu ajutorul unui electromagnet - rotor rotativ atunci când curentul continuu trece prin înfășurarea sa. Tensiunea alternativă este transformată în tensiune continuă de un redresor cu semiconductor.

Generator auto

Alternator auto. Cureaua de transmisie a fost scoasă.

Alternatorul este folosit în mașinile moderne pentru a încărca bateria și pentru a furniza energie sistemului electric al mașinii. Generatoarele de curent alternativ nu folosesc comutator, acest lucru oferă un mare avantaj față de generatoarele de curent continuu: sunt mai simple, mai ușoare și mai ieftine. Alternatoarele auto folosesc un set de redresoare (punte de diode) pentru a converti curentul alternativ în curent continuu. Pentru a produce curent continuu cu ondulație scăzută, alternatoarele auto au o înfășurare trifazată și un redresor trifazat.

Alternatoarele auto moderne au un regulator de tensiune încorporat în ele. Anterior, erau instalate doar regulatoare analogice de tensiune. În prezent, regulatoarele cu relee au trecut pe un canal digital, așa-numita magistrală CAN.

Alternatoare marine

Generatoare marine de curent alternativ în iahturi cu adaptare corespunzătoare la mediile cu apă sărată.

Alternatoare fără perii

Un generator fără perii este format din două generatoare pe un arbore. Generatoarele mici fără perii pot arăta ca o singură unitate, dar cele două părți sunt ușor de identificat la generatoarele mai mari. Cea mai mare parte dintre cele două este generatorul principal, iar partea mai mică este excitatorul. Excitatorul are bobine de câmp staționar și o armătură rotativă (bobine de putere). Generatorul principal utilizează configurații opuse de câmp rotativ și bobine staționare. Redresorul în punte (redresor rotativ) este montat pe o placă atașată la rotor. Nu se folosesc perii sau inele colectoare, reducând numărul de piese de uzură.

Generator de inducție

Spre deosebire de alte generatoare, funcționarea unui generator de inducție se bazează nu pe un câmp magnetic rotativ, ci pe unul pulsatoriu, cu alte cuvinte, câmpul se modifică nu în funcție de deplasare, ci în funcție de timp, care în cele din urmă (inducție). de EMF) dă același rezultat.

Proiectarea generatoarelor de inducție presupune amplasarea atât a unui câmp constant, cât și a bobinelor pentru inducerea EMF pe stator, în timp ce rotorul rămâne liber de înfășurări, dar trebuie să aibă o formă de dinte, deoarece întreaga funcționare a generatorului se bazează pe armonicile dinților. a rotorului.

Generatoare pentru energie mică

Pentru puteri de până la 100 kW, sunt utilizate pe scară largă generatoarele mono și trifazate cu excitație de la magneți permanenți. Utilizarea magneților permanenți de înaltă energie din compoziția neodim-fier-bor a făcut posibilă simplificarea designului și reducerea semnificativă a dimensiunii și greutății generatoarelor, ceea ce este esențial pentru energia eoliană la scară mică.

Design alternator

În cel mai general caz, cel mai frecvent utilizat generator de curent alternativ trifazat constă dintr-un rotor cu poli saliente cu o pereche de poli (generatoare de mare viteză de putere mică) sau 2 perechi dintre ei, dispuși transversal (cele mai comune generatoare). cu puteri de până la câteva sute de kilowați Acest design nu permite doar utilizarea mai eficientă a materialului, dar și pentru o frecvență industrială AC de 50 Hz oferă o turație a rotorului de funcționare de 1500 rpm, ceea ce este în acord cu viteza de tracțiune a motoarelor diesel. din această putere), precum și un stator cu 3 (în primul caz) sau 6 (în al doilea) înfășurări și poli de putere. Tensiunea de la înfășurările de putere este cea care este furnizată consumatorului.

Rotorul poate fi realizat cu magneți permanenți doar pentru generatoare de putere foarte mică în toate celelalte cazuri are așa-numita înfășurare. înfășurare de excitație, adică este un electromagnet de curent continuu, alimentat într-un rotor rotativ printr-un ansamblu perie-comutator cu contacte inelare simple, care sunt mai rezistente la uzură decât comutatorul cu lamelă despicat al mașinilor cu curent continuu.

În orice generator de curent alternativ puternic cu o înfășurare de excitație pe rotor, apare inevitabil întrebarea - ce mărime a curentului de excitație ar trebui să fie furnizată bobinei? La urma urmei, tensiunea de ieșire a unui astfel de generator depinde de aceasta. Și această tensiune trebuie menținută în anumite limite, de exemplu, 380 de volți, indiferent de curentul din circuitul consumatorului, a cărui valoare semnificativă poate reduce semnificativ și tensiunea de ieșire a generatorului. În plus, sarcina între faze poate fi în general foarte neuniformă.

Această problemă este rezolvată în generatoarele moderne, de regulă, prin introducerea transformatoarelor de curent electromagnetic în circuitele de ieșire ale fazelor generatorului, conectate prin înfășurări secundare într-un triunghi sau stea și producând la ieșire o tensiune trifazată alternativă cu o amplitudine. de unu - zeci de volți, strict proporțional și fază potrivit cu valoarea curentului de sarcină al generatorului de faze - cu cât este mai mare curentul consumat în prezent într-o fază dată, cu atât este mai mare tensiunea la ieșirea fazei corespunzătoare a fazei corespunzătoare transformator de curent. Acest lucru obține un efect de stabilizare și de autoreglare. Toate cele trei faze de reglare din înfășurările secundare ale transformatoarelor de curent sunt apoi conectate la un redresor convențional trifazat de 6 diode semiconductoare, iar ieșirea acestuia produce un curent continuu de valoarea necesară, care este furnizat înfășurării de excitație a rotorului printr-o perie. -ansamblu colector. Circuitul poate fi completat cu o unitate reostat pentru o oarecare libertate în reglarea curentului de excitație.

În generatoarele învechite sau de putere redusă, în locul transformatoarelor de curent, s-a folosit un sistem de reostate puternice, cu izolarea curentului de excitație de funcționare prin modificarea căderii de tensiune pe rezistor atunci când curentul prin acesta se modifică. Aceste scheme erau mai puțin precise și mult mai puțin economice.

În ambele cazuri, există problema apariției unei tensiuni inițiale pe înfășurările de putere ale generatorului în momentul în care începe să funcționeze - într-adevăr, dacă nu există încă excitare, atunci curentul în înfășurările secundare ale transformatoarelor de curent nu are de unde să vină. Problema, totuși, este rezolvată prin faptul că fierul jugului rotorului are o anumită capacitate de magnetizare reziduală, această magnetizare reziduală este suficientă pentru a excita o tensiune de câțiva volți în înfășurările de putere, suficientă pentru a autoexcita generatorul și a ajunge; caracteristicile sale de funcționare.

La generatoarele autoexcitate, un pericol grav este reprezentat de alimentarea accidentală a tensiunii externe de la o rețea electrică industrială către înfășurările de putere ale statorului. Deși acest lucru nu duce la nicio consecință negativă pentru înfășurările generatorului în sine, câmpul magnetic alternant puternic din rețeaua externă demagnetizează efectiv statorul, drept urmare generatorul își pierde capacitatea de a se autoexcita. În acest caz, este necesară aplicarea inițială a tensiunii de excitare de la o sursă externă, de exemplu, o baterie de mașină, uneori această procedură vindecă complet statorul, dar în unele cazuri nevoia de excitare externă rămâne pentru totdeauna.

Alternator principal

Generatorul principal constă dintr-un câmp magnetic rotativ, așa cum sa menționat mai devreme, și o armătură staționară (înfășurări ale generatorului)

Mașini hibride

Vezi si

Legături

• Alternatoare. Editare integrată (TPub.com).
• Alternator din lemn cu turații reduse. ForceField, Fort Collins, Colorado, SUA.

Generator electric– unul dintre elementele constitutive ale unei centrale autonome, precum și multe altele. De fapt, este cel mai important element, fără de care generarea de energie electrică este imposibilă. Un generator electric transformă energia mecanică de rotație în energie electrică. Principiul funcționării sale se bazează pe așa-numitul fenomen de auto-inducție, atunci când o forță electromotoare (EMF) apare într-un conductor (bobină) care se mișcă în liniile câmpului magnetic, ceea ce poate (pentru o mai bună înțelegere a problemei) se numește tensiune electrică (deși acesta nu este același lucru).

Componentele unui generator electric sunt un sistem magnetic (se folosesc în principal electromagneți) și un sistem de conductori (bobine). Primul creează un câmp magnetic, iar al doilea, rotindu-se în el, îl transformă într-unul electric. În plus, generatorul are și un sistem de eliminare a tensiunii (comutator și perii, conectând bobinele într-un anumit fel). De fapt, conectează generatorul cu consumatorii de curent electric.

Puteți obține electricitate singur, efectuând cel mai simplu experiment. Pentru a face acest lucru, trebuie să luați doi magneți cu polarități diferite sau să întoarceți doi magneți cu poli diferiți unul spre celălalt și să plasați între ei un conductor metalic sub forma unui cadru. Conectați un bec mic (de putere redusă) la capete. Dacă începeți să rotiți cadrul într-o direcție sau alta, becul va începe să strălucească, adică apare o tensiune electrică la capetele cadrului și un curent electric curge prin spirala sa. Același lucru se întâmplă și la un generator electric, singura diferență este că generatorul electric are un sistem mai complex de electromagneți și o bobină mult mai complexă de conductori, de obicei din cupru.

Generatoarele electrice diferă atât prin tipul de antrenare, cât și prin tipul tensiunii de ieșire. După tipul de acționare care o pune în mișcare:

• Turbogenerator – acționat de o turbină cu abur sau un motor cu turbină cu gaz. Folosit în principal în centralele mari (industriale).
• Hidrogenerator – acționat de o turbină hidraulică. Este, de asemenea, utilizat în centralele mari de energie care funcționează prin mișcarea apei râului și a mării.
• Generator eolian – acționat de energia eoliană. Este folosit atât în ​​centralele eoliene mici (private), cât și în cele industriale mari.
• Generatorul diesel și generatorul pe benzină sunt acționați de un motor diesel și, respectiv, pe benzină.

După tipul de curent electric de ieșire:

• Generatoare de curent continuu - ieșirea este curent continuu.
• Generatoare de curent alternativ. Există monofazate și trifazate, cu ieșire AC monofazată și, respectiv, trifazată.

Diferite tipuri de generatoare au propriile caracteristici de design și componente practic incompatibile. Ele sunt unite doar de principiul general al creării unui câmp electromagnetic prin rotația reciprocă a unui sistem de bobine față de altul sau față de magneții permanenți. Datorită acestor caracteristici, numai specialiști calificați pot repara generatoarele sau componentele individuale ale acestora.

Un generator de curent alternativ sau un generator de curent continuu este un dispozitiv pentru generarea de energie electrică prin conversia energiei mecanice.

Cum arată un alternator?

Cum functioneaza un alternator? Curentul este generat într-un conductor sub influența unui câmp magnetic. Este convenabil să generați curent prin rotirea unui cadru dreptunghiular conductiv electric într-un câmp staționar sau a unui magnet permanent în interiorul acestuia.

Când se rotește în jurul axei câmpului magnetic pe care îl creează în interiorul cadrului cu o viteză unghiulară ω, laturile verticale ale buclei vor fi active, deoarece sunt intersectate de linii magnetice. Nu există niciun efect asupra laturilor orizontale care coincid în direcția cu câmpul magnetic. Prin urmare, nu este indus curent în ele.

Cum arată un generator cu rotor magnetic?

EMF din cadru va fi:

e = 2 B max lv păcat ωt,

B max– inductie maxima, T;

l– înălțimea cadrului, m;

v– viteza cadrului, m/s;

t – timp, s.

Astfel, în conductor este indusă o fem alternativă din acțiunea unui câmp magnetic în schimbare.

Pentru un număr mare de ture w, exprimând formula în termeni de debit maxim Fm, obținem următoarea expresie:

e = wF m păcat ω t.

Principiul de funcționare al unui alt tip de generator de curent alternativ se bazează pe rotirea unui cadru purtător de curent între doi magneți permanenți cu poli opuși. Cel mai simplu exemplu este prezentat în figura de mai jos. Tensiunea care apare în el este îndepărtată de inele colectoare.

Generator de curent cu magnet permanent

Utilizarea dispozitivului nu este foarte comună din cauza sarcinii pe contactele în mișcare cu un curent mare care trece prin rotor. Designul primei opțiuni date le conține și ele, dar prin ele este furnizat mult mai puțin curent continuu prin spirele unui electromagnet rotativ, iar puterea principală este îndepărtată din înfășurarea statorului staționar.

Generator sincron

O caracteristică specială a dispozitivului este egalitatea între frecvență f indusă în stator de EMF și viteza rotorului ω :

ω = 60∙f/ p rpm,

Unde p– numărul de perechi de poli din înfăşurarea statorului.

Un generator sincron creează un EMF în înfășurarea statorului, a cărui valoare instantanee este determinată din expresia:

e = 2π B max lwDn sinω t,

Unde lȘi D– lungimea și diametrul interior al miezului statorului.

Un generator sincron produce tensiune cu o caracteristică sinusoidală. Când consumatorii sunt conectați la bornele sale C 1, C 2, C 3, un curent monofazat sau trifazat circulă prin circuit, diagrama este mai jos.

Circuit generator sincron trifazat

Acțiunea unei sarcini electrice în schimbare modifică și sarcina mecanică. În același timp, viteza de rotație crește sau scade, drept urmare tensiunea și frecvența se modifică. Pentru a preveni apariția unei astfel de modificări, caracteristicile electrice sunt menținute automat la un anumit nivel prin feedback de tensiune și curent pe înfășurarea rotorului. Dacă rotorul generatorului este realizat dintr-un magnet permanent, acesta are capacități limitate de stabilizare a parametrilor electrici.

Rotorul este forțat în rotație. Un curent de inducție este furnizat înfășurării sale. În stator, câmpul magnetic al rotorului, care se rotește cu aceeași viteză, induce 3 feme alternante cu o defazare.

Fluxul magnetic principal al generatorului este creat prin acțiunea curentului continuu care trece prin înfășurarea rotorului. Alimentarea poate proveni din altă sursă. De asemenea, comună este metoda de autoexcitare, când o mică parte a curentului alternativ este preluată din înfășurarea statorului și trece prin înfășurarea rotorului după rectificarea preliminară. Procesul se bazează pe magnetismul rezidual, care este suficient pentru a porni generatorul.

Principalele dispozitive care generează aproape toată energia electrică din lume sunt hidrogeneratoarele sincrone sau turbo.

Generator asincron

Dispozitivul unui generator de curent alternativ de tip asincron se distinge prin diferența de frecvență de rotație a EMF ω și rotorul ω r. Se exprimă printr-un coeficient numit alunecare:

s = (ω - ω r)/ ω.

În modul de funcționare, câmpul magnetic încetinește rotația armăturii și frecvența acesteia este mai mică.

Un motor asincron poate funcționa în modul generator dacă ω r >ω, atunci când curentul își schimbă direcția și energia este redată rețelei. Aici cuplul electromagnetic devine frânare. Utilizarea acestei proprietăți este obișnuită la coborârea sarcinilor sau la vehiculele electrice.

Un generator asincron este ales atunci când cerințele pentru parametrii electrici nu sunt foarte mari. În prezența supraîncărcărilor de pornire, ar fi de preferat un generator sincron.

Designul unui generator auto nu este diferit de unul convențional care produce curent electric. Produce curent alternativ, care este apoi redresat.

Cum arată un generator auto?

Designul constă dintr-un rotor electromagnetic care se rotește în doi rulmenți antrenați printr-un scripete. Are o singură înfășurare, cu curent continuu alimentat prin 2 inele de cupru și perii de grafit.

Releul-regulator electronic menține o tensiune stabilă de 12V, independent de viteza de rotație.

Circuitul generatorului auto

Curentul de la baterie este furnizat înfășurării rotorului printr-un regulator de tensiune. Cuplul de rotație îi este transmis printr-un scripete și este indus un EMF în spirele înfășurării statorului. Curentul trifazat generat este redresat prin diode. Tensiunea constantă de ieșire este menținută de un regulator care controlează curentul de excitație.

Când motorul accelerează, curentul de câmp scade, ceea ce ajută la menținerea unei tensiuni de ieșire constantă.

Generator clasic

Designul conține un motor care funcționează cu combustibil lichid care rotește un generator. Viteza rotorului trebuie să fie stabilă, altfel calitatea producerii de energie electrică scade. Când generatorul se uzează, viteza de rotație devine mai mică, ceea ce reprezintă un dezavantaj semnificativ al dispozitivului.

Dacă sarcina generatorului este sub valoarea nominală, acesta va funcționa parțial la ralanti, consumând combustibil în exces.

Prin urmare, atunci când îl achiziționați, este important să faceți un calcul precis al puterii necesare, astfel încât să fie încărcat corect. O sarcină sub 25% este interzisă deoarece aceasta îi afectează durabilitatea. Pașapoartele indică toate modurile de funcționare posibile care trebuie respectate.

Multe tipuri de modele clasice au prețuri rezonabile, fiabilitate ridicată și o gamă largă de puteri. Este important să-l încărcați corect și să efectuați inspecția tehnică la timp. Figura de mai jos prezintă modele de generatoare pe benzină și diesel.

Generator clasic: a) – generator pe benzină, b) – generator diesel

Generator diesel

Generatorul alimentează motorul, care funcționează cu motorină. Motorul cu ardere internă constă dintr-o parte mecanică, un panou de control, un sistem de alimentare cu combustibil, răcire și lubrifiere. Puterea generatorului depinde de puterea motorului cu ardere internă. Dacă este necesar în cantități mici, de exemplu, pentru aparatele de uz casnic, este indicat să folosiți un generator pe benzină. Generatoarele diesel sunt folosite acolo unde este nevoie de mai multă putere.

ICE-urile sunt utilizate în cea mai mare parte cu supape deasupra capului. Sunt mai compacte, mai fiabile, ușor de reparat și emit mai puține deșeuri toxice.

Ei preferă să aleagă un generator cu un corp metalic, deoarece plasticul este mai puțin durabil. Dispozitivele fără perii sunt mai durabile, iar tensiunea generată este mai stabilă.

Capacitatea rezervorului de combustibil asigură funcționarea la o singură umplere timp de cel mult 7 ore. În instalațiile staționare se folosește un rezervor extern cu un volum mare.

Generator pe benzina

Cea mai comună sursă de energie mecanică este motorul cu carburator în patru timpi. În mare parte se folosesc modele de la 1 la 6 kW. Există dispozitive de până la 10 kW care pot alimenta o casă de țară la un anumit nivel. Prețurile generatoarelor pe benzină sunt rezonabile, iar resursa este destul de suficientă, deși mai mică decât cea a celor diesel.

Generatorul este selectat în funcție de sarcini.

Pentru curenți mari de pornire și utilizarea frecventă a sudării electrice, este mai bine să utilizați un generator sincron. Dacă luați un generator asincron mai puternic, acesta va face față curenților de pornire. Cu toate acestea, aici este important ca acesta să fie încărcat, altfel benzina va fi irosită.

Generator cu invertor

Mașinile sunt utilizate acolo unde este nevoie de energie electrică de înaltă calitate. Ele pot lucra continuu sau intermitent. Obiectele consumului de energie aici sunt instituții unde nu sunt permise supratensiunile.

Baza generatorului cu invertor este o unitate electronică, care constă dintr-un redresor, microprocesor și convertor.

Schema bloc a unui generator cu invertor

Generarea de energie electrică începe în același mod ca în modelul clasic. În primul rând, se generează curent alternativ, care este apoi redresat și furnizat invertorului, unde este din nou transformat în curent alternativ, cu parametrii necesari.

Tipurile de generatoare cu invertor diferă prin natura tensiunii de ieșire:

• dreptunghiular - cel mai ieftin, capabil să alimenteze doar unelte electrice;
• puls trapezoidal - potrivit pentru multe dispozitive, cu excepția echipamentelor sensibile (categoria de preț mediu);
• tensiune sinusoidală – caracteristici stabile, potrivită pentru toate aparatele electrice (cel mai mare preț).

Avantajele generatoarelor cu invertor:

• dimensiuni și greutate reduse;
• consum redus de combustibil prin reglementarea producției cantității de energie electrică pe care consumatorii o au în prezent;
• Posibilitate de funcționare pe termen scurt cu suprasarcină.

Dezavantajele sunt prețurile ridicate, sensibilitatea la schimbările de temperatură în partea electronică și puterea scăzută. În plus, repararea unității electronice este costisitoare.

Modelul de invertor este selectat în următoarele cazuri:

• dispozitivul este achiziționat numai în cazurile în care un generator convențional nu este potrivit, deoarece prețul său este ridicat;
Evaluează acest articol:

Pentru cei care nu sunt familiarizați cu generatoarele, le explicăm că aceasta este o unitate în care se obține un alt tip de energie dintr-un tip de energie. Sau, mai exact, de la mecanic la electric. Mai mult, aceste dispozitive pot genera atât curent continuu, cât și curent alternativ. Până la mijlocul secolului al XX-lea s-au folosit în principal generatoare de curent continuu. Acestea erau dispozitive mari care nu funcționau foarte bine. Apariția pe piață a diodelor de tip semiconductor a făcut posibilă inventarea unui generator de curent alternativ trifazat. Sunt diode care permit redresarea curentului alternativ.

Principiul de funcționare

Funcționarea unui generator trifazat se bazează pe legea lui Faraday - legea inducției electromagnetice, care afirmă că o forță electromotoare va fi neapărat indusă într-un cadru dreptunghiular rotativ, care este instalat între doi magneți. Avertismentul este că magneții vor crea un câmp magnetic rotativ. Direcția de rotație atât a cadrului cât și a câmpului magnetic trebuie să coincidă. Dar o forță electromotoare va apărea și dacă cadrul rămâne staționar și magnetul se rotește în interiorul acestuia.

Pentru a înțelege cum funcționează generatorul, acordați atenție figurii de mai jos. Acesta este cel mai simplu mod în care funcționează.

Aici puteți vedea clar magneți cu diferiți poli, un cadru, un arbore și inele colectoare, cu ajutorul cărora este drenat curentul.

Desigur, aceasta este doar o diagramă, deși generatoarele de laborator au fost create astfel. În practică, magneții obișnuiți sunt înlocuiți cu electromagneți. Acestea din urmă sunt înfășurări sau inductori de cupru. Când un curent electric trece prin ele, se formează câmpul magnetic necesar. Astfel de generatoare sunt instalate în toate mașinile (acesta este doar un exemplu pentru a le porni, o baterie este instalată sub capotă, adică o sursă de curent continuu). Unele modele de generatoare sunt pornite folosind principiul autoexcitarii sau folosind generatoare de putere redusă.

Soiuri

Clasificarea se bazează pe principiul funcționării, prin urmare aceste unități AC sunt împărțite în două clase:

• Asincron. Acestea sunt cele mai fiabile generatoare, mici ca dimensiune și greutate, simple ca design. Aceștia fac față bine supraîncărcărilor și scurtcircuitelor. Cu toate acestea, este necesar să se țină cont de faptul că acest tip va eșua imediat dacă este supus unei suprasarcini mari. De exemplu, curentul de pornire al echipamentelor electrice. Prin urmare, merită să țineți cont de acest fapt, pentru care va trebui să achiziționați un generator cu o putere de trei sau patru ori mai mare decât puterea consumată de echipament la pornire.
• Sincron. Dar acest tip face față cu ușurință sarcinilor pe termen scurt. Un astfel de generator poate rezista la o suprasarcină de cinci sau șase ori. Adevărat, nu diferă prin fiabilitate ridicată în comparație cu opțiunile asincrone, în plus, este mare în dimensiune și greutate.

Desigur, această diviziune se bazează pe principiul de funcționare al unității. Dar există și alte criterii.

• Fază singulară.
• În două faze.
• Trei faze.
• Multifazice (de obicei șase faze).
• Sudare.
• Liniar.
• Inducţie.
• Staționar.
• Portabil.

Dispozitiv generator trifazat

În principiu, proiectarea unui generator de curent alternativ trifazat este destul de simplă. Aceasta este o carcasă cu două capace pe laturi opuse. Fiecare dintre ele are orificii pentru aerisire. Capacele conțin nișe pentru rulmenți în care arborele se rotește. Un element de transmisie este instalat pe capătul frontal al arborelui. De exemplu, un generator de mașină are un scripete care transmite rotația de la motorul cu ardere internă la generator. La capătul opus al arborelui, se transmite curent electric, deoarece arborele în acest caz acționează ca un electromagnet cu o singură înfășurare.

Transmiterea se realizează prin perii de grafit și inele colectoare (sunt din cupru). Periile sunt conectate la un regulator electric (în esență un releu obișnuit), care reglează alimentarea cu 12 volți cu abaterile necesare. Cel mai important lucru este că releul nu crește sau scade tensiunea în funcție de viteza de rotație a arborelui în sine.

Deci, dacă vorbim despre generatoare de curent alternativ trifazate, atunci acestea sunt trei monofazate. Doar o unitate trifazată are o înfășurare nu pe rotor (arbore), ci în stator. Și există trei astfel de înfășurări, care sunt deplasate una față de alta în fază. Arborele, ca și în primul design, îndeplinește funcțiile unui electromagnet, care este alimentat de curent continuu prin contacte glisante.

Rotirea arborelui creează un câmp magnetic în înfășurări. Forța electromotoare începe să fie indusă atunci când câmpul magnetic al înfășurărilor se intersectează cu rotorul. Și deoarece înfășurările sunt situate simetric pe stator, adică la fiecare 120º, atunci, în consecință, forța electromotoare va avea aceeași valoare a amplitudinii.

Omenirea folosește electricitatea în toate domeniile de activitate de mai bine de un secol. Fără el este pur și simplu imposibil să ne imaginăm o viață normală. Cu ajutorul unor mașini speciale, energia mecanică este transformată în curent alternativ sau continuu. Pentru a înțelege mai bine cum se întâmplă acest lucru, este necesar să înțelegeți în ce constă generatorul și cum funcționează.

Conversia energiei mecanice în energie electrică

Baza funcționării oricărui generator constă principiul inducţiei magnetice. Primele mașini electrice au apărut în a doua jumătate a secolului al XIX-lea. Inventatorii lor au fost Michael Faraday și Hippolyte Pixie. În 1886, a avut loc o demonstrație publică a unui alternator, un dispozitiv capabil să genereze curent din mișcarea mecanică.

Primul generator de curent alternativ trifazat a fost dezvoltat de rusul Dolivo-Dobrovolsky. În 1903, a construit prima centrală industrială de pe Pământ, care a devenit sursa de energie pentru lift.

Cel mai simplu circuit al unui generator de curent alternativ este o bobină de sârmă care se rotește într-un câmp magnetic. O opțiune alternativă este atunci când bobina rămâne nemișcată și un câmp magnetic o traversează. În ambele cazuri, se va genera energie electrică. În timp ce mișcarea continuă, în conductor este generat un curent alternativ. Generatoarele sunt folosite pentru a genera energie electrică în întreaga lume. Ele fac parte din sistemul global de alimentare cu energie al globului.

Modul în care este proiectat generatorul depinde de scopul său și sunt posibile diferite modificări. in orice caz există două componente principale:

1. Rotorul este un element mobil din fier solid.
2. Statorul este staționar și este asamblat din foi izolate de fier. În interior există șanțuri în care trece înfășurarea firului.

Pentru a obține cea mai mare inducție magnetică, distanța dintre aceste părți ale unității ar trebui să fie cât mai mică posibil. Înfășurarea de câmp situată pe rotor este alimentată printr-un sistem de perii.

Există două tipuri de construcție:

• cu o armătură rotativă și un câmp magnetic staționar;
• câmpul magnetic se rotește, dar armătura rămâne pe loc.

Cele mai utilizate mașini sunt cele cu poli magnetici mobili. Este mult mai convenabil să eliminați electricitatea din stator decât din rotor. În general, generatorul este construit în același mod ca un motor electric.

Clasificarea și tipurile de unități

Unitățile pentru conversia energiei mecanice în energie electrică au un design similar. Ele pot diferi în ceea ce privește principiul de funcționare al generatorului și al înfășurării câmpului:

De proiectare:

• poli proeminenți;
• neexprimat.

Conform metodei de conectare a înfășurărilor:

În funcție de numărul de faze:

• fază singulară;
• bifazic;
• trei faze.

Unitățile de curent continuu sunt proiectate în așa fel încât mecanismul de eliminare a energiei constă din două jumătăți de inele izolate, fiecare dintre ele primind o încărcare cu un anumit potențial. Ieșirea produce un curent pulsatoriu dintr-o direcție.

Generatoarele sincrone au o armătură cu o înfășurare la care este alimentat curent continuu. Prin ajustarea valorii acestuia, puteți modifica intensitatea câmpului magnetic și puteți controla tensiunea de ieșire. Cele asincrone nu au înfășurare, se folosește efectul de magnetizare.

Aplicații principale

Merită să ne amintim că electricitatea obișnuită în prize apare datorită funcționării uriașelor generatoare de curent alternativ la centralele termice. Domeniul de utilizare al acestor mașini electrice include toate tipurile de activitate umană:

• utilizat ca sursă de rezervă de energie la instalațiile în care întreruperile alimentării cu energie nu pot fi tolerate;
• indispensabil în locurile în care nu există linii electrice;
• Majoritatea vehiculelor sunt echipate cu un generator, acesta generează energie electrică pentru rețeaua de bord;
• alimentare cu energie electrică pentru instalații de hidroliză;
• industrie;
• la centralele nucleare și hidroelectrice.

Recent, unitățile de uz casnic pentru generarea de energie electrică au devenit din ce în ce mai populare. Se remarcă prin dimensiunile lor compacte și prin consumul redus de combustibil. Pot funcționa cu benzină și motorină. Sunt folosite în condiții de camping, la dacha sau ca sursă de energie de urgență.

Invenția unei metode de generare a energiei electrice din mișcarea mecanică a avut o importanță epocală pentru dezvoltarea civilizației moderne. Lumea din jurul nostru este plină de mistere, ale căror răspunsuri sunt necunoscute, dar poate și alte descoperiri importante îi așteaptă pe oameni care își pot schimba viața.