Jak funguje elektrický generátor?

Funkcí jakéhokoli elektrického generátoru je generovat elektrický proud. Ve skutečnosti však generátor nic neprodukuje, ale přeměňuje pouze jednu formu energie na jinou (jak je charakteristické pro všechny energetické procesy v přírodě). Nejčastěji označují výraz „elektrický generátor“ stroj, který přeměňuje mechanickou energii na elektrickou.

Mechanická energie může být získána plynem nebo párou expandující pod tlakem, padající vodou nebo dokonce ručně. V každém případě, za účelem získání elektrické energie z generátoru, musí nejprve převést tuto energii v přijatelné formě, nejčastěji v mechanické formě.

Generátory pracující s mechanickým pohonem jsou dominantní formou generátorů v moderním světě. Takové generátory pracují v jaderných a vodních elektrárnách, v automobilech, v naftových a benzínových generátorech, ve větrných mlýnech, v rukou dynama atd. Pára, benzín a vítr slouží jako zdroje mechanické energie, která otáčí rotor generátoru.

Příklad jednoduchého elektrického generátoru:

K rotoru generátoru je připevněna magnetizační cívka nebo permanentní magnety. V posledních letech se generátory rozšířily. s neodymovými magnety na rotoru, protože moderní neodymové magnety nejsou ve svých charakteristikách nižší než výkonné magnetizační vinutí.

Princip výroby elektrické energie v generátoru je založen na jevu elektromagnetické indukce, který spočívá ve skutečnosti, že magnetický tok měnící se v prostoru indukuje elektrické pole kolem tohoto prostoru.

A pokud je vodič umístěn v oblasti, kde je přítomno toto indukované elektrické pole, pak v něm bude indukováno EMF (elektromotorická síla) (bude indukováno) a odpovídající konce mohou být pozorovány (měřeny, použity k napájení zátěže) mezi konci vodiče.

Mění se magnetický tok v generátoru pomocí magnetů pohybujících se spolu s rotory nebo pólovými oky magnetizovanými speciálními vinutími - magnetizačními vinutími. Magnetizační cívky obvykle přijímají energii prostřednictvím kartáčů a skluzu.

Aplikace generátoru pro elektrifikaci železničního modelu:

Dráty, ve kterých je indukován emf (elektrické napětí) v generátoru, jsou vinutí statoru, obvykle umístěné v magnetickém obvodu upevněném k pevné části elektrického stroje. Toto vinutí pro generátory různých typů může být provedeno různými způsoby.

U třífázových alternátorů jsou přijata vinutí statoru podle trojfázového schématu - tři části takového třífázového vinutí mohou být spojeny „hvězdou“ nebo „trojúhelníkem“.

Připojení hvězdou umožňuje získat z generátoru napětí větší velikosti, než když je připojeno trojúhelníkem. Rozdíl v napětí bude kořen třikrát (asi 1,73). Čím vyšší je napětí, tím nižší je maximální proud, který lze tímto generátorem získat při zatížení.

Provoz elektrického generátoru v elektrárně:

Jmenovitý výkon generátoru závisí na několika faktorech, které určují jeho jmenovitý proud a napětí. Napětí na výstupních svorkách generátoru závisí na délce statorového vinutí (drátu), rychlosti rotoru a indukci magnetického pole na jeho pólech. Čím více jsou tyto parametry, tím větší je napětí generátoru při volnoběhu a při zatížení.

Přenosný generátor (mini-power station) pro autonomní napájení:

Maximální proud, který lze získat z generátoru, je teoreticky omezen jeho zkratovým proudem.Téměř při jmenovité rychlosti závisí na tloušťce vodiče vinutí statoru a na celkovém magnetickém toku rotoru.

Pokud magnetický tok nestačí, v některých případech se uchýlí ke zvýšení rychlosti. Pak však musí být generátor vybaven automatickým regulátorem napětí, jak je implementováno v automobilových generátorech, které jsou schopné produkovat proud přijatelný pro nabíjení baterie v širokém rozsahu rychlostí.

Viz také toto téma:

Dynamo stroje - první DC generátory

Druhy elektrických generátorů a principy jejich práce

Jak je dieselový generátor uspořádán a jak funguje

Zařízení automobilového generátoru a jeho vlastnosti