Comment fonctionne un générateur électrique?

La fonction de tout générateur électrique est de générer un courant électrique. Mais en fait, le générateur ne produit rien, mais convertit seulement une forme d'énergie en une autre (comme c'est caractéristique de tous les processus énergétiques dans la nature). Le plus souvent, en prononçant l'expression «générateur électrique», ils désignent une machine qui convertit l'énergie mécanique en énergie électrique.

L'énergie mécanique peut être obtenue à partir du gaz ou de la vapeur qui se dilate sous pression, des chutes d'eau ou même manuellement. En tout état de cause, pour recevoir de l'énergie électrique d'un générateur, il doit d'abord transférer cette énergie sous une forme acceptable, le plus souvent sous forme mécanique.

Les générateurs fonctionnant par entraînement mécanique sont la forme dominante de générateurs dans le monde moderne. Ces générateurs fonctionnent dans les centrales nucléaires et hydroélectriques, dans les automobiles, dans les générateurs diesel et à essence, dans les éoliennes, dans les dynamos à main, etc. La vapeur, l'essence et le vent servent de sources d'énergie mécanique qui fait tourner le rotor du générateur.

Un exemple de générateur électrique simple:

Une bobine magnétisante ou des aimants permanents sont fixés au rotor du générateur. Ces dernières années, les générateurs se sont généralisés. avec des aimants en néodyme sur le rotor, car les aimants en néodyme modernes ne sont pas inférieurs dans leurs caractéristiques à un enroulement de magnétisation puissant.

Le principe de génération d'énergie électrique dans un générateur est basé sur le phénomène d'induction électromagnétique, qui consiste dans le fait qu'un flux magnétique changeant dans l'espace induit un champ électrique autour de cet espace.

Et si un conducteur est placé dans la région où ce champ électrique induit est présent, alors une FEM (force électromotrice) y sera induite (elle sera induite), et entre les extrémités du conducteur, il sera possible d'observer (mesurer, utiliser pour alimenter la charge) la tension correspondante.

Le flux magnétique changeant est obtenu dans le générateur au moyen d'aimants se déplaçant avec le rotor ou les cosses polaires magnétisées par des enroulements spéciaux - enroulements de magnétisation. Les bobines magnétisantes sont généralement alimentées par des brosses et des bagues collectrices.

Application d'un générateur pour l'électrification d'un modèle ferroviaire:

Les fils dans lesquels la fem (tension électrique) du générateur est induite sont un enroulement de stator, généralement situé dans un circuit magnétique fixé à une partie fixe d'une machine électrique. Cet enroulement pour des générateurs de différents types peut être réalisé de différentes manières.

Dans les alternateurs triphasés, les enroulements statoriques réalisés selon un schéma triphasé sont adoptés - trois parties d'un tel enroulement triphasé peuvent être connectées par une "étoile" ou un "triangle".

La connexion par une étoile permet d'obtenir une tension d'une plus grande amplitude du générateur que lorsqu'il est connecté par un triangle. La différence de contraintes sera la racine de 3 fois (environ 1,73). Plus la tension est élevée, plus le courant maximal pouvant être obtenu de ce générateur à la charge est faible.

Le fonctionnement d'un générateur électrique dans une centrale électrique:

La puissance nominale du générateur dépend de plusieurs facteurs qui déterminent son courant et sa tension nominale. La tension aux bornes de sortie du générateur dépend de la longueur de l'enroulement du stator (fil), de la vitesse du rotor et de l'induction du champ magnétique à ses pôles. Plus ces paramètres sont nombreux, plus la tension est obtenue du générateur au ralenti et sous charge.

Générateur portable (mini-centrale) pour alimentation autonome:

Le courant maximum qui peut être obtenu du générateur est théoriquement limité par son courant de court-circuit.Presque à vitesse nominale, elle dépend de l'épaisseur du fil d'enroulement du stator et du flux magnétique total du rotor.

Si le flux magnétique n'est pas suffisant, dans certains cas, recourir à une augmentation de la vitesse. Mais alors, le générateur doit être équipé d'un régulateur de tension automatique, comme cela est mis en œuvre dans les générateurs automobiles, qui sont capables de produire un courant acceptable pour charger la batterie dans une large plage de vitesse.

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