Как работи електрически генератор?

Функцията на всеки електрически генератор е да генерира електрически ток. Но всъщност генераторът не произвежда нищо, а само преобразува една форма на енергия в друга (както е характерно за всички енергийни процеси в природата). Най-често, произнасяйки израза „електрически генератор“, те означават машина, която преобразува механичната енергия в електрическа.

Механичната енергия може да бъде получена от газ или пара, които се разширяват под налягане, от падаща вода или дори ръчно. Във всеки случай, за да получи електрическа енергия от генератор, първо трябва да прехвърли тази енергия в приемлива форма, най-често в механична форма.

Генераторите, работещи с механично задвижване, са доминиращата форма на генераторите в съвременния свят. Такива генератори работят в ядрени и водноелектрически централи, в автомобили, в дизелови и бензинови генератори, във вятърни мелници, в ръчни динамони и др. Парата, бензинът и вятърът служат като източници на механична енергия, която върти ротора на генератора.

Пример за обикновен електрически генератор:

Към ротора на генератора са фиксирани намагнителна бобина или постоянни магнити. През последните години генераторите придобиха широко разпространение. с неодимови магнити на ротора, тъй като съвременните неодимови магнити не отстъпват по своите характеристики на мощна намотка за намагнитване.

Принципът на генериране на електрическа енергия в генератор се основава на явлението електромагнитна индукция, което се състои във факта, че магнитният поток, който се променя в пространството, индуцира електрическо поле около това пространство.

И ако се постави проводник в областта, в която има това индуцирано електрическо поле, тогава в него ще се индуцира ЕМП (електромоторна сила) (ще бъде индуцирана) и съответното напрежение може да се наблюдава (измерва се, използва се за захранване на товара) между краищата на проводника.

Променящият се магнитен поток се получава в генератора с помощта на магнити, движещи се заедно с роторните или полюсните втулки, намагнетизирани от специални намотки - намагнитване намотки. Магнетизиращите бобини обикновено получават мощност чрез четки и хлъзгащи пръстени.

Приложение на генератор за електрификация на железопътен модел:

Проводниците, в които се индуцира емф (електрическо напрежение) в генератора, са намотка на статора, обикновено разположени в магнитна верига, фиксирана към неподвижна част на електрическа машина. Тази намотка за генератори от различни видове може да се извърши по различни начини.

В трифазните алтернатори се приемат намотки на статора, направени съгласно трифазна верига - три части от такава трифазна намотка могат да бъдат свързани чрез „звезда“ или „триъгълник“.

Свързването със звезда позволява да се получи напрежение с по-голяма величина от генератора, отколкото когато е свързано с триъгълник. Разликата в напреженията ще бъде корена 3 пъти (около 1,73). Колкото по-високо е напрежението, толкова по-малък е максималният ток, който може да се получи от този генератор при натоварването.

Работата на електрически генератор в електроцентрала:

Номиналната мощност на генератора зависи от няколко фактора, които определят неговия номинален ток и напрежение. Напрежението в изходните клеми на генератора зависи от дължината на намотката на статора (тел), от скоростта на ротора и от индукцията на магнитното поле на полюсите му. Колкото повече са тези параметри, толкова по-голямо напрежение се получава от генератора на празен ход и под товар.

Преносим генератор (мини електроцентрала) за автономно захранване:

Максималният ток, който може да се получи от генератора, теоретично е ограничен от тока на късо съединение.Почти при номиналната скорост зависи от дебелината на проводника на намотката на статора и от общия магнитен поток на ротора.

Ако магнитният поток не е достатъчен, в някои случаи прибягват до увеличаване на скоростта. Тогава генераторът трябва да бъде оборудван с автоматичен регулатор на напрежението, както е реализиран в автомобилните генератори, които могат да произвеждат ток, приемлив за зареждане на батерията в широк диапазон на скоростта.

Вижте също по тази тема:

Динамо машини - първите постоянни генератори

Видове електрически генератори и принципите на тяхната работа

Как е подреден и работи дизеловият генератор

Устройството на автомобилния генератор и неговите характеристики