електричний генератор

1. Динамо-машина Єдлик Аньош [ правити | правити код ]
2. Диск Фарадея [ правити | правити код ]
3. Динамо машина [ правити | правити код ]
4. Інші електричні генератори, що використовують обертання [ правити | правити код ]
5. МГД генератор [ правити | правити код ]
6. Електромеханічні індукційні генератори [ правити | правити код ]
7. Класифікація електромеханічних генераторів [ правити | правити код ]

Наши партнеры ArtmMisto

Цей термін має також інші значення див. Генератор .

Електричний генератор - пристрій, в якому неелектричні види енергії (механічна, хімічна, теплова) перетворюються в електричну енергію .

Динамо-машина Єдлик Аньош [ правити | правити код ]

У 1827 угорський фізик Єдлик Аньош почав експериментувати з електромагнітними обертовими пристроями, які він називав електромагнітні самовращающійся ротори . У прототипі його униполярного електродвигуна (був завершений між 1853 і 1 856 роками) і стаціонарна, і обертається частини були електромагнітні . Він сформулював концепцію динамо-машини щонайменше за 6 років до Сіменса і Уитстона , Але не запатентував винахід, тому що думав, що він не перший, хто це зробив. Суть його ідеї полягала у використанні замість постійних магнітів двох протилежно розташованих електромагнітів, які створювали магнітне поле навколо ротора. Винахід Єдлик Аньош на десятиліття випередило його час.

Диск Фарадея [ правити | правити код ]

У 1831 році Майкл Фарадей відкрив принцип роботи електромагнітних генераторів. Принцип, який назвали законом Фарадея , Полягав в тому, що різниця потенціалів утворювалася між кінцями провідника, який рухався перпендикулярно магнітного поля . Він також побудував перший електромагнітний генератор, названий «диском Фарадея», який був уніполярним генератором , Котрі використовували мідний диск, що обертається між полюсами подковообразного магніту . Він виробляв невелику постійну напругу і сильний струм.

Конструкція була недосконала, тому що струм самозамикался через ділянки диска, не які були в магнітному полі. Паразитний ток обмежував потужність, що знімається з контактних проводів і викликав даремний нагрів мідного диска. Пізніше в уніполярних генераторах вдалося вирішити цю проблему, розташувавши навколо диска безліч маленьких магнітів, розподілених по всьому периметру диска, щоб створити рівномірне поле і струм тільки в одному напрямку.

Інший недолік полягав у тому, що вихідна напруга була дуже маленьким, тому що утворювався тільки один виток навколо магнітного потоку. Експерименти показали, що використовуючи багато витків дроту в котушці можна отримати часто вимагали більш високу напругу. Обмотки з проводів стали основною характерною рисою всіх наступних розробок генераторів.

Однак, останні досягнення ( рідкоземельні магніти ), Зробили можливими уніполярні двигуни з магнітом на роторі, і повинні внести багато удосконалень в старі конструкції.

Динамо машина [ правити | правити код ]

Динамо-машина стала першим електричним генератором, здатним виробляти потужність для промисловості. Її робота заснована на законах електромагнетизму для перетворення механічної енергії в пульсуючий постійний струм . Постійний струм вироблявся завдяки використанню механічного комутатора. Першу динамо-машину побудував Іполит Пікс в 1832 році.

Пройшовши ряд менш значимих відкриттів, динамо-машина стала прообразом, з якого з'явилися подальші винаходи, такі як двигун постійного струму , генератор змінного струму , синхронний двигун , Роторний перетворювач.

Динамо-машина складається з статора , Який створює постійне магнітне поле, і набору обмоток, що обертаються в цьому полі. На маленьких машинах постійне магнітне поле могло створюватися за допомогою постійних магнітів, у великих машин постійне магнітне поле створюється одним або декількома електромагнітами, обмотки яких зазвичай називають обмотками збудження.

Великі потужні динамо-машини зараз можна рідко де побачити, через більшої універсальності використання змінного струму в мережах електроживлення та електронних твердотільних перетворювачів постійного струму в змінний. Однак до того, як був відкритий змінний струм, величезні динамо-машини, що виробляють постійний струм, були єдиною можливістю для вироблення електроенергії. Зараз динамо-машини є рідкістю.

Оборотність електричних машин

російський учений Е. Х. Ленц ще 1833 році вказав на оборотність електричних машин: одна і та ж машина може працювати як електродвигун, якщо її живити струмом, і може служити генератором електричного струму, якщо її ротор привести в обертання будь-яким двигуном, наприклад паровою машиною. У 1838 році Ленц, один з членів комісії з випробування дії електричного мотора Якобі, на досвіді довів оборотність електричної машини.

Перший генератор електричного струму, заснований на явищі електромагнітної індукції, був побудований в 1832 році паризькими техніками братами Піксін. Цим генератором важко було користуватися, так як доводилося обертати важкий постійний магніт, щоб в двох дротяних котушках, укріплених нерухомо поблизу його полюсів, виникав змінний електричний струм. Генератор був забезпечений пристроєм для випрямлення струму . Прагнучи підвищити потужність електричних машин, винахідники збільшували число магнітів і котушок. Однією з таких машин, побудованої в 1843 році, був генератор Еміля Штерера. У цієї машини було три сильних рухливих магніту і шість котушок, що оберталися від рук навколо вертикальної осі. Таким чином, на першому етапі розвитку електромагнітних генераторів струму (до 1851 роки) для отримання магнітного поля застосовували постійні магніти. На другому етапі (1851-1867) створювалися генератори, у яких для збільшення потужності постійні магніти були замінені електромагнітами. Їх обмотка харчувалася струмом від самостійного невеликого генератора струму з постійними магнітами. Подібна машина була створена англійцем Генрі Уальдом в 1863 році.

При експлуатації цієї машини з'ясувалося, що генератори, забезпечуючи електроенергією споживача, можуть одночасно живити струмом і власні магніти. Виявилося, що сердечники електромагнітів зберігають залишковий магнетизм після виключення струму. Завдяки цьому генератор з самозбудженням дає струм і тоді, коли його запускають зі стану спокою. У 1866-1867 роках ряд винахідників отримали патенти на машини з самозбудженням.

У 1870 році бельгієць Зеноб Грам, який працював у Франції, створив генератор, який отримав широке застосування в промисловості. У своїй динамо-машині він використовував принцип самозбудження і вдосконалив кільцевої якір, винайдений ще в 1860 році А. Пачінотті.

В одній з перших машин Грамма кільцевої якір, укріплений на горизонтальному валу, обертався міжполюсними наконечниками двох електромагнітів. Якір приводився в обертання через приводний шків, обмотки електромагнітів були включені послідовно з обмоткою якоря. Генератор Грамма давав постійний струм, який відводився за допомогою металевих щіток, ковзали по поверхні колектора. На Віденській міжнародній виставці в 1873 році демонструвалися дві однакові машини Грамма, з'єднані проводами довжиною 1 кілометр. Одна з машин приводилася в рух від двигуна внутрішнього згоряння і служила генератором електричної енергії. Друга машина отримувала електричну енергію по дротах від першої і, працюючи як двигун, приводила в рух насос. Це була ефектна демонстрація оборотності електричних машин, відкритої Ленцем, і демонстрація принципу передачі енергії на відстань.

До того, як була відкрита зв'язок між електрикою і магнетизмом, використовувалися електростатичні генератори , Які працювали на основі принципів електростатики . Вони могли виробляти високу напруга , Але мали маленький струм . Їх робота була заснована на використанні наелектризованих ременів, пластин і дисків для перенесення електричних зарядів з одного електрода на інший. Заряди вироблялися, використовуючи один з двох принципів:

Через низьку ефективність і складнощів з ізоляцією машин, які б виробляли високі напруги, електростатичні генератори мали низьку потужність і ніколи не використовувалися для вироблення електроенергії в значущих для промисловості масштабах. Прикладами дожили до наших днів машин подібного роду є електрофорна машина і генератор Ван де Грааф .

Інші електричні генератори, що використовують обертання [ правити | правити код ]

без комутатора динамо-машина є прикладом генератора змінного струму . З електромеханічним комутатором динамо-машина - класичний генератор постійного струму. Генератор змінного струму повинен завжди мати постійну частоту обертання ротора і бути синхронізований з іншими генераторами в мережі розподілу електроживлення. Генератор постійного струму може працювати при будь-якій частоті ротора в допустимих для нього межах, але виробляє постійний струм.

МГД генератор [ правити | правити код ]

Магнітогідродинамічний генератор безпосередньо виробляє електроенергію з енергії рухомої через магнітне поле плазми або іншої подібної провідного середовища (наприклад, рідкого електроліту ) Без використання обертових частин. Розробка генераторів цього типу почалася тому, що на його виході виходять високотемпературні продукти згоряння, які можна використовувати для нагрівання пари в парогазових електростанціях і таким чином підвищити загальний ККД . МГД генератор є оборотним пристроєм, тобто може бути використаний і як двигун.

Електромеханічні індукційні генератори [ правити | правити код ]

Електромеханічний генератор - це електрична машина , в якій механічна робота перетвориться в електричну енергію .

E = - d Φ d t {\ displaystyle E = - {\ frac {d \ Phi} {dt}}} - встановлює зв'язок між ЕРС і швидкістю зміни магнітного потоку Φ {\ displaystyle \ Phi} пронизливого обмотку генератора.

Класифікація електромеханічних генераторів [ правити | правити код ]

• За типом первинного двигуна:
• По виду вихідного електричного струму:
• Вид з'єднання обмоток:
  • З включенням обмоток зіркою
  • З включенням обмоток трикутником
• за способом збудження
  • З порушенням постійними магнітами
  • Із зовнішнім збудженням
  • З самозбудженням
    • З послідовним збудженням
    • З паралельним збудженням
    • Зі змішаним збудженням