Какие бывают генераторы: Виды генераторов электрического тока и для чего они применяются

Виды генераторов и особенности их выбора

Нас часто спрашивают, “как выбрать генератор?”, “какие виды генераторов бывают?”, “чем отличаются разные типы генераторов?”. В этой статье мы подробно рассмотрим различные виды генераторов, их отличия и последовательность правильного выбора. Как ясно из названия генератор (электрогенератор) – это электрическая машина, использующаяся для получения электрической энергии за счет преобразования в неё химической энергии топлива или механической энергии вращения (химическая энергия топлива – в механическую энергию вращения, а та – в электрическую). Однако сегодня под генератором чаше всего подразумевают полноценный бензогенератор или дизельгенератор. О них и пойдёт речь.

Когда человек выбирает транспортное средство для личного передвижения, он сначала выбирает не вид топлива (дизель или бензин), а выбирает тип транспорта (автомобиль или мотоцикл). Такая же ситуация и с генераторами – прежде всего они отличаются не по топливу, а по назначению, по типу охлаждения.

Бытовые (портативные) генераторы:

Небольшие, лёгкие, недорогие генераторы с воздушным охлаждением (как мотоцикл). Для коротких запусков, для кратковременной работы. В свою очередь, бытовые портативные генераторы могут отличаться между собой:

• По типу топлива: бензиновые (бензогенераторы), дизельные и газовые генераторы
• По мощности: Бензиновые от 1 кВт до 10 кВт (редко до 15 кВт) Дизельные от 5 кВт до 20 кВт
• По напряжению: однофазные (220В) и трехфазные (380В)
  

Профессиональные (стационарные) генераторы:

Тяжелые, надежные и долговечные. Рассчитаны на долговременную работу, большие интервалы между техническими обслуживаниями и низкий расход топлива (как промышленный автомобиль или грузовик).

• По типу топлива: в основном дизельные, и небольшое количество газовых
• По мощности: любые, от 5 кВт до 2000 кВт единичной мощности
• По напряжению: в основном трехфазные.

Обратите внимание, если портативные (бытовые) генераторы бывают на любом виде топлива, но небольшой мощности, то стационарные в основном дизельные. Таким образом, если вам нужен генератор мощностью 30 кВт, то он однозначно будет дизельным, а если вам нужен бензиновый, то он будет точно портативным. Отдельно можно упомянуть маломощные инверторные генераторы, которые бывают только бензиновыми и, естественно, портативными.

Виды генераторов и их отличия по типу топлива

Если взять два одинаковых генератора, дизельный и бензиновый (естественно, оба они будут портативными, так как стационарных бензиновых генераторов не существует), то их отличия за счет разного типа топлива будут следующими:

• По габаритам: дизельный генератор будет более массивным, более тяжелым.
• По расходу топлива: бензиновый генератор более прожорлив.
• По запуску в холодное время: бензиновый генератор запускается лучше.
• По долговечности: дизельный в два-три раза более долговечен.
• По стоимости: Цена бензинового в два раза ниже.

Практика показывает, что в генераторах малой мощности, до 3-4 кВт наиболее часто используются бензиновые двигатели, а с ростом мощности всё более популярными становятся дизельные.

Виды генераторов по напряжению

• Однофазные генераторы, вырабатывающие 220В или 230В (европейский стандарт) могут работать только с однофазными приборами. Однофазные генераторы чаще всего портативные и бензиновые, небольшой мощности. Максимальная мощность однофазных генераторов – 10 кВт.
• Трехфазные генераторы, вырабатывающие 380В или 400В (европейский стандарт) могут работать с трехфазными потребителями и, частично, пофазно, питать однофазных потребителей. Трехфазные генераторы чаще всего дизельные.
• Высоковольтные генераторы – большие мощные дизельные электростанции, мощностью, чаще всего от 1000 кВт, для специфических промышленных решений.

Генераторы по типу запуска

• Ручной запуск – запуск стартерным шнуром, как у бензопилы. Дергаем шнур – заводится генератор. Для запуска генераторов мощностью 6 кВт и более, оснащенных только ручным запуском нужно иметь хорошую физическую форму. 
• Электростартер – запуск кнопкой, ключом, или удаленным сигналом.
• Автозапуск – расширение электростартерной версии, запуск автоматический по сигналу от АВРа, при пропадании сети.

Итак, в зависимости от задачи и потребности удалось определить, какой нужен генератор: маленький портативный бензиновый, средний портативный дизельный или большой стационарный, естественно, дизельный. После этого (в зависимости от задач) был определен тип запуска и напряжение. Последнее что стоит сделать, это определить исполнение (открытые, в кожухе или в контейнере) и марку (производителя). Сделанный таким образом выбор наверняка будет успешным.

Какие бывают генераторы: виды и как выбрать?

Нам часто задают вопросы: «какой лучше генератор выбрать?», «чем отличаются различные виды генераторов?», «на какие параметры ориентироваться при выборе?», «когда нужна аренда дизельного генератора, а когда— аренда бензинвого генератора?». В данной статье мы отвечаем на все эти вопросы и подробно разбираем отличия разных видов генераторов.

Принцип действия генератора

Генератор представляет собой электрическую машину, которая получает энергию путем превращения энергии химической в механическую, и затем — в электрическую. Рассмотрим подробнее наиболее востребованные на сегодня виды генераторов: бензиновый и дизельный.

Типы генераторов по использованию: портативные и стационарные

Ответ на вопрос о выборе дизельного или бензинового генератора сам по себе не совсем корректен. Когда вы выбираете вид транспорта: скажем, байк или авто, вы же не отталкиваетесь сначала от вида топлива? Вы выбираете транспорт по его назначению. Точно также дело обстоит с генераторами. Необходимо определить его назначение и систему охлаждения, а уже затем вид топлива.

По назначению генераторы бывают:

1. Портативные.

Такие генераторы подходят для бытовых целей: они небольшие, мало весят и оснащены воздушным охлаждением. Мощность их также невелика, такие генераторы подходят только для работ с короткой длительностью. Портативные генераторы могут быть как бензиновыми, так и дизельными.

Мощность различных типов генераторов также отличается:

Для бензиновых это обычно 1 кВт-10 кВт.

Для дизельных — 5 кВт-20 кВт.

По напряжению бывают: однофазные и трехфазные.

    

2. Стационарные.

Используются чаще всего в профессиональных целях, так как рассчитаны на долгосрочные задачи. Такие генераторы габаритны по размерам, имеют большой вес. Если вас интересует аренда генераторов для промышленных целей или масштабных проектов, транспортировку стационарных видов генераторов лучше доверить профессионалам.

Такое оборудование служит длительный срок и является наиболее надежным. Стационарные генераторы отличаются долговечной работой, оптимальными сроками технического обслуживания и экономностью расхода топлива.

Практически все профессиональные генераторы — дизельные. Иногда встречаются газовые варианты.

Мощность может быть какой-угодно: 5 кВт-2000 кВт, выбор будет зависеть от целей использования.

Вид напряжения: чаще всего трехфазное.

Таким образом, если вы выбираете портативные генераторы, они могут быть как бензиновыми, так и дизельными, но их мощность будет небольшая (не более 10-20 кВт). Если же вам нужен более мощный генератор — то стоит выбирать среди стационарных (практически все они дизельные).

Для желающих взять в прокат бензиновый генератор, выбор ограничивается только портативными вариантами.

Дизельные или бензиновые генераторы: что лучше выбрать?

Если для сравнения берем портативный бензиновый и такой же дизельный генератор, то отличия между ними будут следующие:

• Габариты. Дизельные генераторы отличаются более массивными габаритами, они более тяжелые в сравнении с бензиновыми.
• Уровень расхода топлива. Дизельные варианты более экономные.
• Возможности запуска в условиях низких температур. Если вам нужен генератор зимой, отдавайте предпочтение бензиновому — он лучше запускается в холодный сезон.
• Цена. Аренда бензинового генератора обойдется в 2 раза дешевле, чем дизельного.
• Надежность. Необходимость в техническом обслуживании у бензинового генератора в 2-3 раза выше. Но об этом вам не нужно беспокоиться, если вы заказываете аренду генератора в Rental Power. Все хлопоты по обслуживанию мы берем на себя.
• Мощность. То, о чем мы говорили выше. Генераторы малой мощности (до 10 кВт) — бензиновые, если нужна мощность повыше — это будут уже дизельные.

Как видите, выбор того или иного вида генератора зависит от нескольких условий: назначения использования, необходимой мощности и вида напряжения. Исходя из этих параметров уже выбирается вид генератора (портативный или стационарный) и вид топлива (бензиновый или дизельный).

Выбрать подходящий генератор можно в нашем онлайн-каталоге — аренда генераторов по оптимальным ценам от Rental Power доступна в Киеве и по всей Украине.

Как работает генератор?

Генераторы — это полезные устройства, которые обеспечивают подачу электроэнергии во время отключения электроэнергии и предотвращают прерывание повседневной деятельности или прерывание деловых операций. Генераторы доступны в различных электрических и физических конфигурациях для использования в различных приложениях. В следующих разделах мы рассмотрим, как работает генератор, основные компоненты генератора и как генератор работает в качестве вторичного источника электроэнергии в жилых и промышленных помещениях.

Как работает генератор?

Электрический генератор — это устройство, которое преобразует механическую энергию, полученную от внешнего источника, в электрическую энергию на выходе.

Важно понимать, что генератор на самом деле не «создает» электрическую энергию. Вместо этого он использует подводимую к нему механическую энергию для принудительного перемещения электрических зарядов, присутствующих в проводе его обмоток, через внешнюю электрическую цепь. Этот поток электрических зарядов составляет выходной электрический ток, подаваемый генератором. Этот механизм можно понять, если рассматривать генератор как аналог водяного насоса, который вызывает поток воды, но фактически не «создает» воду, протекающую через него.

Современный генератор работает на принципе электромагнитной индукции, открытом Майклом Фарадеем в 1831-32 гг. Фарадей обнаружил, что указанный выше поток электрических зарядов может быть вызван перемещением электрического проводника, такого как проволока, содержащая электрические заряды, в магнитном поле. Это движение создает разность потенциалов между двумя концами провода или электрического проводника, что, в свою очередь, вызывает протекание электрических зарядов, генерируя электрический ток.

Основные компоненты генератора

Основные компоненты электрогенератора можно в целом классифицировать следующим образом:

• Двигатель
• Генератор
• Топливная система
• Регулятор напряжения
• Системы охлаждения и выхлопа
• Система смазки
• Зарядное устройство
• Панель управления
• Основная сборка/рама

Описание основных компонентов генератора приведено ниже.

Двигатель

Двигатель является источником входной механической энергии для генератора. Размер двигателя прямо пропорционален максимальной выходной мощности, которую может обеспечить генератор. Есть несколько факторов, которые необходимо учитывать при оценке двигателя вашего генератора. Следует проконсультироваться с производителем двигателя для получения полных технических характеристик двигателя и графиков технического обслуживания.

(a) Тип используемого топлива. Генераторные двигатели работают на различных видах топлива, таких как дизельное топливо, бензин, пропан (в сжиженной или газообразной форме) или природный газ. Двигатели меньшего размера обычно работают на бензине, а двигатели большего размера работают на дизельном топливе, сжиженном пропане, пропановом газе или природном газе. Некоторые двигатели также могут работать на двух видах топлива: дизельном и газовом.

(b) Двигатели с верхним расположением клапанов (OHV) по сравнению с двигателями без OHV. Двигатели с верхним расположением клапанов отличаются от других двигателей тем, что впускной и выпускной клапаны двигателя расположены в головке цилиндра двигателя, а не установлены на двигателе. блокировать. Двигатели с верхним расположением клапанов имеют ряд преимуществ перед другими двигателями, например:

• Компактный дизайн
• Упрощенный рабочий механизм
• Прочность 90 075 • Удобен в работе
• Низкий уровень шума при работе
• Низкий уровень выбросов

Однако двигатели с верхним расположением клапанов также дороже других двигателей.

(c) Чугунная гильза (CIS) в цилиндре двигателя – CIS представляет собой накладку в цилиндре двигателя. Снижает износ и обеспечивает долговечность двигателя. Большинство двигателей с верхним расположением клапанов оснащены CIS, но важно проверить эту функцию в двигателе генератора. CIS — недорогая функция, но она играет важную роль в долговечности двигателя, особенно если вам нужно использовать генератор часто или в течение длительного времени.

 

Генератор

Генератор переменного тока, также известный как «генератор», представляет собой часть генератора, которая вырабатывает электрическую мощность на основе механического входа, поступающего от двигателя. Он содержит сборку неподвижных и подвижных частей, заключенных в корпус. Компоненты работают вместе, вызывая относительное движение между магнитным и электрическим полями, что, в свою очередь, генерирует электричество.

(a) Статор – это неподвижный компонент. Он содержит набор электрических проводников, намотанных в витках на железный сердечник.

(b) Ротор/Якорь – это подвижный компонент, создающий вращающееся магнитное поле одним из следующих трех способов:

(i) Индукционный генератор. Известны как бесщеточные генераторы переменного тока, которые обычно используются в больших генераторах.
(ii) Постоянные магниты — обычно используются в небольших генераторах переменного тока.
(iii) С помощью возбудителя. Возбудитель представляет собой небольшой источник постоянного тока (DC), который питает ротор через узел токопроводящих контактных колец и щеток.

Ротор создает движущееся магнитное поле вокруг статора, которое индуцирует разность потенциалов между обмотками статора. Это производит переменный ток (AC) на выходе генератора.

Ниже приведены факторы, которые необходимо учитывать при оценке генератора переменного тока генератора:

(a) Металлический корпус в сравнении с пластиковым. Цельнометаллическая конструкция обеспечивает долговечность генератора переменного тока. Пластиковые корпуса со временем деформируются, что приводит к оголению движущихся частей генератора. Это увеличивает износ и, что более важно, опасно для пользователя.

(b) Шариковые подшипники по сравнению с игольчатыми подшипниками. Шариковые подшипники предпочтительнее и служат дольше.

(c) Бесщеточная конструкция. Генератор переменного тока, в котором не используются щетки, требует меньше обслуживания, а также производит более чистую энергию.

 

Топливная система

Объем топливного бака обычно достаточен для поддержания работы генератора в среднем от 6 до 8 часов. В случае небольших генераторных установок топливный бак является частью основания генератора или устанавливается на верхней части рамы генератора. Для коммерческого применения может потребоваться установка внешнего топливного бака. Все такие установки подлежат утверждению Департаментом городского планирования. Щелкните следующую ссылку для получения дополнительной информации о топливных баках для генераторов.

К общим характеристикам топливной системы относятся следующие:

(a) Соединение трубопровода от топливного бака к двигателю. Подающая линия направляет топливо из бака в двигатель, а обратная линия направляет топливо из двигателя в бак.

(b) Вентиляционная трубка топливного бака. Топливный бак имеет вентиляционную трубку для предотвращения повышения давления или вакуума во время заправки и опорожнения бака. При заправке топливного бака следите за металлическим контактом между заправочным пистолетом и топливным баком, чтобы избежать искрения.

(c) Перепускной штуцер от топливного бака к сливной трубе – Это необходимо для того, чтобы любой перелив во время заправки бака не привел к проливанию жидкости на генераторную установку.

(d) Топливный насос – перекачивает топливо из основного бака хранения в расходный бак. Топливный насос обычно имеет электрический привод.

(e) Топливный водоотделитель/топливный фильтр — отделяет воду и посторонние частицы от жидкого топлива для защиты других компонентов генератора от коррозии и загрязнения.

(f) Топливная форсунка – распыляет жидкое топливо и впрыскивает необходимое количество топлива в камеру сгорания двигателя.

Регулятор напряжения
Как видно из названия, этот компонент регулирует выходное напряжение генератора. Механизм описан ниже для каждого компонента, который играет роль в циклическом процессе регулирования напряжения.

(1) Регулятор напряжения: преобразование переменного напряжения в постоянный ток. Регулятор напряжения потребляет небольшую часть выходного переменного напряжения генератора и преобразует его в постоянный ток. Затем регулятор напряжения подает этот постоянный ток на набор вторичных обмоток статора, известных как обмотки возбуждения.

(2) Обмотки возбудителя: преобразование постоянного тока в переменный ток. Обмотки возбудителя теперь работают аналогично первичным обмоткам статора и генерируют небольшой переменный ток. Обмотки возбудителя подключены к устройствам, известным как вращающиеся выпрямители.

(3) Вращающиеся выпрямители: преобразование переменного тока в постоянный – они выпрямляют переменный ток, генерируемый обмотками возбудителя, и преобразуют его в постоянный ток. Этот постоянный ток подается на ротор/якорь для создания электромагнитного поля в дополнение к вращающемуся магнитному полю ротора/якоря.

(4) Ротор/якорь: преобразование постоянного тока в переменное напряжение. Ротор/якорь теперь индуцирует большее переменное напряжение на обмотках статора, которое генератор теперь производит как большее выходное переменное напряжение.

Этот цикл продолжается до тех пор, пока генератор не начнет выдавать выходное напряжение, эквивалентное его полной рабочей мощности. По мере увеличения выходной мощности генератора регулятор напряжения производит меньший постоянный ток. Как только генератор достигает полной рабочей мощности, регулятор напряжения достигает состояния равновесия и вырабатывает постоянный ток, достаточный для поддержания выходной мощности генератора на полном рабочем уровне.

При добавлении нагрузки к генератору его выходное напряжение немного падает. Это приводит в действие регулятор напряжения, и начинается описанный выше цикл. Цикл продолжается до тех пор, пока выходная мощность генератора не достигнет исходной полной рабочей мощности.

Система охлаждения и выпуска
(а) Система охлаждения
Постоянное использование генератора приводит к нагреву его различных компонентов. Очень важно иметь систему охлаждения и вентиляции для отвода тепла, образующегося в процессе.

Необработанная/пресная вода иногда используется в качестве охлаждающей жидкости для генераторов, но в основном это ограничивается конкретными ситуациями, такими как небольшие генераторы в городских условиях или очень большие агрегаты мощностью более 2250 кВт и выше. Водород иногда используется в качестве хладагента для обмоток статора крупных генераторных установок, поскольку он более эффективно поглощает тепло, чем другие хладагенты. Водород отводит тепло от генератора и передает его через теплообменник во вторичный контур охлаждения, который содержит деминерализованную воду в качестве хладагента. Вот почему рядом с очень крупными генераторами и небольшими электростанциями часто стоят большие градирни. Для всех других распространенных применений, как жилых, так и промышленных, стандартный радиатор и вентилятор устанавливаются на генератор и работают как первичная система охлаждения.

Необходимо ежедневно проверять уровень охлаждающей жидкости генератора. Систему охлаждения и насос сырой воды следует промывать через каждые 600 часов, а теплообменник следует чистить через каждые 2400 часов работы генератора. Генератор следует размещать в открытом и проветриваемом помещении с достаточным притоком свежего воздуха. Национальный электротехнический кодекс (NEC) предписывает, чтобы со всех сторон генератора оставалось минимальное пространство в 3 фута, чтобы обеспечить свободный поток охлаждающего воздуха.

(б) Выхлопная система
Выхлопные газы генератора ничем не отличаются от выхлопных газов любого другого дизельного или бензинового двигателя и содержат высокотоксичные химические вещества, с которыми необходимо правильно обращаться. Следовательно, необходимо установить соответствующую выхлопную систему для удаления выхлопных газов. Этот момент нельзя не подчеркнуть, поскольку отравление угарным газом остается одной из наиболее распространенных причин смерти в районах, пострадавших от ураганов, потому что люди, как правило, даже не думают об этом, пока не становится слишком поздно.

Выхлопные трубы обычно изготавливаются из чугуна, кованого железа или стали. Они должны быть отдельно стоящими и не должны поддерживаться двигателем генератора. Выхлопные трубы обычно крепятся к двигателю с помощью гибких соединителей, чтобы свести к минимуму вибрации и предотвратить повреждение выхлопной системы генератора. Выхлопная труба выходит наружу и ведет от дверей, окон и других отверстий в дом или здание. Вы должны убедиться, что выхлопная система вашего генератора не соединена с выхлопной системой любого другого оборудования. Вам также следует проконсультироваться с местными городскими постановлениями, чтобы определить, нужно ли для работы вашего генератора получать разрешение от местных властей, чтобы убедиться, что вы соблюдаете местные законы и защищаете от штрафов и других санкций.

Система смазки
Поскольку генератор содержит движущиеся части двигателя, ему требуется смазка для обеспечения долговечности и бесперебойной работы в течение длительного периода времени. Двигатель генератора смазывается маслом, хранящимся в насосе. Вы должны проверять уровень смазочного масла каждые 8 ​​часов работы генератора. Вы также должны проверять наличие утечек смазки и заменять смазочное масло каждые 500 часов работы генератора.

Зарядное устройство
st e art Функция генератора работает от батареи. Зарядное устройство батареи поддерживает заряд батареи генератора, подавая на нее точное «плавающее» напряжение. Если плавающее напряжение очень низкое, аккумулятор останется недозаряженным. Если плавающее напряжение очень высокое, это сократит срок службы батареи. Зарядные устройства обычно изготавливаются из нержавеющей стали для предотвращения коррозии. Они также полностью автоматические и не требуют каких-либо регулировок или изменений настроек. Выходное напряжение постоянного тока зарядного устройства установлено на уровне 2,33 В на элемент, что является точным значением плавающего напряжения для свинцово-кислотных аккумуляторов. Зарядное устройство имеет изолированный выход постоянного напряжения, который мешает нормальному функционированию генератора.

Панель управления
Это пользовательский интерфейс генератора, содержащий положения для электрических розеток и элементов управления. В следующей статье приведены дополнительные сведения о панели управления генератора. Различные производители предлагают различные функции в панелях управления своих устройств. Некоторые из них упомянуты ниже.

(a) Электрический запуск и отключение — панели управления автоматическим запуском автоматически запускают генератор при отключении электроэнергии, контролируют работу генератора и автоматически выключают агрегат, когда он больше не нужен.

(b) Датчики двигателя. Различные датчики показывают важные параметры, такие как давление масла, температура охлаждающей жидкости, напряжение аккумуляторной батареи, скорость вращения двигателя и продолжительность работы. Постоянное измерение и контроль этих параметров обеспечивает встроенную функцию отключения генератора, когда какой-либо из них превышает соответствующие пороговые уровни.

(c) Генераторные датчики – На панели управления также есть счетчики для измерения выходного тока и напряжения, а также рабочей частоты.

(d) Другие органы управления — среди прочего, переключатель фаз, переключатель частоты и переключатель управления двигателем (ручной режим, автоматический режим).

 Основной узел/рама

Все генераторы, как переносные, так и стационарные, имеют специальные корпуса, обеспечивающие структурную поддержку основания. Рама также позволяет заземлить генератор в целях безопасности.

электрогенератор | инструмент | Британика

электрогенератор

Посмотреть все СМИ

Ключевые люди:

Чарльз Протеус Стейнмец Рукс Эвелин Белл Кромптон Джон Хопкинсон Сильванус Филлипс Томпсон Эдвард Уэстон

Похожие темы:

магнитогидродинамический генератор энергии термоэмиссионный преобразователь энергии генератор переменного тока правило правой руки генератор постоянного тока

Просмотреть весь связанный контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

электрический генератор , также называемый динамо-машиной , любая машина, которая преобразует механическую энергию в электричество для передачи и распределения по линиям электропередач бытовым, коммерческим и промышленным потребителям. Генераторы также производят электроэнергию, необходимую для автомобилей, самолетов, кораблей и поездов.

Механическая мощность для электрического генератора обычно получается от вращающегося вала и равна крутящему моменту вала, умноженному на вращательную или угловую скорость. Механическая энергия может поступать из ряда источников: гидравлические турбины на плотинах или водопадах; Ветряные турбины; паровые турбины, использующие пар, полученный с использованием тепла от сжигания ископаемого топлива или ядерного деления; газовые турбины, сжигающие газ непосредственно в турбине; или бензиновые и дизельные двигатели. Конструкция и скорость генератора могут значительно различаться в зависимости от характеристик механического первичного двигателя.

Почти все генераторы, используемые для питания электрических сетей, генерируют переменный ток, который меняет полярность с фиксированной частотой (обычно 50 или 60 циклов, или двойных перемен в секунду). Поскольку несколько генераторов подключены к электрической сети, они должны работать на одной частоте для одновременной генерации. Поэтому они известны как синхронные генераторы или, в некоторых случаях, генераторы переменного тока.

Генераторы синхронные

Основной причиной выбора переменного тока для силовых сетей является то, что его постоянное изменение во времени позволяет использовать трансформаторы. Эти устройства преобразуют электроэнергию любого напряжения и силы тока в высокое напряжение и малый ток для передачи на большие расстояния, а затем преобразуют ее в низкое напряжение, подходящее для каждого отдельного потребителя (обычно 120 или 240 вольт для бытовых нужд). Конкретной используемой формой переменного тока является синусоида, которая имеет форму, показанную на рисунке 1. Она была выбрана потому, что это единственная повторяющаяся форма, для которой две волны, смещенные друг от друга во времени, могут быть сложены или вычтены и имеют такая же форма возникает в результате. В идеале тогда все напряжения и токи имеют синусоидальную форму. Синхронный генератор предназначен для воспроизведения этой формы настолько точно, насколько это практически возможно. Это станет очевидным, когда основные компоненты и характеристики такого генератора будут описаны ниже.

Викторина «Британника»

Энергия и ископаемое топливо

От ископаемого топлива и солнечной энергии до электрических чудес Томаса Эдисона и Николы Теслы — мир живет за счет энергии. Используйте свои природные ресурсы и проверьте свои знания об энергии в этой викторине.

Ротор

Простейший синхронный генератор показан в разрезе на рис. 2. Центральный вал ротора соединен с механическим первичным двигателем. Магнитное поле создается проводниками или катушками, намотанными в пазах, прорезанных на поверхности цилиндрического железного ротора. Этот набор катушек, соединенных последовательно, известен как обмотка возбуждения. Положение катушек возбуждения таково, что направленная наружу или радиальная составляющая магнитного поля, создаваемая в воздушном зазоре к статору, примерно синусоидально распределяется по периферии ротора. На рисунке 2 плотность поля в воздушном зазоре максимальна снаружи вверху, максимальна внутрь внизу и равна нулю с двух сторон, что приближает синусоидальное распределение.

Статор простейшего генератора на рис. 2 состоит из цилиндрического кольца из железа, обеспечивающего свободный путь для магнитного потока. В этом случае статор содержит только одну катушку, две стороны которой размещены в пазах в железе, а концы соединены вместе изогнутыми проводниками по периферии статора. Катушка обычно состоит из нескольких витков.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

При вращении ротора в обмотке статора индуцируется напряжение. В любой момент величина напряжения пропорциональна скорости, с которой магнитное поле, окружаемое катушкой, меняется со временем, то есть скорости, с которой магнитное поле проходит две стороны катушки. Следовательно, напряжение будет максимальным в одном направлении, когда ротор повернется на 90° от положения, показанного на рисунке 2, и будет максимальным в противоположном направлении через 180° позже. Форма сигнала напряжения будет приблизительно синусоидальной, показанной на рисунке 1. 9.0003

Конструкция ротора генератора на рис. 2 имеет два полюса: один для магнитного потока, направленного наружу, и соответствующий полюс для магнитного потока, направленного внутрь. В катушке статора индуцируется одна полная синусоида за каждый оборот ротора. Таким образом, частота электрической мощности, измеряемая в герцах (циклах в секунду), равна скорости вращения ротора в оборотах в секунду. Например, чтобы обеспечить подачу электроэнергии с частотой 60 герц, частота вращения первичного двигателя и ротора должна составлять 60 оборотов в секунду или 3600 оборотов в минуту. Это удобная скорость для многих паровых и газовых турбин. Для очень больших турбин такая скорость может быть избыточной по причинам механического напряжения. В этом случае ротор генератора выполнен с четырьмя полюсами, разнесенными с интервалом 90°. Напряжение, индуцируемое в катушке статора, расположенной под таким же углом в 90°, будет состоять из двух полных синусоид за один оборот. Требуемая скорость ротора для частоты 60 герц составляет тогда 1800 оборотов в минуту.