Механический генератор электроэнергии: типы, принцип работы и применение

Что такое механический генератор электроэнергии. Как работают различные типы генераторов. Какие бывают виды электрогенераторов и где они применяются. Как выбрать подходящий генератор для дома или производства.

Что такое механический генератор электроэнергии

Механический генератор электроэнергии — это устройство, которое преобразует механическую энергию в электрическую. Принцип его работы основан на явлении электромагнитной индукции, открытом Майклом Фарадеем в 1831 году.

Основные компоненты механического генератора:

• Статор — неподвижная часть с обмотками
• Ротор — вращающаяся часть с магнитами или электромагнитами
• Привод — источник механической энергии (двигатель, турбина и т.д.)

При вращении ротора магнитное поле пересекает проводники статора, индуцируя в них электрический ток. Чем быстрее вращение и сильнее магнитное поле, тем больше вырабатываемая мощность.

Основные типы механических генераторов

Существует несколько основных типов механических генераторов электроэнергии:

Синхронные генераторы

Наиболее распространенный тип. Частота тока в статоре синхронизирована с вращением ротора. Используются на электростанциях и в автономных системах электроснабжения.

Асинхронные генераторы

Ротор вращается немного быстрее, чем магнитное поле статора. Применяются в ветрогенераторах из-за способности работать при переменной скорости ветра.

Генераторы постоянного тока

Вырабатывают постоянный ток с помощью коллектора. Используются в автомобилях, на кораблях и в специальном оборудовании.

Принцип работы механического генератора

Принцип работы механического генератора основан на законе электромагнитной индукции Фарадея. Как это происходит?

1. Механическая энергия вращает ротор генератора
2. Магнитное поле ротора пересекает обмотки статора
3. В обмотках статора индуцируется переменный ток
4. Ток поступает во внешнюю цепь через выводы генератора

Чем быстрее вращается ротор и сильнее магнитное поле, тем больше вырабатываемая мощность. Частота тока зависит от скорости вращения и числа полюсов ротора.

Виды генераторов по источнику энергии

В зависимости от источника механической энергии различают следующие виды генераторов:

Дизельные и бензиновые генераторы

Используют двигатель внутреннего сгорания. Преимущества:

• Автономность работы
• Высокая мощность
• Мобильность

Недостатки: шум, выхлопы, необходимость заправки топливом.

Ветрогенераторы

Преобразуют энергию ветра. Плюсы:

• Экологичность
• Неисчерпаемый источник энергии

Минусы: зависимость от погоды, шум лопастей.

Гидрогенераторы

Работают за счет энергии падающей воды. Достоинства:

• Стабильная выработка
• Низкая себестоимость энергии

Недостатки: привязка к водоему, влияние на экосистему.

Применение механических генераторов

Механические генераторы широко применяются в различных сферах:

Электроэнергетика

Крупные синхронные генераторы используются на электростанциях для выработки электроэнергии в промышленных масштабах. Они приводятся в движение паровыми или гидравлическими турбинами.

Автономное электроснабжение

Дизель-генераторные установки применяются для резервного или основного электропитания зданий, строительных площадок, удаленных объектов. Они обеспечивают независимость от централизованных электросетей.

Транспорт

В автомобилях используются компактные генераторы для зарядки аккумулятора и питания бортовой электроники. На судах и локомотивах устанавливаются более мощные генераторные установки.

Альтернативная энергетика

Ветрогенераторы и микро-ГЭС позволяют получать электроэнергию из возобновляемых источников. Это перспективное направление для удаленных районов и экологичного энергоснабжения.

Как выбрать генератор для дома или дачи

При выборе генератора для частного использования следует учитывать несколько ключевых факторов:

Необходимая мощность

Рассчитайте суммарную мощность всех электроприборов, которые планируете подключать одновременно. Мощность генератора должна быть на 20-30% выше.

Тип топлива

Бензиновые генераторы дешевле, но шумнее. Дизельные экономичнее в эксплуатации и долговечнее. Газовые самые экологичные, но требуют подключения к газопроводу.

Уровень шума

Для комфортного использования выбирайте модели с уровнем шума не более 75 дБ. Инверторные генераторы работают тише обычных.

Автозапуск

Функция автоматического запуска при отключении электричества удобна для резервного электроснабжения дома.

Мобильность

Если планируете перемещать генератор, обратите внимание на вес и наличие колес.

Правильно подобранный генератор обеспечит надежное автономное электроснабжение в случае перебоев с электричеством или вдали от централизованных сетей.

Простой механический генератор энергии своими руками

Простой генератор состоит всего из нескольких частей. Тут даже нет радиодеталей!

Начнём с принципиальной схемы этого устройства, вот она:

Конструкция состоит из трёх частей:

1. Генератор
2. Переключатель
3. Умножитель

Я начал сборку с генератора.

Сперва я нашёл сломанную кофемолку (Если честно, я не знаю как это назвать правильно, скорее всего ручная овощерезка), вот она:

Позже оказалось, что это была овощерезка. Вот, в интернете нашарил, как она выглядела в рабочем состоянии:

От неё мне понадобилась только верхняя часть с ручкой. В ней находится редуктор — то, что нам надо!

После этого надыбал цветочный горшок и двигатель от принтера:

Затем привинтил горшок к доске саморезами (Прикрутил к доске, чтобы крепче держалось).

Посмотрел на моторчик, попытался прикрутить его к ротору редуктора, но, к сожалению, не удалось 🙁

И тогда я нашел двигатель ДПМ:

Он подошёл. Я решил поставить его. Для этого я просверлил отверстие и вкрутил туда ось двигателя (Она была с резьбой):

Предварительно я посмотрел, подходит ли мотор по высоте, в соотношением с дном горшка и высотой его стенками:

Следом я проделал два отверстия по бокам горшка:

Затем в них вставил толстую жёсткую проволоку, сделав петлю под диаметр корпуса мотора:

Также я проделал отверстие, тоже в стенке, но уже ближе к основанию:

Продел в эту дырку провода от мотора.
После этого, почти самый конец, осталось только укрепить нашу конструкцию — это уже на Ваше усмотрение. Лично я обмотал всё устройство скотчем.

Ура! Устройство готово! Теперь я провел на нём тест — подключил счётчики:

Амперметр показал высшую отметку.

Вот в принципе и всё… Наш ручной генератор выдаёт на выходе примерно 2 вольта, это также зависит от модели вашего двигателя, у меня был поставлен ДПМ — 30Н 2 — 04.

Позже я поставил умножитель напряжения, вот самая стандартная схема удвоителя (не моя, накопал в интернете):

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
	Диод	Высоковольтный	2	Можно взять любой	Поиск в магазине Отрон	В блокнот
	Конденсатор	400 мкФ * 450 В	2	Для умножителя	Поиск в магазине Отрон	В блокнот
	Двигатель	Любой	1	Любой	Поиск в магазине Отрон	В блокнот
	Амперметр	Любой	1	Можно взять другте, например, вольтметр	Поиск в магазине Отрон	В блокнот
	Переключатель	На два контакта	1	Для измерения	Поиск в магазине Отрон	В блокнот
						Добавить все

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• Генератор

Генератор электроэнергии — это.

Что такое электрический генератор?

Однако последние достижения (редкоземельные магниты) позволили создать униполярные двигатели с магнитом на роторе и должны принести много улучшений в старые конструкции.

Содержание

История

До открытия взаимосвязи между электричеством и магнетизмом использовались электростатические генераторы, которые работали по принципу электростатики. Они могли вырабатывать высокое напряжение, но имели низкий ток. Их работа была основана на использовании электрифицированных полос, пластин и дисков для переноса электрического заряда с одного электрода на другой. Эти заряды были получены с помощью одного из двух механизмов:

Из-за низкой эффективности и сложности изоляции высоковольтных машин электростатические генераторы имели низкий КПД и никогда не использовались для выработки электроэнергии в значительных масштабах для промышленности. Примерами сохранившихся машин этого типа являются гальваническая машина и генератор Ван де Граафа.

Динамо Джедлика

В 1827 году венгр Аньос Иштван Йедлик начал экспериментировать с электромагнитными вращающимися устройствами, которые он назвал электромагнитными самовращающимися роторами. В его прототипе униполярного электродвигателя (законченном между 1852 и 1854 гг.) как неподвижная, так и вращающаяся части были электромагнитными. Он сформулировал концепцию динамо-машины по крайней мере за 6 лет до Сименса и Уитстона, но не запатентовал изобретение, поскольку считал, что он не первый. Суть его идеи заключалась в использовании двух противоположных электромагнитов вместо постоянных магнитов для создания магнитного поля вокруг ротора. Изобретение Йедлика опередило свое время на десятилетия.

Диск Фарадея

Между 1831 и 1832 годами Майкл Фарадей открыл принцип работы электромагнитных генераторов. Принцип, позже названный законом Фарадея, заключался в том, что между концами проводника, движущегося перпендикулярно магнитному полю, создается разность потенциалов. Он также построил первый электромагнитный генератор под названием “диск Фарадея”, который представлял собой однополюсный генератор с медным диском, вращающимся между полюсами подковообразного магнита. Он создавал небольшое постоянное напряжение и большой ток.

Конструкция была несовершенна, поскольку ток самопроизвольно замыкался в тех областях диска, которые не находились в магнитном поле. Паразитный ток ограничивал мощность, потребляемую контактными проводами, и вызывал бесполезный нагрев медного диска. Более поздние униполярные генераторы смогли решить эту проблему, разместив вокруг диска множество маленьких, разнесенных по окружности, чтобы создать равномерное поле и ток только в одном направлении.

Другим недостатком было то, что выходное напряжение было очень маленьким, поскольку вокруг магнитного потока формировалась только одна катушка. Эксперименты показали, что, используя много витков провода в катушке, можно было получить более высокое напряжение, которое часто требовалось. Проволочные обмотки стали основной особенностью всех более поздних конструкций генераторов.

Однако последние разработки (редкоземельные магниты) сделали возможными униполярные двигатели с магнитом на роторе и должны принести много улучшений в старые конструкции.

Динамо

Динамо было первым электрическим генератором, способным вырабатывать энергию для промышленности. Динамо использует законы электромагнетизма для преобразования механической энергии в пульсирующий постоянный ток. Постоянный ток вырабатывался с помощью механического коммутатора. Первое динамо было построено Ипполитом Пиксием в 1832 году.

После ряда менее значительных открытий динамо стало прототипом, на основе которого возникли последующие изобретения, такие как двигатель постоянного тока, генератор переменного тока, синхронный двигатель и роторный преобразователь.

Динамо состоит из статора, который создает постоянное магнитное поле, и набора обмоток, вращающихся в этом поле. В небольших машинах постоянное магнитное поле может создаваться постоянными магнитами, в больших машинах постоянное магнитное поле создается одним или несколькими электромагнитами, обмотки которых обычно называются обмотками возбуждения.

Большие мощные динамические двигатели теперь редкость, благодаря большей универсальности сетей переменного тока и электронных полупроводниковых преобразователей постоянного тока в переменный. Однако до открытия переменного тока единственным способом получения электроэнергии были огромные динамо-машины, вырабатывающие постоянный ток. Сегодня динамомашины встречаются редко.

Другие электрогенераторы, использующие вращательное движение

Без выключателя динамо-машина является примером генератора переменного тока. Динамо с электромеханическим переключателем – это классический генератор постоянного тока. Генератор должен всегда иметь постоянную скорость вращения ротора и быть синхронизированным с другими генераторами в электросети. Генератор постоянного тока может работать с любой скоростью вращения ротора в пределах допуска, но он производит постоянный ток.

МГД генератор

Магнитогидродинамический генератор вырабатывает электричество непосредственно из энергии плазмы, движущейся через магнитное поле, без использования вращающихся частей. Разработка генераторов этого типа началась потому, что высокотемпературные продукты сгорания можно было использовать для нагрева пара на парогазовых электростанциях и тем самым повысить общую эффективность.

В течение долгого времени электрические генераторы Долгое время электрогенераторы постоянного тока были единственным типом источника энергии.

Электрические генераторы постоянного тока

В течение долгого времени электрические генераторы долгое время были единственным источником электроэнергии.

В обмотке якоря генератора переменного тока Долгое время электрогенератор постоянного тока был единственным источником электрической энергии. Однако процесс выпрямления с коллектором подвержен повышенному износу коллектора и щеток, особенно при высоких скоростях вращения якоря. генератор переменного тока.

1 – коллектор; 2 – щетки; 3 – магнитные полюса; 4 – обмотки; 5 – вал; 6 – якорь

Генераторы Двигатели постоянного тока различают по типу возбуждения – независимое и самовозбуждающееся возбуждение. В генераторы переменного тока Обмотка возбуждения расположена на главных полюсах и подключена к независимому источнику питания. Генераторы Электромагнитные возбуждения возбуждаются постоянными магнитами, которые используются для возбуждения полюсов машины. Генераторы Генераторы постоянного напряжения используются в тех отраслях, где постоянный ток предпочтительнее по условиям производства – сталелитейные заводы, электролиз, транспортные средства, корабли и т.д. Генераторы Генераторы постоянного тока используются на электростанциях в качестве возбудителей синхронных генераторов и источников постоянного тока.

Мощность генераторов постоянного тока может достигать десяти мегаватт.

Каждый генератор преобразует механический импульс в электрический ток. Он получается при скручивании витка провода, помещенного в магнитное поле. Катушка состоит из двух основных частей: жестко закрепленного магнита и проволочного каркаса. Два конца катушки механически соединены контактным кольцом, скользящим по угольной щетке. Эта щетка проводит электрический ток.

Конструкция и принцип работы

Любой электрогенератор преобразует механический импульс в электрический ток. Он создается путем скручивания катушки проволоки, помещенной в магнитное поле. Катушка состоит из двух основных частей: жестко закрепленного магнита и проволочного каркаса. Два конца катушки механически соединены контактным кольцом, скользящим по угольной щетке. Эта щетка проводит электрический ток.

Принцип работы генератора также заключается в том, что импульс, генерируемый вращающейся частью, подается на внутреннее контактное кольцо. Это происходит именно тогда, когда обрамляющая часть проходит вблизи северного края магнита. Источник переменного тока обычно работает по принципу так называемой генерации сильного тока.

Он имеет только один магнит, который, тем не менее, перемещается по нескольким обмоткам. Следует помнить, что автомобильный генератор работает несколько иначе.

Он начинает работать при включении системы зажигания. В этот момент ток проходит через контактные кольца к щеточной системе и в систему возбуждения. Там он генерирует магнитное поле. Ротор, соединенный с коленчатым валом, производит электромагнитные колебания. В проводе обмотки возникает переменный индукционный ток. Частота крутильных колебаний самовозбуждающегося генератора повышается до определенного уровня, после чего включается выпрямитель.

Хотя основным принципом генерации тока является взаимодействие магнитного поля, ротора и статора, различные источники механической энергии могут вращать движущуюся часть. Это могут быть:

Двигатели внутреннего сгорания.

Генератор синхронного типа характеризуется согласованной частотой статоров и роторов. В качестве ротора используется постоянный магнит. Когда устройство запускается, ротор начинает генерировать слабое поле. При увеличении скорости возникает большая электрическая сила. Импульс проходит через стабилизатор напряжения и выводится в сеть.

Синхронная схема позволяет стабилизировать излучаемый ток. Однако существует высокая вероятность электрической перегрузки. Кроме того, щетку необходимо обслуживать, а это сразу же приводит к увеличению потребительских расходов.

Асинхронные модели работают непрерывно в режиме торможения. Ротор вращается вперед, и его ориентация совпадает с ориентацией магнитного поля, создаваемого статором. Роторы могут быть с фазным соединением или короткозамкнутые.

Магнитное поле в асинхронном оборудовании не регулируется. Поэтому частота и сила тока напрямую зависят от количества витков в аппарате. В последние десятилетия значительную роль играют электрохимические генераторы, вырабатывающие ток из водорода. Их пытаются использовать в автомобилях, но они пока не могут заменить двигатель внутреннего сгорания. Другой вариант генератора – солнечная батарея, работающая за счет фотоэлектрического эффекта.

Благодаря автономии

Уникальным автономным типом являются ручные электростанции. В них механическое движение происходит за счет мускульной силы оператора. Конечно, нельзя рассчитывать на высокую эффективность и непрерывную работу. Однако электричество можно надежно получить в любой ситуации, где нельзя использовать ни топливо, ни энергию ветра или воды. Поэтому такие генераторы могут быть включены в аварийные комплекты в самолетах, использоваться в чрезвычайных ситуациях экспедициями, военными и так далее. Автономные электромагнитные установки работают на бензине.

В зависимости от количества фаз

Существуют однофазные и трехфазные агрегаты. В домах и квартирах трехфазное питание требуется редко. Исключение составляют старые двигатели, нагреватели для саун и подобные устройства.

Однофазные потребители должны быть подключены к трехфазному генератору в соответствии с принципом равномерного распределения.

Простое эмпирическое правило гласит: если потребляемая мощность от сети составляет 20 кВт или меньше, то нет смысла иметь три фазы.

По режиму работы

Основные используемые машины предназначены для непрерывной работы. Обычно они работают на дизельном топливе, хотя бывают и исключения. Эти генераторы могут поставлять электроэнергию 24 часа в сутки и используются на крупных электростанциях и ТЭЦ. Резервные модели генераторов предназначены для работы в аварийных ситуациях (когда внезапно прекращается подача электроэнергии). Работа также иногда бывает непрерывной, но только в течение нескольких часов.

По заявке

Домашние генераторы представлены в широком ассортименте. Почти все они подают однофазный ток. Нормальное выходное напряжение составляет 220 В, 50 Гц. Самые мощные бытовые приборы используются даже для сварки, а также для питания небольших мастерских и автосервисов.

Важно: возможность использования для сварки должна быть указана в документации – в противном случае риск очень высок.

Для производственных целей необходимы мощные стационарные генераторы. Они также используются для:

Бензиновые генераторы имеют меньшую мощность Бензиновые генераторы имеют меньшую мощностьБолее мощные из них работают на дизельном топливе и газе.

Значение слова “электрогенератор”

/> Привет, меня зовут Lampbot, я компьютерная программа, которая поможет вам создать карту Word. Я отлично разбираюсь в математике, но пока не очень хорошо понимаю, как устроен ваш мир. Пожалуйста, помогите мне разобраться!

Спасибо! Я обязательно научусь отличать общеупотребительные слова от узкоспециализированных.

Когда речь идет о понимании значения слова Tut-tut (прилагательное):

Синонимы к слову “электрогенератор&raquo

Предложения для слова “электрогенератор&raquo

• Бензиновые двигатели менее эффективны электрические генераторыБолее мощные из них работают на дизельном или газовом топливе.

Термины, связанные со словом “электрогенератор”

Опубликовать комментарий

Читать далее

Предложения для слова “электрогенератор “с

Менее мощными являются бензиновые электрические генераторыДизельные и газовые генераторы более эффективны.

Нагретая вода через теплообменник превращает воду во вторичном контуре в пар, пар подается на турбины, а турбины приводят в движение электрические генераторыкоторые, в свою очередь, приводят в действие электродвигатели, вращающие пропеллеры.

В те годы. электрические генераторы пользовались спросом, и на их продаже можно было заработать.

Возбуждение статора действует на обмотку на роторе, подключенную к присоединенному к ней трехфазному выпрямителю, от которого питается основная обмотка возбуждения генератора. Генератор переменного тока вырабатывает ток в своем статоре.

Типы электрогенераторов и принцип их работы

Электрогенератор – это машина или установка, предназначенная для преобразования неэлектрической энергии в электрическую: механической энергии в электрическую, химической энергии в электрическую, тепловой энергии в электрическую и т. д. Сегодня, когда мы говорим слово “генератор”, мы подразумеваем преобразователь механической энергии в электрическую.

Это может быть портативный дизельный или бензиновый генератор, генератор от атомной электростанции, автомобильный генератор, ручной генератор от асинхронного двигателя или низкооборотный генератор для маломощной ветряной турбины. В конце статьи мы рассмотрим в качестве примеров два самых популярных генератора, но сначала давайте поговорим о принципах их работы.

В любом случае, с физической точки зрения, принцип работы любого механического генератора одинаков: явление электромагнитной индукции, когда линии магнитного поля пересекают проводник – в проводнике создается ЭДС индукции. Источником силы, заставляющей проводник и магнитное поле пересекаться, могут быть различные процессы, но результатом всегда будет ЭДС и ток, питающий нагрузку.

Принцип работы электрического генератора – закон Фарадея

Принцип работы электрогенератора был открыт еще в 1831 году английским физиком Майклом Фарадеем. Этот принцип позже был назван законом Фарадея. Он основан на том, что когда проводник пересекается перпендикулярно магнитным полем, на концах этого проводника создается разность потенциалов.

Первый генератор был построен самим Фарадеем в соответствии с открытым им принципом, это был диск Фарадея, униполярный генератор, в котором медный диск вращался между полюсами подковообразного магнита. Это устройство вырабатывало значительный ток при ничтожно малом напряжении.

Позже выяснилось, что одиночные изолированные проводники в генераторах оказались гораздо более эффективными с практической точки зрения, чем сплошная проводящая пластина. В современных генераторах переменного тока используются точные проволочные обмотки статора (простейший демонстрационный пример – катушка провода).

Альтернатор

Подавляющее большинство современных генераторов переменного тока – это синхронные генераторы. Они имеют обмотку якоря на статоре, из которой берется вырабатываемая электроэнергия. Ротор имеет обмотку возбуждения, на которую через пару контактных колец подается постоянный ток для создания вращающегося магнитного поля на вращающемся роторе.

Благодаря явлению электромагнитной индукции, когда ротор вращается от внешнего привода (например, двигателя внутреннего сгорания), его магнитный поток поочередно пересекает каждую фазу обмотки статора и тем самым наводит в них ЭДС.

Обычно имеется три фазы, и они физически смещены на 120 градусов относительно друг друга на якоре, поэтому получается трехфазный синусоидальный ток. Фазы могут быть соединены звездой или треугольником для получения стандартного сетевого напряжения.

Частота синусоидальной ЭДС f пропорциональна скорости вращения ротора: f = np/60, где – p – число магнитных плюсовых пар ротора, n – число оборотов ротора в минуту. Обычно максимальная скорость вращения ротора составляет 3000 оборотов в минуту. Если к обмотке статора такого синхронного генератора подключить трехфазный выпрямитель, то получится генератор постоянного тока (кстати, именно так работают все автомобильные генераторы).

Упрощенная схема трехфазного генератора переменного тока:

Трехмашинный синхронный генератор переменного тока

Конечно, классический синхронный генератор имеет один существенный недостаток – контактные кольца и прилегающие к ним щетки находятся на роторе. Щетки искрят и изнашиваются из-за трения и электрической эрозии. Это недопустимо во взрывоопасных зонах. Поэтому бесконтактные синхронные генераторы, особенно трехмашинные, более распространены в авиации и дизель-генераторах.

В случае трехмашинных генераторов три машины – предвозбудитель, возбудитель и генератор – установлены на общем валу в едином корпусе. Возбудитель представляет собой синхронный генератор, он возбуждается постоянными магнитами на валу, а генерируемое ими напряжение подается на обмотку статора возбудителя.

Статор возбудителя воздействует на обмотку на роторе, соединенную с присоединенным к ней трехфазным выпрямителем, от которого питается основная обмотка возбуждения генератора. Генератор переменного тока вырабатывает ток в своем статоре.

Портативные газовые, дизельные и бензиновые генераторы

Сегодня очень часто в домах можно встретить дизельные, газовые или бензиновые генераторы, в которых в качестве приводного двигателя используется ДВС – двигатель внутреннего сгорания, передающий механические вращательные движения на ротор генератора.

Генераторы, работающие на жидком топливе, имеют топливные баки, в то время как генераторы, работающие на газе, должны быть снабжены трубопроводом, чтобы газ поступал в карбюратор, где он становится частью топливной смеси.

Во всех случаях топливная смесь сгорает в поршневой системе, которая приводит в движение коленчатый вал. Это похоже на работу двигателя автомобиля. Коленчатый вал вращает ротор бесконтактного синхронного генератора переменного тока (генератора).

Лучшие инверторные генераторы для домашних электростанций имеют встроенный аккумулятор для компенсации колебаний и систему двойного преобразования, эти устройства производят более стабилизированное переменное напряжение.

Автомобильные генераторы

Другим примером генератора переменного тока является наиболее распространенный в мире тип генератора – автомобильный генератор переменного тока. Этот генератор традиционно содержит обмотку возбуждения с контактными кольцами на роторе и трехфазную обмотку статора с выпрямителем.

Встроенный электронный регулятор поддерживает напряжение в пределах, допустимых для аккумулятора автомобиля. Автомобильный генератор переменного тока – это высокоскоростной генератор с частотой вращения до 9000 об/мин.

Хотя ток изначально является переменным (вершины полюсов ротора пересекают три фазы обмотки статора попеременно и с разной полярностью), он выпрямляется диодами и преобразуется в постоянный ток, пригодный для зарядки аккумулятора.

Рис. 9: Устройство автозапуска GPA-1005.

Пропульсивные двигатели

Автономные агрегаты оснащены двигателями внутреннего сгорания, которые, помимо используемого топлива, отличаются количеством тактов рабочего цикла и номинальной частотой вращения. Бюджетные модели небольшой мощности могут быть оснащены двухтактными двигателями с комбинированной системой смазки.

Рисунок 10: Пример генератора малой мощности.

Эти варианты могут быть интересны тем, для кого низкая цена, малые габариты и вес устройства являются основными критериями выбора. Четырехтактные двигатели с жидкостной системой смазки и охлаждения являются самыми надежными и долговечными. Полезно использовать следующие параметры счётчик моточасовБлагодаря счетчику моточасов вы можете точно определить, сколько времени осталось до следующего обслуживания.

С помощью счетчика моточасов вы можете точно определить, сколько времени осталось до следующего обслуживания двигателя.

Что касается номинальной частоты вращения двигателя, то этот параметр зависит от конструкции генератора переменного тока, используемого в машине. В зависимости от количества пар полюсов, генератор вырабатывает напряжение частотой 50 герц при скорости вращения ротора 1500 об/мин или 3000 об/мин. Поэтому приводной двигатель должен быть рассчитан на эту скорость.

Ведущие двигатели

Лучшие двигатели для бензиновых генераторных установок производятся компанией: Honda, Briggs & Stratton, Robin Subaru, Mitsubishi, в среднем ценовом сегменте Fubag и в бюджетном сегменте Patriot.

Где расположены эти двигатели:

• Двигатель – Производитель
• Двигатель. Honda – SDMO, GEKO, Fubag, DDE, Europower, Elemax, Zenith, Honda.
• Др. Briggs & Stratton – GEKO, Europower (мощный).
• Briggs & Stratton GEKO, Europower (мощный). Subaru – Элемакс.
• Двигатель. Mitsubishi – Хитачи.
• eq. Fubag – производить для себя.
• eq. Патриот – в одноименном бренде Patriot.

Для дизельных генераторов рассматриваются самые надежные производители:

• Производитель двигателя
• двигатель. Kubota – Kubota, Europower.
• DV. Kohler – SDMO.
• двигатель.
  Volvo – Europower.
• DV. Iveco – Europower.
• Эв. Перкинс – FG WILSON.
• Двигатель. Subaru – Энерго.
• hd. Ф.Г. УИЛСОН – сделать для себя.

Почему одни и те же производители находятся в двух списках?
Например, производитель генераторов Europower устанавливает двигатели Honda в слабые бензиновые модели, Briggs & Stratton – в более мощные, а Kubota, Volvo и Iveco – в дизельные модели. Инженеры GEKO сделали то же самое.

В заключение, вместе с StabExpert.ru, составим список наиболее важных моментов при выборе генератора:

• Если вам нужен генератор для дома, чтобы заменить электросеть, бензиновый генератор будет дешевле и тише. Если вам нужен постоянный источник энергии, причем мощный, дизельное топливо не имеет альтернативы.
• Для газифицированных районов можно приобрести комбинированное устройство, но подключить их может только уполномоченный поставщик услуг.
• Инверторные генераторы лучше с точки зрения получаемого тока, экономичнее, но дороже.
• Сварочная станция обычно дешевле, чем покупка генератора и сварочного аппарата по отдельности, и не все генераторы могут питать их.
• Удобнее запускать с кнопки (ключа), но для этого устанавливается батарейка, это дороже и сложнее. Существуют системы автозапуска, они приобретаются отдельно и подходят не для всех устройств (читайте описание конкретных моделей).
• Дополнительным бонусом является счетчик моточасов.

Добавьте ссылку на эту страницу в своих социальных сетях (кнопки ниже), она вам понадобится. Желаю вам приятного выбора!

Читайте далее:

• Шаговые двигатели: свойства и практические схемы управления. Часть 2.
• ГОСТ 21888-82 (IEC 276-68, IEC 560-77) Щетки, щеткодержатели, коллекторы и контактные кольца электрических машин. Термины и определения (с изменениями N 1) от 30 марта 1982 года.
• Рабочие характеристики асинхронного двигателя; Школа для электриков: электротехника и электроника.
• Асинхронный электродвигатель – конструкция, принцип работы, типы асинхронных двигателей.
• Принцип работы синхронного двигателя.
• Принцип работы и электрическая схема генератора переменного тока.
• Векторное и скалярное управление преобразователями частоты – принцип работы, система управления.

Генераторы и динамо-машины

Разработка и история компонента, который первым сделал электричество коммерчески осуществимый

Динамо Генераторы преобразуют механическое вращение в электрическую энергию.

Динамо — устройство, производящее постоянного тока электроэнергии с помощью электромагнетизма. Он также известен как генератор, однако термин генератор обычно относится к «генератору переменного тока», который создает мощность переменного тока.

Генератор — обычно этот термин используется для описания генератора , который создает мощность переменного тока с помощью электромагнетизма.

Генераторы, Динамо и Батареи — это три инструмента, необходимые для создания/хранения значительное количество электроэнергии для нужд человека. Батареи возможно, были обнаружены еще в 248 г. до н.э. Они просто используют химические реакция на производство и хранение электроэнергии. Ученые экспериментировали с батареи, чтобы изобрести раннюю лампу накаливания, электродвигатели и поезда и научные испытания. Однако батареи не были надежными или экономически эффективным для любого регулярного использования электричества, именно динамо-машина коренным образом превратил электричество из диковинки в выгодный, надежный технологии.

1. Как это работает
2. Краткая история динамо-машин и генераторов
3. Видео генераторов

1.) Как Работает:

Базовый:

Сначала вам понадобится механический источник энергии, такой как турбина (работает от падения воды), ветряная турбина, газовая турбина или паровая турбина. Вал от одного из этих устройств соединен к генератору для выработки электроэнергии.

Динамо и генераторы работают используя дикие сложные явления электромагнетизма . Понимание поведение электромагнетизма, его полей и его эффектов является большим предмет исследования. Есть причина, по которой прошло 60 лет ПОСЛЕ Вольты. первая батарея, на которой заработала хорошая мощная динамо-машина. Мы будет упрощать вещи, чтобы помочь вам познакомить вас с интересной темой производства электроэнергии.

В самом общем смысле генератор / динамо-машина — это один магнит, вращающийся внутри воздействия магнитного поля другого магнита. Вы не можете видеть магнитное поле, но это часто иллюстрируется линиями потока. На иллюстрации выше линии магнитного потока будут следовать линиям, созданным железом опилки.

Произведен генератор/динамо набор стационарных магнитов (статоров), создающих мощное магнитное поле, и вращающийся магнит (ротор), который искажает и прорезает магнитное линии потока статора. Когда ротор пересекает линии магнитного поток делает электричество.

Но почему?

В соответствии с законом индукции Фарадея если вы возьмете проволоку и будете двигать ее туда-сюда в магнитном поле, поле отталкивает электроны в металле. Медь имеет 27 электронов, два последних на орбите легко отталкиваются к следующему атому. Это движение электронов представляет собой электрический поток.

Посмотреть видео ниже показано, как индуцируется ток в проводе:

Если взять много провода например, в катушке и перемещая ее в поле, вы создаете более мощный «поток» электронов. Мощность вашего генератора зависит на:

«l»-Длина проводник в магнитном поле
«v»-скорость проводника (скорость вращения ротора)
«B»-напряженность электромагнитного поля

Вы можете выполнять вычисления, используя эта формула: е = В х Д х В

Посмотреть видео чтобы увидеть все это продемонстрировано:

О магнитах:

Вверху: простой электромагнит называется соленоидом. Термин «соленоид» на самом деле описывает трубчатая форма, созданная спиральной проволокой.

Магниты обычно не из природного магнетита или постоянного магнит (если это не небольшой генератор), но они медные или алюминиевая проволока, намотанная на железный сердечник. Каждая катушка должна быть под напряжением с некоторой силой, чтобы превратить его в магнит. Эта катушка вокруг железа называется соленоид. Соленоиды используются вместо природного магнетита, потому что соленоид НАМНОГО мощнее. Небольшой соленоид может создать очень сильное магнитное поле.

Выше: Витки провода в генераторах должны быть изолированы. Отказ генератора вызвано слишком высоким повышением температуры, что приводит к поломке изоляции и короткого замыкания между параллельными проводами. Подробнее о проводах >

Термины : Электромагнетизм — изучение сил, которые происходит между электрически заряженными частицами Ротор — часть генератора динамо, который вращается Якорь — то же, что и ротор Поток — силовые линии в магнитном поле, это измеряется в плотности, единица СИ Вебера Статор — магниты в генераторе/динамо, которые не двигаются, они создают стационарное магнитное поле Соленоид — магнит, созданный проволочной катушкой вокруг железа/ферриса сердечник (соленоид технически означает форму этого магнита, но инженеры ссылаются на соленоид и электромагнит взаимозаменяемо. Коллектор — Подробнее о них читайте здесь Момент затяжки — сила при вращательном движении

 

См. также нашу страницу Induction .

Динамо

Динамо есть старый термин, используемый для описания генератора, который производит постоянного тока. мощность . Сила постоянного тока посылает электроны только в одном направлении. Проблема с простым генератором заключается в том, что когда ротор вращается, он в конце концов полностью поворачивается, обращая ток. Ранние изобретатели не знать, что делать с этим переменным током, переменный ток более сложные для управления и проектирования двигателей и освещения. Ранние изобретатели должен был придумать способ улавливать только положительную энергию генератора, поэтому они изобрели коммутатор. Коммутатор – это переключатель, который позволяет ток течет только в одном направлении.

См. видео ниже, чтобы увидеть, как работает коммутатор:

Динамо состоит из трех основных компонентов : статора, якоря и коммутатор.

Щетки входят в состав коммутатор, щетки должны проводить электричество, чтобы сохранить контакт с вращающимся якорем. Первые кисти были настоящими проволочные «щетки» из мелкой проволоки. Эти легко изнашивались и они разработали графические блоки для выполнения той же работы.

статор представляет собой фиксированную конструкцию, которая делает магнитным поле, вы можете сделать это в небольшой динамо-машине с помощью постоянного магнита. Большие динамо-машины требуют электромагнита. Якорь изготовлен из спиральной медной обмотки, вращаться внутри магнитного поля, создаваемого статором. Когда обмотки движутся, они пересекают линии магнитного поля. Этот создает импульсы электроэнергии. Коллектор необходимо для получения постоянного тока. В потоках мощности постоянного тока только в одном направлении по проводу, проблема в том, что вращающийся якорь в динамо-машине меняет направление тока каждые пол-оборота, Таким образом, коммутатор представляет собой поворотный переключатель, который отключает питание. во время обратной текущей части цикла.

Самовозбуждение:

Так как магниты в динамо соленоиды, для работы они должны быть запитаны. Так что помимо кистей какая мощность отвода выходит на основную цепь, есть еще набор щеток, чтобы взять питание от якоря для питания статора магниты. Хорошо, если динамо работает, но как запустить динамо-машина, если у вас нет сил начать?

Иногда арматура остается некоторый магнетизм в железном сердечнике, и когда он начинает вращаться, он делает небольшая мощность, достаточная для возбуждения соленоидов в статоре. Затем напряжение начинает расти, пока динамо-машина не выйдет на полную мощность.

Если нет магнетизма остается в железе якоря, чем часто для возбуждения используется батарея соленоиды в динамо, чтобы запустить его. Это называется «поле мигает».

Ниже в обсуждении подключив динамо-машину, вы заметите, как мощность направляется через соленоиды. иначе.

Есть два способа проводка динамо: серия рана и шунт ранить. Смотрите диаграммы, чтобы узнать разницу.

А серийная намоточная машина — нажмите, чтобы увидеть крупным планом

А аппарат для шунтирования — нажмите, чтобы увидеть крупным планом

Ниже видео небольшого простая динамо-машина, аналогичная схемам выше (построена в 1890-х годах):

Генератор

Генератор отличается от динамо-машина в том, что она производит переменного тока мощностью . Электроны втекают в оба направления в сети переменного тока. Только в 1890-х годах инженеры придумали, как проектировать мощные двигатели, трансформаторы и другие устройства, которые могут использовать мощность переменного тока таким образом, чтобы конкурировать с постоянным током власть.

Пока генератор использует коллекторы, генератор использует токосъемное кольцо со щетками для отвода отключение питания ротора. К токосъемному кольцу прикреплены графит или углерод. «щетки», которые подпружинены, чтобы толкать щетку на кольцо. Это обеспечивает постоянную подачу энергии. Щетки изнашиваются время и необходимость замены.

Ниже, видео контактных колец и щеток, множество примеров от старых до новых:

Со времен Грамм в 1860-х годах было выяснено, что лучший способ построить динамо-генератор заключалась в том, чтобы расположить магнитные катушки по широкому кругу с широким вращением арматура. Это выглядит иначе, чем простые примеры небольших динамо-машин. вы видите, используется в обучении, как работают устройства.

На фото ниже вы увидите хорошо видно одну катушку на якоре (остальные сняты для обслуживания) и другие катушки, встроенные в статор.

С 1890-х годов до наших дней 3-фазная мощность переменного тока была стандартной формой питания. Три фазы сделано через конструкцию генератора.

Для изготовления трехфазного генератора вы должны разместить определенное количество магнитов на статоре и якоре, все с правильным интервалом. Электромагнетизм так же сложен, как и работа с волны и вода, поэтому вам нужно знать, как управлять полем через ваш дизайн. Проблемы включают неравномерное притяжение вашего магнита к железному сердечнику, неверные расчеты искажения магнитного поле (чем быстрее оно крутится, тем сильнее поле искажается), ложное сопротивление в обмотках якоря и множество других потенциальных проблем.

Почему 3 фазы? если ты хочешь чтобы узнать больше о фазах и почему мы используем 3 фазы, посмотрите наше видео с пионером в области силовой передачи Лайонелом Бартольдом.

2.) Краткая история динамо-машин и генераторов:

Генератор развился из работы Майкла Фарадея и Джозефа Генри в 1820-х годах. Как только эти два изобретателя обнаружили и задокументировали явления электромагнитной индукции, это привело к экспериментам другими в Европе и Северной Америке.

1832 — Ипполит Pixii (Франция) построил первое динамо с использованием коммутатора, его модель создавала импульсы электричества, разделенные отсутствием тока. Он также случайно создал первый генератор переменного тока. Он не знал, что сделать с меняющимся током, он сосредоточился на попытке устранить переменного тока для получения постоянного тока, это привело его к созданию коммутатор.

1830-1860-е годы — Аккумулятор до сих пор остается самым мощным источником питания электричество для различных экспериментов, проводившихся в тот период. Электричество по-прежнему не было коммерчески жизнеспособным. Электрический на батарейках поезд из Вашингтона в Балтимор потерпел неудачу, что вызвало большое затруднение к новой области электричества. После миллионов долларов потраченных впустую паров по-прежнему оказался лучшим источником энергии. Электричество все равно нужно зарекомендовали себя как надежные и коммерчески выгодные.

1860 — Антонио Пачинотти — Создал динамо-машину, обеспечивающую непрерывную Мощность постоянного тока

1867 — Вернер фон Сименс и Чарльз Уитстон создают более мощная и более полезная динамо-машина, в которой использовался электромагнит с автономным питанием. в статоре вместо слабого постоянного магнита.

1871 — Зеноби Грамме зажгла коммерческая революция электричества. Он заполнил магнитное поле железный сердечник, который сделал лучший путь для магнитного потока. Это увеличило мощность динамо-машины до такой степени, что ее можно было использовать для многих коммерческих Приложения.

1870-е — Произошел взрыв новых конструкций динамо-машин, конструкций располагался в диком ассортименте, лишь немногие выделялись превосходством в эффективность.

1876 — Чарльз Ф. Браш (Огайо) разработала самую эффективную и надежную конструкцию динамо-машины. к этому моменту. Его изобретения продавались через Telegraph Supply. Компания.

1877 — Франклин Институт (Филадельфия) проводит испытания динамо-машин со всего мира. Публичность этого события стимулирует развитие других, таких как Элиу. Томсон, лорд Кельвин и Томас Эдисон.

Выше: Длинноногая Мэри Эдисона, коммерчески успешная динамо-машина для его системы постоянного тока 1884

1878 — Компания Ganz начинает использовать генераторов переменного тока в небольших коммерческих установки в Будапеште. 1880 — Чарльз У Ф. Браша было более 5000 дуговых ламп в эксплуатации, что представляет 80 процентов всех ламп в мире. Экономическая сила электричества возраст начался. 1880-1886 — Системы переменного тока разрабатываются в Европе совместно с Siemens, Сабастьян Ферранти, Люсьен Голар и другие. Динамо DC правит лидерство на прибыльном американском рынке, многие скептически инвестировать в АС. Генераторы переменного тока были мощными, однако генератор само по себе не было самой большой проблемой. Системы управления и распределения мощности переменного тока необходимо улучшить, прежде чем она сможет конкурировать с ДК на рынке. 1886 — В изобретатели североамериканского рынка, такие как William Стэнли , Джордж Вестингауз, Никола Тесла и Элиу Thomson разрабатывает собственный кондиционер системы и схемы генераторов. Большинство из них использовали Сименс и генераторы Ферранти как основу их изучения. Уильям Стэнли быстро смог изобрести лучший генератор, будучи неудовлетворенным с генератором Сименса, который он использовал в своем первом эксперимент.

Выше: Генераторы переменного тока Siemens использовались в Лондоне в 1885 году, в США Эдисон не хотел прыгнуть в область переменного тока, в то время как в Европе технология развивалась быстро.

1886-1891 — Многофазные Генераторы переменного тока разработаны CS Bradly (США), August Haselwander. (Германия), Михаил Доливо-Добровский (Германия/Россия), Галилео Феррарис (Италия) и др. Системы переменного тока, которые включают в себя лучший контроль и мощный электродвигатели позволяют переменному току конкурировать.

1891 — Трехфазный Сила переменного тока оказалась лучшей системой для производства электроэнергии и распространение на Международном Электротехническая выставка во Франкфурте. Трехфазный генератор конструкции Михаила Доливо-Добровского на выставке видно слева. 1892 — Чарльз П. Стейнмец представляет свой доклад AIEE по гистерезису. понимание Штайнмеца математики переменного тока публикуется и помогает революционизировать Проектирование энергосистемы переменного тока, включая большие генераторы переменного тока. 1890-е годы — Генератор дизайн быстро улучшается благодаря коммерческим продажам и имеющиеся деньги на исследования. Вестингауз, Сименс, Эрликон, и General Electric разрабатывают самые мощные генераторы в мире. Некоторые генераторы все еще работают 115 годы спустя. (Механивилл, Нью-Йорк)

Выше: 1894 Элиу Томсон разработал множество Генераторы переменного тока для General Electric

Более поздний генератор Westinghouse 2000 кВт 270 Вольт от после 1900

3. Видео

Механивилль Генераторы с объяснением истории (1897 г.), разработанные вдохновителем переменного тока. Чарльз П. Стейнмец

Генератор Westinghouse в настоящее время построен и испытан (1905 г. ), спроектирован Оливером Шалленбергером, Тесла и другие в Westinghouse.

1895 Ранние мощные генераторы используется в Фолсоме, Калифорния (разработан Элиу Томпсоном, доктором Луи Беллом и другие в GE)

1891 Генератор производства Oerlikon для Международной электротехнической выставки (разработан Добровольского в Германии)

Связанные темы:

Тепловозы электрические	Трансформеры	История питания переменного тока
Силовая передача	Электродвигатели	Провода и кабели

Источники:
-The General Electric Story — Зал истории , Скенектади, Нью-Йорк, 1989 г. Второе издание
— Википедия (Генераторы, Чарльз Браш)
— Википедия (Коммутатор)
— Принципы электричества — General Electric
— История переменного тока — Технический центр Эдисона
— Руководство по электрике Хокинса

Фотографии / Видео:
-Авторское право 2011 Технический центр Эдисона. Снято на месте в Немецком музее, Мюнхен
— Некоторые генераторы сфотографированы в Техническом центре Эдисона, Скенектади, NY

Механический источник питания

Механическое движение, давление или вибрация могут быть преобразованы в электрическое напряжение, например, с помощью пьезоэлектрических или индуктивных генераторов. Таким образом, существующие вибрации машин или двигателей используются для питания небольших электронных устройств.

Как работает производство механической энергии?

При производстве механической энергии электрическая энергия вырабатывается за счет движений или вибраций. Здесь можно использовать разные принципы:

Принцип использования пьезоэлектрических материалов , которые реагируют с разделением заряда при деформации движением или периодической вибрацией. Пьезоэлектрические генераторы обычно генерируют большие напряжения в диапазоне от десяти до ста вольт, но очень малые токи. Они могут быть построены в виде резонансной консольной конструкции или применяться непосредственно к поверхностям, подверженным механической деформации.

Другим методом преобразования механической энергии в электрическую являются электродинамические или индукционные генераторы , в которых сочетание магнита и катушки является ключевым элементом для выработки электроэнергии. Когда комбинация этих компонентов подвергается вибрации и магнит перемещается относительно катушки, в катушке индуцируется электрический ток. После выпрямления этот ток можно использовать для зарядки аккумулятора или конденсатора. Напряжения электродинамического генератора обычно ниже, чем у пьезоэлектрических преобразователей. На ток могут влиять характеристики катушки и магнита.

Электростатические генераторы также могут использоваться для выработки электроэнергии за счет вибрации. Их можно сравнить с электрическим конденсатором, в котором одна пластина конденсатора подвешена так, что может двигаться относительно другой. Зарядкой конденсатора, когда пластины находятся далеко друг от друга, и разрядкой конденсатора, когда пластины находятся рядом, можно генерировать электрическую энергию. При таком принципе генератора выходная мощность зависит от значения емкости конденсатора и его зарядного напряжения.

Вызовы

Реализация эффективной системы выработки механической энергии сопряжена с различными проблемами. Прежде всего необходимо обеспечить хорошую механическую связь источника вибрации с комбайном. Механическое моделирование учитывает свойства и размеры компонентов и рассчитывает оптимальную конфигурацию для правильной муфты.

Кроме того, необходимо обеспечить хорошее электрическое согласование между механическим комбайном и электронной системой управления питанием. Для этого используются оптимизированные стабилизаторы напряжения, которые также могут использовать методы отслеживания точки максимальной мощности. Кроме того, для хранения энергии должен быть разработан высокоэффективный регулятор заряда.

Учитывая вышеперечисленные проблемы, многодисциплинарный подход, включающий материаловедение, физику и электротехнику, необходим для достижения энергоэффективного и рентабельного источника питания.

Наша исследовательская деятельность в области механического энергоснабжения

Важным компонентом, наряду с самим генератором, является управление питанием, задачей которого является регулировка профиля напряжения или тока комбайна для зарядки конденсатора или аккумулятора. Обычно используются выпрямители и преобразователи постоянного тока в постоянный. Проблемы здесь связаны с высокими напряжениями и низкими токами пьезоэлектрических генераторов. Активный выпрямитель можно использовать, когда генераторы обеспечивают очень низкое напряжение.