Доповідь - Електричний генератор
Електричний генератор - це пристрій, в якому неелектричні види енергії (механічна, хімічна, теплова) перетворюються на електричну енергію.
До того, як було відкрито зв'язок між електрикою та магнетизмом, використовувалися електростатичні генератори, які працювали на основі принципів електростатики. Вони могли виробляти високу напругу, але мали невеликий струм. Їхня робота була заснована на використанні наелектризованих ременів, пластин і дисків для перенесення електричних зарядів з одного електрода на інший. Заряди вироблялися, використовуючи один із двох механізмів:
Електростатична індукціяТрибоелектричний ефект, при якому електричний заряд виникав через механічний контакт двох діелектриків
Через низьку ефективність і складнощі з ізоляцією машин, що виробляють високу напругу, електростатичні генератори мали низьку потужність і ніколи не використовувалися для вироблення електроенергії в значних для промисловості масштабах. Прикладами таких машин, що дожили до наших днів, є електрофорна машина і генератор Ван де Граафа.
У 1827 угорець Аньош Іштван Йедлік почав експериментувати з електромагнітними пристроями, що обертаються, які він називав електромагнітні самообертальні ротори. У прототипі його уніполярного електродвигуна (був завершений між 1852 і 1854 рр.) і стаціонарна і обертова частини були електромагнітні. Він сформулював концепцію динамо-машини щонайменше за 6 років до Сіменса та Уітстона, 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 створювалимагнітне поле довкола ротора. Винахід Йедліка на десятиліття випередив його час.
У 1831-1832 Майкл Фарадей відкрив принцип роботи електромагнітних генераторів. Принцип, пізніше названий законом Фарадея, полягав у тому, що різниця потенціалів утворювалася між кінцями провідника, який рухався перпендикулярно до магнітного поля.
Він також побудував перший електромагнітний генератор, названий "диском Фарадея", який був уніполярним генератором, який використовував мідний диск, що обертається між полюсами підковоподібного магніту. Він виробляв невелику постійну напругу та сильний струм.
Конструкція була недосконала, тому що струм самозамикався через ділянки диска, що не знаходилися в магнітному полі. Паразитний струм обмежував потужність, що знімається з контактних проводів і викликав марний нагрів мідного диска. Пізніше в уніполярних генераторах вдалося вирішити цю проблему, розташувавши навколо диска безліч маленьких, 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 маленькою, тому що утворювався лише один виток навколо магнітного потоку. Експерименти показали, що використовуючи багато витків дроту в котушці можна отримати необхідну вищу напругу. Обмотки з дротів стали основною характерною рисою всіх подальших розробок генераторів.
Однак, останні досягнення (рідкоземельні магніти), уможливили уніполярні двигуни з магнітом на роторі, і повинні внести багато удосконалень у старі конструкції.
Динамо-машина стала першим електричним генератором, здатним виробляти потужність для промисловості. Робота динамо-машини ґрунтується на законахелектромагнетизму для перетворення механічної енергії на пульсуючий постійний струм. Постійний струм вироблявся завдяки використанню механічного комутатора. Перша динамо-машина була побудована Hippolyte Pixii у 1832 році.
Пройшовши ряд менш значущих 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 зі статора, який створює постійне магнітне поле, і набору обертових обмоток, що обертаються в цьому полі. На дрібних 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 більшу універсальність використання змінного струму на мережах електроживлення та електронних твердотільних перетворювачів постійного струму в змінний. Однак до того, як було відкрито змінний струм, величезні динамо-машини, що виробляють постійний струм, були єдиною можливістю для вироблення електроенергії. Нині динамо-машини є рідкістю.
Інші електричні генератори, що використовують обертання
Без комутатора динамо-машина є прикладом генератора змінного струму. З електромеханічним комутатором динамо-машина – класичний генератор постійного струму. Генератор змінного струму повинен мати постійну частоту обертання ротора і бути синхронізований з іншими генераторами в мережі розподілу електроживлення. Генератор постійного струму може працювати за будь-якої частоти ротора в допустимих для нього межах, алевиробляє постійний струм.
Магнітогідродинамічний генератор безпосередньо виробляє електроенергію з енергії плазми, що рухається через магнітне поле без використання обертових частин. Розробка генераторів цього типу почалася тому, що на виході його високотемпературні продукти згоряння, які можна використовувати для нагрівання пари в парогазових електростанціях і таким чином підвищити загальний ККД.
Електромеханічні індукційні генератори
На сьогодні найбільш поширеним типом є індукційний електромеханічний генератор. Абсолютна більшість теплових, гідравлічних, вітряних, атомних, приливних, геотермальних електростанцій, а також деякі сонячні використовують цей тип генератора.
Електромеханічний генератор - це електрична машина, в якій механічна робота перетворюється на електричну енергію.
/>- встановлює зв'язок між ЕРС і швидкістю зміни магнітного потоку пронизує обмотку генератора.
3. 1. Класифікація електромеханічних генераторівПо типу первинного двигуна: Турбогенератор - електричний генератор, що приводиться в рух паровою турбіною або газотурбінним двигуном; генератор - електричний генератор, що приводиться в рух газотурбінним двигуном; Паро-генератор - електричний генератор, що приводиться в рух паровою турбіною; струмуОднофазний генератор Безщітковий синхронний генераторТрьохфазний генератор З включенням обмоток зіркоюЗ включенням обмоток трикутникомПо способу збудження З збудженням постійними магнітамиЗ зовнішнім збудженнямЗ самозбудженням З послідовним збудженнямЗ паралельним збудженнямЗі змішаним збудженням