Принцип работы бытового генератора. Как работает электрический генератор

Принцип работы бытового генератора. Как работает электрический генератор

Принцип работы бытового генератора. Как работает электрический генератор

Основное назначение генератора – преобразование энергии носителя в электричество. Принцип работы электрогенератора практически такой же, как и у вашей машины работающей на топливе. Процесс кажется предельно простым до тех пор, пока вы не начнете вникать в детали.

У генератора, как и у машины, имеется двигатель, который работает на одном из ископаемых видов топлива: бензине, дизельном топливе или газе. После впрыска топлива в цилиндр, оно начинает гореть и превращается в быстро расширяющуюся газообразную смесь, которая толкает поршень вверх. При движении поршня приходит в движение прикрепленный к нему коленчатый вал. Последний, в свою очередь, вращает ведущий вал.

Чтобы вращать коленчатый вал с большей скоростью, можно использовать несколько поршней. Соответственно, будет получена большая мощность на выходе. Этот параметр обычно отмечается в технических характеристиках двигателя как количество цилиндров.

Когда коленчатый вал вращается, настало время рассмотреть процесс преобразования механической энергии в электрическую. В его основе лежит физический закон, сформулированный Майклом Фарадеем и Джозефом Генри. Закон раскрывает суть вопроса о том, как работает электрогенератор.

Этот закон гласит: если проводящий контур вращается в постоянном магнитном поле, то в контуре появляется разность потенциалов (электродвижущая сила или напряжение). А при возникновении напряжения в контуре через него начинает протекать электрический ток.

Основные компоненты генератора

Он состоит из двух основополагающих элементов: статора и ротора.

Статор является неподвижной частью устройства. Он состоит из трех медных обмоток, каждая из которых уложена вокруг сердечника, выполненного в виде набора пластин из мягкой электротехнической стали. Мягкая сталь необходима для усиления и концентрации магнитного поля в обмотках статора.

Вторая часть, вращающаяся благодаря коленчатому валу, называется ротором или якорем. Он содержит механизм для создания магнитного поля при вращении. Для небольших генераторов этот механизм состоит из постоянных магнитов, а для крупных – представляет собой конструкцию, в основе работы которой лежит принцип электромагнитной индукции (такие устройства также называют бесщёточными).

Регулировка напряжения

Ещё одним важным элементом является регулятор напряжения. Он позволяет регулировать напряжение и стабилизировать его при изменении частоты вращения и нагрузки за счет управления током возбуждения.

Этот процесс происходит следующим образом: часть выходного напряжения генератора подаётся на обмотку возбуждения через выпрямители, преобразующие переменный ток в постоянный. Затем, этот постоянный ток усиливает или ослабляет общее магнитное поле, создаваемое ротором. Подобная регулировка позволяет повысить производительность и получить необходимый уровень напряжения на выходе.

Однако, процесс занимает некоторое время, в течение которого выходное напряжение генератора достигнет требуемого значения. При резком увеличении нагрузок, регуляторы напряжения помогут избежать провалов напряжения и обеспечат стабильную работу генератора.

Системы охлаждения генератора

Существует два вида систем охлаждения: воздушная и жидкостная.

Система воздушного охлаждения представляет собой установку из вентилятора и радиатора, рассеивающего тепло. Основным элементом жидкостного охлаждения является хладагент, который циркулирует по трубам, поглощая тепло.

Правильное и бесперебойное функционирование этой системы поможет вам избежать перегрева электрогенератора и его последующего выхода из строя. Поэтому необходимо регулярно проверять работу системы охлаждения.

Все вышеописанные элементы являются основными для любого электрогенератора. Зачастую с ними в комплекте идут следующие не менее важные компоненты: аккумуляторные батареи для стартера и панель управления для удобства работы.

Устройства, именуемого генератором электрического тока, необходимо хотя бы немного вспомнить закон электромагнитной индукции . Именно благодаря ему человечество беспрепятственно пользуется всеми благами цивилизации.

Принцип действия генератора постоянного и переменного тока, использующего вращение

Закон электромагнитной индукции гласит, что в любом замкнутом проводнике величина индуцированной электродвижущей силы прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока.

Когда магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом, вращается со стабильной угловой скоростью вокруг оси, в рамке возбуждается электродвижущая сила. Вертикальные стороны рамки являются активными, а горизонтальные – неактивными. Это определяется тем, какие стороны пересекают линии магнитного поля в конкретной схеме. При этом в каждой из сторон возбуждается своя электродвижущая сила, которая прямо пропорциональна магнитной индукции (B), длине стороны (L) и линейной скорости магнитного поля (v):

Е1 = B*L*v*sin(w*t)
E2=B*L*v*sin(w*t+π)= - B*L*v*sin(w*t)

Результирующая электродвижущая сила удваивается, т.е.: Е = Е1-Е2= 2*B*L*v*sin(w*t), потому что Е1 и Е2 действуют согласно друг с другом.

Графическое отображение результирующей электродвижущей силы является синусоидой. Это – переменный ток. Чтобы получить постоянный ток, необходимо контакты от рабочих сторон рамки вывести не к контактным кольцам, а к полукольцам, произойдет выпрямление электрического напряжения.

Принцип действия генератора постоянного тока, использующего химическую энергию

Системы, которые превращают химическую энергию в электрическую, называются химическими источниками тока (ХИТ). Он бывают первичные и вторичные. Первичные ХИТ не способны перезаряжаться – это батарейки, вторичные ХИТ способны – это аккумуляторы.

Последние 20 лет произошел фурор в области ХИТ. Это относится к созданию литий-ионных аккумуляторов. Их принцип действия похож на кресло-качалку: ионы лития переходят то с катода на анод, то с анода на катод.

Химический источник тока может работать только тогда, когда есть следующие элементы:
1) Электроды (катод и анод).
2) Электролит.
3) Внешняя цепь.

Разница потенциалов между электродами называется электродвижущей силой. ХИТ генерирует электрическую энергию во внешнюю цепь потому, что при ее помощи протекает окислительно-восстановительный процесс, разнесенный в пространстве. На отрицательно заряженном аноде происходит окисление восстановителя. Образуются электроны, которые переходят во внешнюю цепь и направляются к положительно заряженному катоду. Здесь происходит восстановление окислителя при помощи этих электронов. В

Казалось бы, зачем нужно знать принцип функционирования, если можно просто произвести замену генератора или отдать его в ремонт? С нашей точки зрения для этого есть, по крайней мере, две причины.

Во-первых , чтобы правильно определить, какая часть «схемы» неисправна – сам генератор или что-то еще. Может, дело и не в нем, а в ненадежном креплении клемм и тому подобное?

Во-вторых , зная устройство и работу того или иного изделия, часто можно осуществить ремонт и самостоятельно, не тратя время на поиски «спецов» или магазина.

Нам кажется, что такое вступления вызовет некоторый интерес к данной статье, тем более что мы не будем «загружать» читателя теорией вперемежку с многочисленными формулами, а рассмотрим вопрос в упрощенном виде, исходя из того, что нам может пригодиться на практике.


Под таким названием – – подразумеваются любые устройства, которые в электрическую энергию преобразуют какой-нибудь другой ее вид (тепловую, механическую и так далее). Но чаще всего большинство из нас, особенно владельцы автомобилей и загородной недвижимости, сталкивается с изделиями, в которых «первичной» является энергия именно механическая.

Изображенные на фото модели электрогенераторов практически все видели, а у многих они имеются (по отдельности или в составе других аппаратов) в личной собственности.


Основные элементы

  • Статор (система магнитов, заключенная в литом корпусе).
  • Ротор (система проводников, намотанных особым образом).
  • Токосъемное устройство – коллектор и щетки (графитовые), которые «снимают» с него напряжение, далее поступающее в электрическую цепь (например, автомобиля). Кстати, в некоторых моделях щетки отсутствуют.


В таких устройствах используется эффект самоиндукции. Проще говоря, это – возникновение электрического тока в проводнике, расположенном в ЭМ вращающемся поле. Хотя есть и другие варианты – например, неподвижна магнитная система, а вращается сама «рамка». В автомобильных генераторах свои обмотки имеют и статор, и ротор.

Достаточно посмотреть на размещенные ниже рисунки, и сразу вспоминаются не только школьные годы, но и еще кое-что из услышанного в свое время на уроках физики.


Практически же это исполнено так. Неподвижная часть изделия – статор, который жестко зафиксирован. Внутри него – ротор, который приводится в движение каким-либо двигателем. Он может быть с ним связан или «жестко» (сидеть на его валу), или с помощью ременной передачи.

Примененное инженерное решение во многом зависит от того, какой ток нужно получить от генератора – переменный (как в системах автономного электропитания жилых или промышленных объектов) или постоянный.

Что нам дают полученные общие знания о принципе работы электрогенератора, для чего это может понадобиться?



Мероприятия и виды обслуживания дизельных генераторов — перечень работ и советы




Самое обсуждаемое
Каком уровне модели osi работает Каком уровне модели osi работает
Тестирование системной платы Тестирование системной платы
Узнаем, что можно сделать из старого бесперебойника от компьютера Использование бесперебойника Узнаем, что можно сделать из старого бесперебойника от компьютера Использование бесперебойника


top