Електричний генератор - це пристрій, в якому неелектричні види енергії (Механічна, хімічна, теплова) перетворюються в електричну енергію.
Історія
До того, як була відкрита зв'язок між електрикою і магнетизмом, використовувалися електростатичні генератори, які працювали на основі принципів електростатики. Вони могли виробляти високу напругу, але мали маленький струм. Їх робота була заснована на використанні наелектризованих ременів, пластин і дисків для перенесення електричних зарядів з одного електрода на інший. Заряди вироблялися, використовуючи один з двох механізмів:
електростатичного індукцію
трибоелектричного ефект, при якому електричний заряд виникав через механічного контакту двох діелектриків
За причини низької ефективності та складнощів з ізоляцією машин, що виробляють високі напруги, електростатичні генератори мали низьку потужність і ніколи не використовувалися для вироблення електроенергії в значущих для промисловості масштабах. Прикладами дожили до наших днів машин подібного роду є електрофорна машина і генератор Ван де Граафа.
Динамо-машина Йедліка
В 1827 угорець Аньош Іштван Йедлік почав експериментувати з електромагнітними обертовими пристроями, які він називав електромагнітні самовращающегося ротори. У прототипі його униполярного електродвигуна (був завершений між 1852 і 1854) і стаціонарна та обертова частини були електромагнітні. Він сформулював концепцію динамо-машини щонайменше за 6 років до Сіменса і Уїтстона, але не запатентував винахід, бо думав, що він не перший, хто це зробив. Суть його ідеї полягала у використанні замість постійних магнітів двох протилежно розташованих електромагнітів, які створювали магнітне поле навколо ротора. Винахід Йедліка на десятиліття випередило його час.
Диск Фарадея
Диск Фарадея
В 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 магнітному полю.
Він також побудував перший електромагнітний генератор, названий В«диском ФарадеяВ», який був уніполярним генератором, що використав мідний диск, що обертається між полюсами підковоподібного магніту. Він виробляв невелике постійне напруга і сильний струм.
Конструкція була недосконала, тому що струм самозамикался через ділянки диска, не перебували в магнітному полі. Паразитний струм обмежував потужність, що знімається з контактних проводів і викликав даремний нагрів мідного диска. Пізніше в уніполярний 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 було дуже маленьким, тому що утворювався тільки один виток навколо магнітного потоку. Експерименти показали, що використовуючи багато витків дроту в котушці можна отримати часто вимагати більш високу напругу. Обмотки з проводів стали основною характерною рисою всіх наступних розробок генераторів.
Однак, останні досягнення (рідкоземельні магніти), зробили можливими уніполярні двигуни з магнітом на роторі, і повинні внести багато удосконалень в старі конструкції.
Динамо-машина
Основна стаття Динамо-машина
Динамо-машина стала першим електричним генератором, здатним виробляти потужність для промисловості. Робота динамо-машини заснована на законах електромагнетизму для перетворення механічної енергії в пульсуючий постійний струм. Постійний ток вироблявся завдяки використанню механічного комутатора. Перша динамо-машина була побудована Hippolyte Pixii в 1832.
Пройшовши ряд менш значимих відкриттів, динамо-машина стала прообразом, з якого з'явилися подальші винаходи, такі як двигун постійного струму, генератор змінного струму, синхронний двигун, роторний перетворювач.
Динамо-машина складається із статора, який створює постійне магнітне поле, і набору обертаються обмоток, що обертаються в цьому полі. На маленьких машинах постійне магнітне поле могло створюватися за допомогою постійних магнітів, у великих машин постійне магнітне поле створюється одним або кількома електромагнітами, обмотки яких зазвичай називають обмотками збудження.
Великі потужні динамо-машини зараз можна рідко де побачити, через більшу універсальності використання змінного струму на мережах електроживлення і електронних твердотільних перетворювачів постійного струму в змінний. Однак до того, як був відкритий змінний струм, величезні динамо-машини, що виробляють постійний струм, були єдиною можливістю для вироблення електроенергії. Зараз динамо-машини є рідкістю.
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 завжди мати постійну частоту обертання
ротора і бути синхронізований з іншими генераторами в мережі розподілу електроживлення. Генератор постійного струму може працювати при будь-якій частоті ротора в допустимих для нього межах, але виробляє постійний струм.
МГД генератор
Магнітогідродинамічний генератор безпосередньо виробляє електроенергію з енергії рухомої через магнітне поле плазми 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 сьогоднішній день найбільш поширеним типом є індукційний електромеханічний генератор. Абсолютна більшість теплових, гідравлічних, вітряних, атомних, приливних, геотермальних електростанцій, а так само деякі сонячні використовують цей тип генератора.
Електромеханічний генератор - це електрична машина, в якій механічна робота перетворюється в електричну енергію.
- встановлює зв'язок між ЕРС і швидкістю зміни магнітного потоку пронизуючого обмотку генератора.
3. 1. Класифікація електромеханічних генераторів
За типом первинного двигуна:
Турбогенератор - Електричний генератор, що приводиться в рух паровою турбіною або газотурбінним двигуном;
Гідрогенератор - Електричний генератор, що приводиться в рух гідравлічною турбіною;
Дизель-генератор - Електричний генератор, що приводиться в рух дизельним двигуном;
Газотурбінний генератор - електричний генератор, що приводиться в рух газотурбінним двигуном;
Паро-генератор - Електричний генератор, що приводиться в рух паровою турбіною;
Вітро-генератор - Електричний генератор, що перетворює в електрику кінетичну енергію вітру;
За увазі вихідного електричного струму
Генератор постійного струму
Колекторні генератори
Вентильні генератори
Генератор змінного струму
Однофазний генератор
Безщітковий синхронний генератор
Трифазний генератор
З включенням обмоток зіркою
З включенням обмоток трикутником
За способом збудження
З збудженням постійними магнітами
З зовнішнім збудженням
З самозбудженням
З послідовним збудженням
З паралельним збудженням
Зі змішаним збудженням
Список літератури
Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту referat.ru
