Устройство генератора переменного тока

Советы электрика
комментария 4
661 просмотров

Устройство генератора переменного тока Для начала давайте разберемся, зачем нужен переменный ток? Как известно, в первых электрических установках применялся только ток постоянный. Но со временем испытатели пришли к выводу, что гораздо выгодней с экономической точки зрения использовать переменный ток, то есть такой, у которого показатели направления и значения не являются неизменными.

С тех пор все шире применяются генераторы переменного тока.

Принцип устройства генератора переменного тока

Переменный ток вырабатывается на электростанциях при помощи специальных электромашинных синхронных генераторов. Основное, что нужно знать для понимания их принципа действия, — это электромагнитная индукция. При помощи паровой или водяной турбины образуются значения механической энергии, которая при помощи преобразования изменяется в электрическую энергию.

Как правило, подобное устройство состоит из проводов и трех больших катушек. Под действием электрического магнита происходит вращение ротора или привода. При этом появляется магнитное поле, которое передается на статоры.

Напряжение передается при помощи коллекторных щеток и колец. Это происходит следующим образом: происходит вращение коленвала и вместе с ним, роторных колец из меди, после чего под действием этого вращения к ротору примыкают щетки. Таким образом происходит передача электрического тока от частей генератора, находящихся в неподвижном состоянии, к его вращающимся частям. Так производятся магнитные поля, которые, в свою очередь, производят электрические потоки, при помощи которых и заряжается аккумулятор.

Давайте посмотрим, какие генераторы бывают и что входит в их конструкцию.
Прежде всего рассмотрим индукционные генераторы. В их конструкцию обязательно входит магнит, который позволяет создать магнитные поля. Второй важной частью является обмотка, на которой происходит индукция электро-движущей силы. Эта сила по своему значению прямо пропорциональна значению магнитного переменного потока.

Для того чтобы сгенерировать магнитный поток, в генераторе применяется конструкция, в которую входят два стальных сердечника. В одном из них находится обмотка для создания магнитного поля, а в другом – обмотка для создания электро-движущей силы. В результате вращения сердечника (вращающийся сердечник называется ротор) появляется магнитное поле. Сердечник, который находится в неподвижном положении, называется статор. Сердечники должны быть расположены максимально близко друг к другу, в этом случае поток магнитного поля будет сильней.

Генераторы, которые используются в промышленных целях, включают электромагнит как основную вращающуюся часть и неподвижный статор. Для того чтобы к ротору подводился ток, используется система со скользящими контактами. генератор

Кроме того, стоит упомянуть о такой важной составляющей части ротора как щетки. Они находятся в неподвижном положении и связывают его обмотку с частью внешней цепи. Очень важен тот момент, что генератор отдает наружу ток гораздо большей силы, чем сила тока, возникающая в его обмотках при появлении магнитного поля. Именно поэтому ток получают с неподвижной части обмоток.

Для выработки тока для работы генератора используется еще один генератор, который называется возбудитель и подает постоянный ток.

Если генератор не отличается большой мощностью, то можно обойтись без колец и щеток, только при помощи вращающегося магнита.

Как правило, промышленные генераторы отличаются очень серьезными размерами. Но при этом размер каждой запчасти там выверен до малейшего миллиметра. Именно благодаря точности конструкции удается добиться генерации мощного потока электроэнергии.

Стоит также выделить синхронные и асинхронные генераторы. Асинхронный более прост в своей конструкции, отличается невысокой стоимостью, но при этом- большой устойчивостью к перегрузкам и коротким замыканиям. Сфера его применения очень широка – от ламп накаливания до электронагревателей и сложной электроники. Но стоит иметь в виду, что этот вид генераторов плохо относится к кратковременным перегрузкам и при выборе важно закладывать запас мощности.

Синхронные генераторы отличаются гораздо более высокой устойчивостью к перегрузкам, они способны выдержать до пятикратной перегрузки.

Генераторы переменного тока широко применяются в конструкции автомобилей.

Если рассмотреть конструкцию трехфазного автомобильного генератора, то внешне он выглядит как корпус с вентиляционными отверстиями. Вращение ротора происходит в подшипниках и начинается под действием шкива. На электромагните-роторе одна обмотка, на которую подается ток под воздействием щеток и колец из меди. Также важной частью является реле, регулирующее максимальную мощность напряжения.
В статор входит треугольник из трех обмоток из меди. Также используются полупроводниковые диоды, которые преобразуют напряжение в постоянное.

В некоторых случаях для запуска генератора используется бензиновый двигатель, такой генератор соответственно называется бензиновым.

Широкое распространение генераторов переменного тока сегодня доказывает их эффективность и экономическую целесообразность. Генераторы постоянного тока сегодня используются гораздо реже, хотя в некоторых сферах они еще сохранились. Самая известная и широкая сфера их применения – это электротранспорт, знакомые всем нам троллейбусы и трамваи. В промышленности же практически повсеместно применяются генераторы, генерирующие переменный ток. Порой они совершенно гигантских размеров и производят огромные объемы электроэнергии в истинно промышленных масштабах. При этом конструкция и принцип действия подобных генераторов достаточно просты и понятны.

комментария 4 Добавить свой
  1. так и не смог понять почему на нулевом проводе отсутствует напряжение в любой момент времени, а на фазе всегда есть, они же тождественные, ток то переменный, меняющий направление по 1оо раз в сек.

    в ЛЭП всегда идут 3 фазы. без нуля, нуль образуется на КТП при соединении «звезда» и + идет заземление, тем самым создается PEN проводник + 3 фазы.(ну уже можно встретить PE-N)
    может быть ток движется от одной линии фазы к другой?.

    1. Руслан, здравствуйте. Я не профессор и объяснить вам почему на нулевом проводе всегда ноль не смогу. Скорее всего хотя бы подумать логически, если бы на нулевом проводе присутствовало одновременно три фазы, то мы наблюдали бы мощную вспышку в момент включения в том месте, где соединяются обмотки трансформатора звездой, как это происходит, если объединить две или тем более три фазы. Да и ток меняет свое направление относительно нуля. Если взять однофазный генератор, то там просто пульсирующий ток. Он синусоидальный, он изменяется во времени, но он не изменяет своего направление относительно земли. Для меня довольно сложная тема для праздного любопытства.

      В ЛЭП всегда идут три фазы и ноль действительно образуется на КТП, но заземление это лишь защитная мера, она никоим образом не влияет на создание нулевой точки. Это земля принимает потенциал нейтрали. В электротехнике есть понятие «чистая земля», это участок земли, на котором влияние других электросетей сведено к минимуму.

      В соединении обмоток треугольником частично так и есть, но ток идет от генератора к потребителю, а дальше распределяется по обмоткам трансформатора в зависимости от схемы включения и движется по кругу треугольника (если это треугольник) или от фазы к нейтрали в звезде (если это звезда). В большинстве случаев, когда речь идет соединении треугольник(ВН)-звезда(НН), потребление токов по фазам неравномерно, но линейные напряжения не изменяются, токи по треугольнику формируют на НН, соединенной звездой равномерные напряжения, которое за счет треугольника по ВН не изменяется от несимметричной нагрузки. Если хочется разобраться в этой теме, ищите книги Вольдека и Частоедова по электрическим машинам и электротехнике.

      1. Здравствуйте, конечно хочется понять как на сам деле устроенная трехфазная система, а эти книги я обязательно просмотрю, спасибо за советы.

        1. Пожалуйста. Если возникнут вопросы, обращайтесь, уж если не отвечу, то направлю 🙂 На самом деле, очень много тонкостей в электрическом токе. Но если разбираться во всех ради праздного любопытства, то уж тогда, чтобы состояние было как у Абрамовича, тогда можно и пофилосовствовать. А так, мне достаточно знать, что нейтраль, это нулевая точка и напряжение в этой точке относительно всех трех фаз неизменно, и амплитуда синусоиды поднимается вверх ровно настолько же, насколько и вниз относительно нейтрали.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Наверх