Электричество в доме Все об электроэнергии для Вашего дома
Генератор – это устройство, преобразующее механическую энергию вращения в электрическую. «Прародителями» современных трехфазных генераторов переменного тока были динамо-машины, которые впервые использовались в промышленных масштабах на электростанциях. При этом принцип действия генерирующих устройств не изменился и, как раньше, основывается на одном и том же физическом явлении. Из школьного курса физики многие знают какое явление лежит в основе действия генератора – электромагнитная индукция.
Электромагнитная индукция была открыта в 1831 году М. Фарадеем. «Электродвижущая сила (ЭДС) возникающая в замкнутом проводящем контуре, пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром».
Динамо-машина
Чтобы понять, как устроен и как работает генератор, для начала нужно рассмотреть устройство динамо-машины и ее принцип действия. В устройстве использованы постоянные магниты, создающие постоянное магнитное поле. Между магнитами расположен якорь, который представляет собой замкнутый проводящий контур из проводника, намотанного на магнитопровод.
При вращении якоря (движении проводника в магнитном поле) в его обмотках индуктируется ЭДС. Концы обмотки якоря присоединены к контактным кольцам, а напряжение с них снимается щетками. Недостатком такой конструкции стало явление устаревания постоянных магнитов и постепенное их размагничивание. В результате постоянные магниты заменили электромагнитами, что стало началом создания современного генератора.
Генератор
Принципиальная конструкция генератора не сильно отличается от динамо-машины, только вместо постоянных магнитов используется обмотка возбуждения – электромагниты. По сути природа магнитного поля ничем не отличается от электромагнитного, поэтому говорить какое явление лежит в основе работы генератора, а какое в основе динамо-машины не имеет смысла.
По принципу действия генератор можно кратко описать следующим образом. При запуске на возбуждающую обмотку подается напряжение со стороннего источника и генератор возбуждается. Другими словами, возникает электромагнитное поле, которое при вращении ротора индуцируется в ЭДС в рабочих обмотках. При работе часть электроэнергии, генерированной устройством, потребляется для возбуждения электромагнитного поля. В результате стороннего источника питания уже не нужно, а генератор самовозбуждается.
В трехфазных генераторах используются 3 рабочие обмотки фаз А, В и С, которые расположены на роторе или в статоре со смещением на треть периода на 120 градусов. Лучшим примером для рассмотрения трехфазного генератора стала автомобильная генерирующая установка, в которой применяется вентильный генератор с диодным выпрямлением тока.
Автомобильный генератор
В автомобильном генераторе рабочие обмотки расположены в статоре, точнее в его пазах и соединены в звезду. Ротор представляет собой полюсную систему с обмоткой возбуждения и контактными кольцами. В этом случае не проводник движется в магнитном поле, а магнитное поле вокруг проводника.
При включении зажигания, в тот самый момент когда стартер раскручивает коленчатый вал двигателя (вращения передаются ротору генератора), на возбуждающую обмотку генератора подается напряжение от аккумулятора. Когда же автомобиль уже завелся, ток с аккумулятора перестает подаваться на обмотку ротора, а возбуждающая обмотка питается от выпрямленного тока обмоток статора. Для наглядности приведем схему работы генерирующей системы автомобиля.
Ключ 1 – это зажигание автомобиля. Замыкая его, как видно по схеме, ток от аккумулятора 3 через контрольную лампочку 4 подается на возбуждающую обмотку 9 посредством контактных колец 10. После отключения запуска, ток с обмоток статора 8 через трехфазный выпрямитель 7 подается на возбуждающую обмотку, тем самым, инициируя самовозбуждение генератора. Система из шести диодов 5 и 6 является основным преобразователем трехфазного переменного тока в постоянный, который подается на аккумулятор для его подзарядки.
Еще раз в заключении объясняя какое явление лежит в основе генератора отметим основные моменты. Вращение ротора (электромагнита) создает изменение магнитного потока, за счет чего в рабочих обмотках статора (замкнутом контуре) возникает ЭДС, индуктирующая в них электрический ток. Все просто. Даже свет в наших домах горит только благодаря такому явлению как электромагнитная индукция.
Читайте также:
