Generátor- zariadenie premieňajúce energiu rôzne druhy na elektrický. Generátory vyrábajú elektriny. Príklady generátorov: galvanické články, elektrostatické stroje, solárne panely atď. V závislosti od charakteristík sa používajú generátory rôzne druhy.

Napríklad pomocou elektrostatických strojov môžete vytvoriť veľmi vysoké napätie, ale prúd bude veľmi malý. A pomocou galvanických článkov môžete vytvoriť prijateľnú silu prúdu, ale môžu fungovať len krátko.

Štruktúra generátora

Zvážte indukčný elektromechanický generátor striedavý prúd. Generátorov tohto typu je veľa, ale každý z nich má spoločné základné časti.

• Permanentný alebo elektromagnet. Vytvára magnetické pole.
• Navíjanie.

Je v ňom indukovaný striedavý emf. Amplitúda EMF sa indukuje v každom otočení vinutia. Pretože sú otáčky zapojené do série, hodnoty EMF sa sčítajú. EMF v ráme bude úmerné počtu závitov vo vinutí. Na získanie veľký význam

Magnetický tok v generátoroch je vyrobený zo špeciálneho systému dvoch jadier.

V drážkach jedného jadra sú vinutia, ktoré vytvárajú magnetické pole, a v drážkach druhého vinutia, v ktorých je indukované emf. Jedno z jadier sa otáča, nazýva sa to rotor. Druhý je stacionárny a nazýva sa stator. Snažia sa, aby medzera medzi jadrami bola čo najmenšia, aby sa zvýšil tok vektora magnetickej indukcie.

Na obrázku je znázornený model jednoduchého generátora.

Princíp činnosti generátora V generátore, ktorého model je znázornený na obrázku, vzniká magnetické pole permanentný magnet a drôtený rám sa v ňom otáča. V zásade môžete rám nechať stáť a otáčať magnetom. Od.

nič by sa nezmenilo

Preto je vhodnejšie privádzať prúd do rotora a odoberať prúd zo statora. V generátoroch s nízkym výkonom na vytvorenie magnetické pole Využívajú rotačný permanentný magnet, vtedy nie je potrebné do rotora vôbec privádzať prúd. A nemusíte používať kefy a krúžky.

Keď sa rotor otáča, vo vinutiach statora sa objaví emf. Stáva sa to preto, že vzniká vír elektrické pole. Moderné generátory sú veľmi veľké stroje. Navyše pri takýchto rozmeroch (niekoľko metrov) sú niektoré z najdôležitejších vnútorných dielov vyrábané s milimetrovou presnosťou.

Transformátory

Generátory, ktoré sú umiestnené v elektrárňach, produkujú veľmi silné EMF. V praxi je takéto napätie len zriedka potrebné. Preto je potrebné takéto napätie previesť.

Na prevod napätia sa používajú zariadenia nazývané transformátory. Transformátory môžu zvýšiť alebo znížiť napätie. Existujú aj stabilizačné transformátory, ktoré nezvyšujú ani neznižujú napätie.

Zvážte návrh transformátora na nasledujúcom obrázku.

Symbol transformátora:

Konštrukcia a prevádzka transformátora

Transformátor pozostáva z dvoch cievok s drôtovým vinutím. Tieto cievky sú umiestnené na oceľovom jadre. Jadro nie je monolitické, ale je zostavené z tenkých dosiek.

Jedno z vinutí sa nazýva primárne. K tomuto vinutiu je pripojené striedavé napätie, ktoré pochádza z generátora a ktoré je potrebné previesť. Druhé vinutie sa nazýva sekundárne vinutie. Je k nemu pripojená záťaž. Záťaž sú všetky zariadenia a zariadenia, ktoré spotrebúvajú energiu.

Nasledujúci obrázok ukazuje symbol transformátor.

obrázok

Prevádzka transformátora je založená na tomto jave elektromagnetická indukcia. Pri prechode striedavého prúdu cez primárne vinutie vzniká v jadre striedavý magnetický tok. A keďže jadro je spoločné, magnetický tok indukuje prúd v druhej cievke.

Primárne vinutie transformátora má N 1 závitov, jeho celkové indukované emf sa rovná e 1 = N 1 e, kde e je okamžitá hodnota indukovaného emf vo všetkých závitoch. e je rovnaké pre všetky závity oboch cievok.

Sekundárne vinutie má N 2 závitov. Indukuje sa v ňom EMF e 2 = N 2 e.

Preto: e1/e2 = N1/N2.

Odpor vinutia zanedbávame. V dôsledku toho budú hodnoty indukovaného emf a napätia približne rovnaké vo veľkosti: |u 1 |≈|e 1 |.

Keď je obvod sekundárneho vinutia otvorený, nepreteká v ňom žiadny prúd, preto: |u 2 |=|e 2 |.

Okamžité hodnoty EMF e 1, e 2 oscilujú v jednej fáze. Ich pomer môže byť nahradený pomerom hodnôt efektívneho emf: E 1 a E 2 . A nahradíme pomer okamžitých hodnôt napätia hodnotami efektívneho napätia. Dostaneme:

E 1 /E 2 ≈U 1 /U 2 ≈N 1 / N 2 = K

K – transformačný koeficient. O K>0 transformátor zvyšuje napätie, keď K<0 – transformátor znižuje napätie. Ak je záťaž pripojená na konce sekundárneho vinutia, v druhom obvode sa objaví striedavý prúd, ktorý spôsobí, že sa v jadre objaví ďalší magnetický tok.

Tento magnetický tok zníži zmenu magnetického toku jadra. Pre naložený transformátora, bude platiť nasledujúci vzorec: U 1 /U 2 ≈ I 2 /I 1.

To znamená, že keď sa napätie niekoľkokrát zvýši, znížime prúd o rovnakú hodnotu.

Dnes všetci poznáme domáce elektrické generátory. V závislosti od spotrebovaného paliva, účelu a typu použitého motora to môžu byť benzínové, plynové, naftové a dokonca aj veterné elektrické generátory. Tieto zariadenia sa stali súčasťou našich životov a zvykli sme si ich používať v prírode aj na túrach, na stavbách aj v garáži. Mnoho typov elektrických generátorov a elektrických spotrebičov robí prácu za nás. Prenosné ručné elektrické generátory sú zabudované do bateriek, solárne panely napájajú diaľkové prístroje a senzory, vesmírne satelity a horolezecké vybavenie. Ale nebolo to tak vždy. Začiatok 19. storočia prepukol s celým radom objavov súvisiacich s elektrinou a magnetizmom.

Po objavení a štúdiu elektromagnetickej indukcie a vykonaných výpočtoch sa ukázalo, že je možné vytvoriť elektrický generátor, ktorý dokáže premieňať mechanickú energiu na elektrickú energiu. Na získanie prúdu v uzavretej cievke drôtu je potrebné zmeniť indukčný tok prechádzajúci cez ňu. To možno vykonať dvoma spôsobmi: buď posuňte magnet vzhľadom na cievku drôtu, alebo posuňte cievku drôtu vzhľadom na magnet.

Prvý domáci generátor magnetického elektrického prúdu, postavený v roku 1832, mal veľmi jednoduchú inštaláciu. Pozrite sa na jeho kresbu: vidíte, že EMF vo vinutí jeho cievok bol vzrušený rotáciou podkovového magnetu. Prúd vytvorený takýmto strojom nebol ako prúd z galvanického článku – zdalo sa, že sa rúti zo strany na stranu, každú chvíľu mení svoj smer. Tento prúd sa nazýval striedavý, na rozdiel od priamy prúd produkovaný galvanickým článkom.

Inštalácia ďalšieho elektrického generátora vyzerala inak: medzi stacionárnymi pólmi magnetu sa otáčal vodičový rám. Jeho konce boli spojené s dvoma krúžkami na osi otáčania rámu a pomocou posuvných kontaktov bol s krúžkami spojený elektrický obvod. Na kontaktoch krúžkov sa objavilo „plus“ alebo „mínus“, čo znamenalo generovanie premennej EMF.

To, že prúd bol striedavý, považovali za nevýhodu a začali hľadať spôsob, ako to narovnať. K tomu sa uchýlili k prepínaču tzv. V druhom stroji boli napríklad oba konce rámu spojené s prstencom, ktorý bol rozrezaný na polovicu a každá polovica bola izolovaná vrstvou nevodivej látky. Jeden posuvný kontakt sa dotkol iba konca otočného rámu, na ktorom bolo „plus“, a druhý kontakt sa zatvoril na „mínus“. Ale hoci sa prúd v obvode stal konštantným smerom, jeho veľkosť sa menila s každou pol otáčkou rámu.

Aby sa predišlo náhlym zmenám aktuálnej hodnoty, zvýšil sa počet snímok. Ich konce boli spojené s diametrálne opačnými časťami odrezaného zberného prstenca elektrického generátora. Prúd z takéhoto magnetického generátora je tým viac podobný konštantnému, čím viac rámov je na rotujúcom bubne - rotore (stacionárne magnety v takomto stroji sa nazývajú stator).

Jednosmerné a striedavé elektrické generátory sú svojou konštrukciou veľmi podobné elektromotorom. Okrem toho, ak otočíte kotvu jednosmerného elektromotora, na jeho vinutiach sa objaví potenciálny rozdiel - motor začne produkovať elektrický prúd a stáva sa elektrickým generátorom. Z technických dôvodov sú však generátory elektrického prúdu postavené trochu inak ako elektromotory.

Vezmime si napríklad generátor striedavého prúdu vo veľkej tepelnej elektrárni.

Jeho stator má vo vnútri vinutie, v ktorom vzniká elektrický prúd. Rotor je valec s dvoma magnetickými pólmi: severným a južným. Ak zmagnetizujete rotor prechodom jednosmerného prúdu z externého zdroja do pólového vinutia a potom ho začnete otáčať, vo vinutí statora sa objaví striedavý prúd.

Na budenie a prevádzku rotora sa zvyčajne používa samostatný malý generátor jednosmerného prúdu. Tento elektrický generátor je umiestnený priamo na hriadeli rotora. Existuje ďalšia konštrukčná možnosť - namiesto generátora budiča pracuje polovodičový usmerňovač prúdu. Odoberá nepodstatnú časť výkonu samotného elektrického generátora, usmerňuje striedavý prúd a výsledným prúdom napája vinutie rotora.

Naša krajina prijala štandard frekvencie striedavého prúdu 50 cyklov za sekundu - 50 Hz. To znamená, že za sekundu musí prúd pretiecť 50-krát v jednom smere a 50-krát v druhom. V súlade s tým musí rotor vykonať presne 50 otáčok za sekundu alebo 3000 otáčok za minútu. Elektrické generátory tepelných staníc pracujú pri tejto rýchlosti: sú poháňané jednotkami plynových turbín špeciálne navrhnutými pre túto rýchlosť.

Stáva sa to tak často ako pri elektrickom generátore v tepelnej elektrárni, kde sú otáčky agregátu plynovej turbíny 3000 ot./min. Frekvencia 50 periód je tu teda zachovaná.

Jednoduché o komplexe – Elektrické generátory na výrobu elektriny

• Galéria obrázkov, obrázkov, fotografií.
• Elektrické generátory - základy, príležitosti, perspektívy, vývoj.
• Zaujímavé fakty, užitočné informácie.
• Zelené novinky – Elektrické generátory.
• Odkazy na materiály a zdroje – Elektrické generátory na výrobu elektriny.

>> Generácia elektrická energia

Kapitola 5. VÝROBA, PRENOS A VYUŽITIE ELEKTRICKEJ ENERGIE

Elektrická energia má nepopierateľné výhody oproti všetkým ostatným druhom energie. Dá sa prenášať drôtom na veľké vzdialenosti s relatívne nízkymi stratami a pohodlne distribuovať medzi spotrebiteľov. Hlavná vec je, že táto energia s pomocou stačí jednoduché zariadeniaľahko sa transformuje na akékoľvek iné formy: mechanické, vnútorné (ohrievanie telies), svetelná energia atď.

Striedavý prúd má na rozdiel od jednosmerného prúdu tú výhodu, že napätie a prúd možno premieňať (transformovať) vo veľmi širokom rozsahu takmer bez straty energie. Takéto transformácie sú potrebné v mnohých elektrických a rádiotechnických zariadeniach. Transformácia napätia a prúdu je však potrebná najmä pri prenose elektriny na veľké vzdialenosti.

§ 37 VÝROBA ELEKTRICKEJ ENERGIE

Elektrický prúd vzniká v generátory- zariadenia, ktoré premieňajú energiu jedného alebo druhého druhu na elektrickú energiu. Medzi generátory patria galvanické články, elektrostatické stroje, termočlánky 1, solárne panely atď. Skúmajú sa možnosti vytvárania zásadne nových typov generátorov.

1 Termočlánky využívajú vlastnosť dvoch kontaktov z rôznych materiálov na vytvorenie emf v dôsledku teplotného rozdielu medzi kontaktmi.

Napríklad tzv palivové články, v ktorej sa energia uvoľnená v dôsledku reakcie vodíka s kyslíkom priamo premieňa na elektrickú energiu.

Rozsah použitia každého z uvedených typov generátorov elektriny je určený ich charakteristikami. Elektrostatické stroje teda vytvárajú vysoký potenciálny rozdiel, ale nie sú schopné vytvoriť žiadny významný rozdiel v obvode. prúd. Galvanické články môžu produkovať veľký prúd, ale ich pôsobenie je krátke.

Hlavnú úlohu v našej dobe zohrávajú elektromechanické indukčné generátory striedavého prúdu. V týchto generátoroch sa mechanická energia premieňa na elektrickú energiu. Ich pôsobenie je založené na fenoméne elektromagnetickej indukcie. Takéto generátory majú pomerne jednoduchú konštrukciu a umožňujú získať veľké prúdy pri dostatočne vysokom napätí.

V budúcnosti, keď hovoríme o generátoroch, budeme mať na mysli indukčné elektromechanické generátory.

Alternátor. O princípe činnosti generátora striedavého prúdu sme už hovorili v § 31.

V súčasnosti existuje veľa rôznych typov indukčných generátorov. Všetky však pozostávajú z rovnakých základných častí. Ide po prvé o elektromagnet alebo permanentný magnet, ktorý vytvára magnetické pole, a po druhé o vinutie, v ktorom je indukované striedavé EMF (v uvažovanom modeli generátora ide o rotačný rám). Pretože emf indukované v sériovo zapojených závitoch sa sčítavajú, amplitúda emf indukcia v ráme je úmerná počtu jeho otáčok. Je tiež úmerná amplitúde striedavého magnetického toku (Ф m = BS) cez každú otáčku (pozri § 31).

Na získanie veľkého magnetického toku používajú generátory špeciálny magnetický systém pozostávajúci z dvoch jadier vyrobených z elektrickej ocele. Vinutia, ktoré vytvárajú magnetické pole

sú umiestnené v štrbinách jedného z jadier a vinutia, v ktorých je indukované EMF, sú v štrbinách druhého. Jedno z jadier (zvyčajne vnútorné) sa spolu s vinutím otáča okolo horizontálnej alebo vertikálnej osi. Preto sa nazýva rotor. Stacionárne jadro s vinutím sa nazýva stator. Medzera medzi jadrami statora a rotora je čo najmenšia, aby sa zvýšil tok vektora magnetickej indukcie.

V modeli generátora znázornenom na obrázku 5.1 sa otáča drôtený rám, ktorý je rotorom (bez železného jadra). Magnetické pole vytvára stacionárny permanentný magnet. Samozrejme, môžete urobiť opak: otočte magnet a nechajte rám bez pohybu.

Vo veľkom priemyselné generátory Je to elektromagnet, ktorý je rotorom, ktorý sa otáča a vinutia, v ktorých je indukované EMF, sú umiestnené v základni statora a zostávajú nehybné. Faktom je, že prúd musí byť privádzaný do rotora alebo odvádzaný z vinutia rotora do vonkajšieho obvodu pomocou posuvných kontaktov. Na tento účel je rotor vybavený zbernými krúžkami pripevnenými na koncoch jeho vinutia (obr. 5.2). Pevné dosky - kefy - sú pritlačené na krúžky a spájajú vinutie rotora s vonkajším obvodom. Intenzita prúdu vo vinutí elektromagnetu vytvárajúceho magnetické pole je výrazná menšiu silu prúd dodávaný generátorom do vonkajšieho obvodu. Preto je vhodnejšie odoberať generovaný prúd zo stacionárnych vinutí a cez posuvné kontakty privádzať do rotujúceho elektromagnetu relatívne slabý prúd. Tento prúd generuje samostatný generátor jednosmerného prúdu (budič) umiestnený na tej istej hriadeli.

V generátoroch s nízkym výkonom je magnetické pole vytvárané rotujúcim permanentným magnetom. V tomto prípade nie sú krúžky a kefy vôbec potrebné.

Vzhľad EMF v stacionárnych statorových vinutiach sa vysvetľuje výskytom víru v nich elektrické pole, generované zmenou magnetického toku pri otáčaní rotora.

Obsah lekcie poznámky k lekcii podporná rámcová lekcia prezentácia akceleračné metódy interaktívne technológie Prax úlohy a cvičenia autotest workshopy, školenia, prípady, questy domáce úlohy diskusia otázky rečnícke otázky študentov Ilustrácie audio, videoklipy a multimédiá fotografie, obrázky, grafika, tabuľky, diagramy, humor, anekdoty, vtipy, komiksy, podobenstvá, výroky, krížovky, citáty Doplnky abstraktyčlánky triky pre zvedavcov jasličky učebnice základný a doplnkový slovník pojmov iné Zdokonaľovanie učebníc a vyučovacích hodínoprava chýb v učebnici aktualizácia fragmentu v učebnici, prvky inovácie v lekcii, nahradenie zastaraných vedomostí novými Len pre učiteľov perfektné lekcie kalendárny plán na rok usmernenia diskusné programy Integrované lekcie