Генераторы переменного тока: устройство и принцип работы

Генератор - это установка, предназначенная для трансформации механической энергии в электрическую. Генератор действует, используя закон электромагнитной индукции Фарадея: всякий раз, когда проводник размещается в магнитном поле с переменной напряжённостью, переменное, в нём индуцируется ЭДС, равная скорости изменения магнитных связей. При этом между проводником и магнитным полем существует относительное пространственное или относительное изменение во времени.

Устройство генератора

Для работы электрогенератора требуются два условия:

• Наличие магнитного поля
• Перемещение проводника в данном поле.

Принципиально генератор включает в себя электропроводные катушки из материала с повышенной электропроводностью (обычно используется медь). Провод плотно намотан на металлический сердечник, причём направление намотки устанавливается таким, чтобы, подвижная часть имела возможность вращаться внутри пространства, ограниченного внешними магнитами.

Во время движения проводника в магнитное поле, происходит его взаимодействие действовать с электронами материала проводника. В результате внутри проводника образуется направленный поток электронов.

Все подвижные части – катушка и сердечник – образуют якорь генератора, который соединяется с валом источника питания. В результате воздействия магнитного поля система медных проводников начинает с высокой частотой поворачиваться вокруг оси сердечника, что и используется для дальнейшей генерации электрического тока.

Типы генераторов

Делят генераторы по мощности (например генераторы 10 кВт – подробнее здесь), по типу топлива (бензиновые и дизельные).

По характеру вырабатываемого электрического тока генераторы подразделяются на два типа:

• Генераторы переменного тока;
• Генераторы постоянного тока.

Генераторы переменного тока получили более широкое распространение, поскольку в настоящее время многие потребители используют именно переменный ток. Они работают по принципу электромагнитной индукции, и бывают двух типов: индукционного или синхронного.

Индукционный генератор не нуждается в отдельном возбуждении, так как катушки проводника поворачиваются в магнитном поле.  Чтобы передавать стабильное переменное напряжение, даже при отсутствии нагрузки, такие генераторы должны работать с постоянной скоростью.

Синхронные генераторы – это машины большого размера, которые в основном используются на электростанциях. По конструкции они могут иметь либо вращающееся поле, либо вращающуюся обмотку. В первом случае ток проходит через контактные кольца и щётки, площадь которых ограничена. Поэтому такие электрические установки используются для приложений, имеющих низкую выходную мощность. Генератор с вращающимся полем отличается более высокой мощностью генерации, а также отсутствием контактных колец и щёток.