Как генератор вырабатывает электричество: Как работает генератор электричества? | Fogo Ukraine

Как работает генератор электричества? | Fogo Ukraine

Генератор электричества является ключевым компонентом любой автономной электростанции. Без его работы невозможно представить полноценное функционирование всей системы. Простыми словами, основная задача генератора электричества сводится к преобразованию энергии, в данном случае из механической в электрическую.

Основные компоненты генератора

Двумя основными частями, на которые можно условно разделить генератор электричества, являются его магнитная система и проводники. Магнитная система, как правило, представлена электромагнитами, а вот в качестве проводников используются катушки. Магниты образуют магнитное поле, а с помощью проводников, которые в нем вращаются, взаимодействие систем приводит к преобразованию магнитного поля в электрическое. Это две основные системы для непосредственной работы генератора, но для его связи с потребителями электропитания необходима дополнительная система, представленная коллектором и щетками, которые определенным образом взаимодействуют между собой.

Принцип работы генератора

Основной принцип работы таких генераторов построен на явлении под названием «самоиндукция». При движении рамки, окружающей неподвижный магнит, в силовых линия создаваемого магнитами магнитного поля, возникает ЭДС или электродвижущая сила. Ее также называют электрическим напряжением для упрощения понимания.

По принципу работы все генераторы можно классифицировать на 2 группы: по типу привода или по тому, как выглядит выходное напряжение.

По типу привода генераторы бывают:

• Турбогенератор – для его работы в качестве основного элемента используется либо паровая турбина, либо газотурбинный двигатель. Такой тип генератор предназначен для промышленного использования в больших масштабах.
• Гидрогенератор – движение обеспечивается гидравлической турбиной. Является актуальным и востребованным элементов на больших электростанциях, которые используют для работы силу движения речной или морской воды.
• Ветрогенератор – по аналогии с предыдущей моделью приводится в действие с помощью альтернативного источника энергии, а именно ветра. Использование распространено как на больших промышленных предприятиях, так и на частных ветряных электростанциях.
• Дизельные или бензиновые генераторы – работают на основе дизельного или бензинового двигателя.

Классификация по виду выходного напряжения представлена в следующем виде:

• Генераторы постоянного тока.
• Генераторы переменного тока.

Генераторы постоянного тока

Самые простой генератор постоянного тока состоит из таких частей, как: силовая рама, магниты, статор, ротор, а также узел со щеткам. К основным преимуществам данного типа генераторов можно отнести:

• Возможность нормальной работы при различных условиях окружающей среды.
• Относительно небольшие габариты и уменьшенный, в сравнении с другими генераторами, вес устройства.
• Нет образования вихревых токов.

Генераторы переменного тока

Также имеет название альтернатор. Конструктивно практически не отлаются от генераторов постоянного тока. Но во многих современных устройствах и, в том числе автономных электростанциях, используются генераторы, преобразующие механическую энергию в электрическую энергию переменного тока посредством движения (вращения) катушки в магнитном поле. Могут также подразделяться на 2 подтипа:

1. Синхронные.
2. Асинхронные.

Основное отличие этих двух видов генераторов состоит в том, что в синхронных моделях предусмотрена жесткая связь между частотой вращения ротора и ЭДС, индуцируемой в статоре, а в асинхронны же данная связь отсутствует.

Рассматривая более подробно генераторы постоянного и переменного тока, можно сказать, что конструктивно они во многом похожи, а основные отличия заключаются в работе и техническом исполнении отдельных элементов конструкции.

Сегодня генераторы активно используются как в бытовых сферах, так и для промышленности и производства. К примеру, дизельные электростанции, которые могут стать незаменимым средством резервного или даже основного электроснабжения, также используют в своей работе подобные генераторы электричества.

Как работает генератор электричества? | MATARI.UA™

Генератор – устройство, которое преобразует механическую энергию в электрическую. Генерирование электроэнергии происходит за счет наличия магнитного поля, внутри которого крутится проволочная катушка. Ток вырабатывается в момент пересечения витков катушки и силовых линий магнита. Несмотря на то, что для простого обывателя это может звучать сложно, все гораздо проще, чем кажется.

Работу генератора вы даже можете воссоздать самостоятельно. Возьмите пару магнитов и направьте их разными полюсами друг к другу. Между магнитами поместите рамку из металла. К ее концу подключите обычную лампочку. Если начать эту рамку крутить, лампочка начнет светиться. Разумеется, это не та энергия, которую выдает бензиновый генератор 5 кВт, но для работы маломощной лампы ее достаточно.

По такому принципу и работает большинство генераторов электричества. Отличие лишь в том, что в установках система гораздо более сложная. Для лучшего понимания рассмотрим конструкцию станций.

Устройство генератора

Существует два типа конструкций.

• Магнитные полюса находятся в неподвижном состоянии. Между ними вращается якорь. Этот вариант описан выше.
• Магнитные полюса подвижные. Статор обездвижен.

Здесь речь шла о той части генератора, которая продуцирует электрическую энергию.

Так же конструкция включает в себя детали, которые отвечают за отвод электричества от агрегата: щетки, коллектор, соединительные детали катушек. Эти элементы доводят сгенерированный ток до электроприборов. В данном контексте они нас не интересуют.

Условно любую установку – будь то стационарный дизельный генератор или мобильный бензиновый – можно разделить на две части: подвижную и неподвижную.  Первая называется ротором, вторая – статором. Чаще всего ротор производится из сплошного железа, а наконечники его полюсов делаются из железа листового типа. Статор производится из отдельных листов, которые друг от друга изолированы.

Между наконечниками и статором целенаправленно делают зазор. Он способствует достижению предельно возможной магнитной индукции. Неслучайной является и форма наконечников. Она помогает деталям создавать ток, приближенный к синусоидальному, то есть к элементарному. Именно такое электричество приемлемо для приборов.

Генератор на одну и три фазы

Однофазный генератор имеет в конструкции одну катушку, которая постоянно вращается внутри магнитного поля. Данный вариант является подходящим для подавляющего большинства классических электрических приборов. Вывод: установки оптимальны для бытового использования.

Генератор на три фазы оснащается тремя одинаковыми катушками. Во время работы генератора один магнит прокручивается возле этих трех обмоток. Катушки располагаются на одинаковом расстоянии от магнита. Когда мимо каждой из них проходит магнитный полюс, катушки начинают генерировать одинаковый электрический ток.

Трехфазный генератор – это один из самых выгодных способов выработки электричества с экономической точки зрения. При правильном использовании он эффективно расходует топливо. Однако стоит обращать внимание на важные нюансы. Генератор на 3 фазы – это мощность и выгодность, но его не стоит покупать, если вы не используете трехфазные электрические приборы.

В таких установках мощность разделяется поровну на все фазы, ведь магнит проходит поэтапно через три катушки. Таким образом, подключив однофазный прибор, вы будете использовать лишь небольшую часть от той мощности, за которую заплатили. Топливо в это время будет расходоваться невыгодно: несмотря на то, что будет задействована одна фаза, нужно будет сжигать топливо в полном объеме для поддержания работы столь мощной установки.

Если же вы используете требовательное трехфазное оборудование, такой агрегат для вас просто незаменим. Он может обеспечить стабильную работу даже крупной промышленной аппаратуры.

Вывод прост: однофазный и трехфазный генератор работают по одному и тому же принципу, но во втором случае электричество поставляется к приборам по трем направлениям. Также генераторы на три фазы гораздо мощнее однофазных вариантов.

Как вращение турбины генерирует энергию?

Хотя электричество было открыто еще в 18 веке, с тех пор люди добились значительных успехов в производстве электроэнергии с помощью различных средств. Одним из наиболее распространенных способов получения энергии являются турбины различных типов, в том числе газовые и паровые турбины. В основе работы турбины по производству энергии лежит вращение ее роторов. Вот разбивка того, как это вращение генерирует большое количество электроэнергии.

Основы производства электроэнергии

Проще говоря, генераторы преобразуют кинетическую энергию, основанную на движении, в электрическую энергию. Однако существует ряд различных способов получения этой кинетической энергии. Чаще всего эта электрическая генерация создается с помощью электромагнитной индукции и использования механической энергии, которая заставляет генератор вращаться. Поэтому одной из самых основных операций генератора является создание кинетической энергии.

Как работают газовые турбины

Газовые турбины, также известные как турбины внутреннего сгорания, состоят из газового компрессора, расположенной ниже по потоку турбины и камеры сгорания, известной как камера сгорания. Воздух всасывается в компрессор, где встречается с топливом, чаще всего с природным газом. Это приводит к сгоранию, и газ с высокой температурой и высоким давлением затем вращает вращающиеся лопасти, которые втягивают больше сжатого воздуха в камеру сгорания и вращают генератор.

Как работают паровые турбины

Работая по тому же принципу, паровые турбины вместо этого используют чрезвычайно высокую температуру и пар высокого давления для извлечения тепловой энергии. При этом вода нагревается в котле для создания пара, который затем закачивается в турбину для вращения лопастей турбины. После этого пар часто снова охлаждают до жидкого состояния, а затем используют для создания большего количества пара. Как и в газовой турбине, вращающийся генератор имеет решающее значение для производства электроэнергии.

Как вращение создает электричество

Современные генераторы работают на тех же принципах электромагнитной индукции, которые были открыты в 1832 году. В этом году человек по имени Майкл Фарадей обнаружил, что электрические заряды могут создаваться при перемещении электрического проводника в магнитном поле. Это движение привело к разнице напряжений между двумя концами провода или проводника, что привело к потоку электрического заряда и, наконец, к электрическому току. В современных генераторах вращающиеся элементы окружены большим магнитом и катушками из медной проволоки. Магнит вращается за счет вращения колес, в результате чего возникает мощный поток электронов, превращающий механическую энергию в электрическую.

Эффективность турбин

Поскольку спрос на нефть и газ в глобальном масштабе растет, энергетические компании вынуждены учитывать эффективность турбин. Из-за множества факторов, участвующих в производстве энергии с помощью турбин, существует ряд стадий, на которых эффективность теряется. Хотя на этапе прядения вырабатывается само электричество, предыдущие этапы, требующие большого количества тепла и сгорания, могут привести к потере эффективности. В целом, паровые турбины являются более эффективной моделью, чем газовые турбины, поскольку в среднем они требуют меньше затрат на техническое обслуживание и оборудование. Кроме того, поскольку для них требуется источник постоянного тепла, операции обычно включают постоянный источник тепла, что приводит к более высокой эффективности. Однако они также требуют большого количества времени для достижения рабочего уровня. Процессы сгорания в газовых турбинах означают значительные колебания температуры, что приводит к снижению эффективности. Однако многие заводы компенсируют эту потерю эффективности, используя систему с комбинированным циклом. В этой системе горячий выхлопной газ из газовой турбины передается в паровую турбину, что значительно повышает эффективность операций в целом.

Поскольку стадия вращения турбины очень важна для выработки энергии, для электростанций важно иметь согласованные операции управления своими турбинами, роторами и оборудованием. Для получения дополнительной информации о том, как Petrotech предоставляет интеллектуальные системы управления для электростанций, изучите наши рекомендуемые официальные документы.

Как электрические генераторы вырабатывают электричество?

Команда ADE Power Generators 4 сентября 2018 г.

Электрогенератор — это машина, которая использует двигатель для выработки электроэнергии. Этот блог объяснит, как работают электрогенераторы и их основные компоненты.

Электрогенераторы могут использоваться для самых разных целей, от небольших электроинструментов до крупных промышленных предприятий. Это популярная альтернатива использованию энергии сети, вырабатываемой ветряными турбинами или ископаемым топливом, и паровой турбины высокого напряжения на электростанции или электростанции.

Существует много типов генераторов, от бензиновых, портативных и инверторных до домашних генераторов, которые могут работать на природном газе, резервных генераторов на случай отключения электроэнергии и гораздо более крупных промышленных генераторов. Однако в этой статье мы будем говорить конкретно о дизельных генераторах, также известных как генераторные установки.

Простое объяснение этого состоит в том, что дизельные генераторы работают как механические и электрические машины, которые преобразуют один источник энергии в другой вид энергии.

В этом случае генератор энергии работает, получая механическую энергию и преобразовывая ее в электрическую энергию.

Вопреки тому, что многие могут предположить, на самом деле никакого реального «создания» электричества не существует. Один электрический генератор или несколько синхронных генераторов не могут создать электричество из воздуха. Все это связано с теорией электромагнитной индукции Майкла Фарадея, о которой мы поговорим подробнее, когда будем рассматривать различные части генератора.

Основные части дизельного генератора

Каждый дизельный генератор состоит как минимум из девяти различных, но одинаково важных частей. Это:

• Дизельный двигатель
• Генератор
• Топливная система
• Регулятор напряжения
• Система охлаждения и выхлопная система
• Система смазки
• Зарядное устройство
• Панель управления
• Основная сборочная рама или салазки

Чтобы лучше понять, как работает генератор для преобразования механической энергии в электрическую, мы рассмотрим роли всех этих компонентов, начиная с дизельного двигателя.

Дизельный двигатель

Это просто базовый дизельный двигатель, он мало чем отличается от двигателей легковых автомобилей, фургонов, грузовиков и других крупных транспортных средств. Это источник механической энергии, и размер двигателя имеет значение. Если вам нужна большая электрическая мощность, вам нужен двигатель большего размера. Чем больше двигатель генератора, тем больше электроэнергии вы сможете генерировать.

Двигатели-генераторы

Генератор переменного тока

По сути, это компонент, отвечающий за выработку выходной мощности. Здесь мы видим, как в игру вступает концепция электромагнитной индукции.

Генератор переменного тока состоит из множества сложных компонентов, но одним из наиболее важных компонентов является ротор. Это вал, который вращается за счет механической энергии, подаваемой двигателем, с несколькими постоянными магнитами, закрепленными вокруг него. При этом создается магнитное поле.

Это создаваемое магнитное поле непрерывно вращается вокруг другой важной части генератора: статора. Проще говоря, это разновидность разных электрических проводников, которые туго намотаны на железный сердечник. Здесь вещи начинают становиться немного более научными. Согласно принципу электромагнитной индукции, если электрический проводник остается неподвижным, а вокруг него движется магнитное поле, то индуцируется электрический ток.

Таким образом, генератор переменного тока использует механическую энергию, создаваемую дизельным двигателем, которая приводит в движение ротор, создавая магнитное поле, которое перемещается вокруг статора, что, в свою очередь, генерирует переменный ток.

Топливная система

Топливная система в основном состоит из топливного бака с трубой, соединяющей его с двигателем. Здесь дизельное топливо может подаваться непосредственно в двигатель, что затем запускает весь процесс, описанный выше. Размер топливного бака в конечном итоге определяет, как долго генератор может оставаться активным.

Наши бесшумные генераторы с навесом обычно поставляются с топливными баками, встроенными в основание электрогенератора в стандартной комплектации. Если требуется больший объем топлива, мы можем спроектировать и изготовить топливный бак по индивидуальному заказу, или установка может быть прикреплена к дополнительному отдельно стоящему объемному топливному баку.

Для более крупных проектов электростанций, требующих установки генераторной установки в акустическом кожухе или контейнере, отдельные топливные системы обычно устанавливаются или располагаются либо внутри кожуха, либо под кожухом, либо иногда даже в обоих случаях.

Регулятор напряжения

Вот самая сложная часть электрогенератора. Регулятор напряжения служит одной довольно очевидной цели: регулировать выходное напряжение. Здесь происходит слишком много всего, чтобы объяснять в одной этой статье, нам, вероятно, понадобится совершенно отдельная статья, чтобы описать весь процесс регулирования напряжения.

Проще говоря, он обеспечивает выработку генератором электроэнергии стабильного напряжения. Без него вы бы увидели огромные колебания, зависящие от того, насколько быстро работает двигатель. Излишне говорить, что все электрооборудование, которое мы используем, не сможет справиться с таким нестабильным питанием. Итак, эта часть творит чудеса, чтобы все было гладко и стабильно.

Система охлаждения и выхлопная система

Эти два компонента играют очень важную роль, и хорошая новость заключается в том, что их легко понять! Система охлаждения помогает предотвратить перегрев генератора. В генераторе выделяется охлаждающая жидкость, которая нейтрализует всю дополнительную тепловую энергию, вырабатываемую двигателем и генератором. Затем охлаждающая жидкость забирает все это тепло через теплообменник и избавляется от него вне генератора.

Выхлопная система работает так же, как выхлоп вашего автомобиля. Он собирает любые газы, производимые дизельным двигателем, пропускает их через систему трубопроводов и выбрасывает из генераторной установки.

Система смазки

Этот компонент крепится к двигателю и прокачивает через него масло, обеспечивая плавную работу всех деталей и отсутствие трения друг о друга. Без него двигатель сломается.

Зарядное устройство для аккумуляторов

Все дизельные двигатели нуждаются в маленьком электрическом моторчике, чтобы привести его в действие. Для этого небольшого двигателя требуется батарея, которую необходимо заряжать. Зарядное устройство поддерживает его в хорошем состоянии и полностью заряжает, либо от внешнего источника самого генератора.

Панель управления

Панель управления — это просто место, где генератор управляется и управляется. На генераторе с электрическим запуском (или автоматическим запуском) вы найдете здесь целый ряд элементов управления, которые позволяют вам делать разные вещи или проверять определенные цифры. Это может быть что угодно, от кнопки запуска и переключателя частоты до индикатора уровня топлива в двигателе, индикатора температуры охлаждающей жидкости и многого другого.

Что такое панель управления генератором?

Основная сборочная рама

Каждый генератор нужно как-то удерживать, и это основная сборочная рама. В нем находится генератор, и на нем собраны все различные части. Он удерживает все вместе и может быть открытой конструкции или закрытой (навесной) для дополнительной защиты и шумоподавления. Наружные генераторы обычно размещаются в защитном корпусе, защищенном от непогоды, чтобы предотвратить повреждения.

Итак, вот как работает электрический генератор. Дизельный двигатель снабжает генератор механической энергией, которая затем преобразуется в электрический ток благодаря магнитному полю, создающему электромагнитную индукцию.