Генераторы электрического тока

Генератор переменного тока (в описаниях на бензиновые и дизельные генераторы часто используется термин «альтернатор») — это электрическая машина, которая преобразует механическую энергию в электрическую энергию переменного тока. Большинство генераторов переменного тока используют вращающееся магнитное поле.

Рассмотрим, из чего состоит и как работает генератор переменного тока: Генератор состоит из катушки, на которую намотана проволока, катушка вращается в магнитном поле. Для того чтоб вращать катушку в магнитном поле – необходимо приложить механическую силу. Наиболее распространенные методы получения электричества, используя механические силы: гидроэлектростанции, ветрогенераторы, дизельные электрогенераторы, газовые электростанции.
Электрический ток вырабатывается когда силовые линии движущегося магнита пересекают витки проволочной катушки. Электроны перемещаются по направлению к положительному полюсу магнита, а электрический ток течет от положительного полюса к отрицательному. До тех пор, пока силовые линии магнитного поля пересекают катушку (проводник), в проводнике индуцируется электрический ток. Аналогичный принцип работает и при перемещении проволочной рамки относительно магнита, т. е. когда рамка пересекает силовые линии магнитного поля. Индуцированный электрический ток течет таким образом, что его поле отталкивает магнит, когда рамка приближается к нему, и притягивает, когда рамка удаляется. Каждый раз, когда рамка изменяет ориентацию относительно полюсов магнита, электрический ток также изменяет свое направление на противоположное. Все то время, пока источник механической энергии вращает проводник или магнитное поле, генератор будет вырабатывать переменный электрический ток.

Система электрической машины, состоящая из обмотки и сердечника, называется якорем или ротором. Если генератор должен вырабатывать ток с частотой 50 Гц, то рамка должна совершать 50 оборотов в секунду, что соответствует 3000 оборотов в минуту. Частота тока зависит, таким образом, от частоты вращения ротора и соответствует числу периодов в секунду. Она зависит также от числа полюсов генератора. Электротехнической промышленностью выпускаются в основном синхронные и асинхронные генераторы. Проще всего определить тип генератора по конструкции ротора. Ротор синхронного генератора снабжен токопроводящей обмоткой.

Как отличается синхронный генератор переменного тока от асинхронного?

• Генераторы является синхронными, если угловая скорость (число оборотов) вращающегося магнитного поля линейно зависит от угловой скорости (числу оборотов) ротора генератора
• Генератор является асинхронными, если в нем присутствует скольжение, то есть, отставание магнитного поля статора от угловой скорости ротора. Из-за конструктивных особенностей построения генераторов, в частности сложности построения синхронных и их громоздкости – асинхронные генераторы получили небольшое распространение.

Общие характеристики синхронных и асинхронных генераторов

• Синхронные генераторы – менее точны, но, тем не менее, они пригодны для аварийного электропитания офисов, холодильных установок, оборудования загородных домов, дач, строительных объектов. Такие электрогенераторы без проблем справляются с энергоснабжением электроинструментов и электродвигателей с реактивной нагрузкой до 65% от своего номинала.
• Асинхронные генераторы обеспечивают поддержание напряжения в сети с высокой точностью, поэтому позволяют подключать к ним аппаратуру, чувствительную к перепадам напряжения (например, медицинское оборудование, другие электронные устройства). Подобные генераторы позволяют подключать к ним электроинструменты и электродвигатели с реактивной мощностью до 30% от номинала.