1. Історія винаходу електрогенератора
2. Історія
3. Диск Фарадея
4. Динамо машина
5. Інші електричні генератори, що використовують обертання
6. МГД генератор
7. Класифікація
8. Класифікація електромеханічних генераторів

Перший генератор як і сучасні генератори змінного струму виробляють електроенергію. Електрика є однією з основних складових кругообігу енергії в природі. Для перетворення будь-якої енергії в електричну призначений генератор змінного струму, в перекладі з латинської - виробник. Пристрій, виробляючи електроенергію, перетворює механічну або енергію природи в електричну. Найчастіше використовується механічний рух парового, газотурбінного, гідравлічного або дизельного двигунів.

Історія винаходу електрогенератора

Історія винаходу електрогенератора показує, що основи першого генератора були закладені винаходом батареї італійцем Алессандро Вольта, генерацією магнітного поля від електричного струму данцем Гансом Християном Ерстед і електромагніту британцем Вільямом Стёрдженем. Практично виявивши і досліджуючи електромагнітну індукцію шляхом прокрутки мідного диска між полюсами магніту Фарадей згенерував електричний струм в змінюваному магнітному полі, таким чином, виготовивши прообраз першого електричного генератора. З цього моменту почали виготовлятися перші генератори.

У 1833 році російський вчений німецького походження Емілія Християнович Ленц опублікував статтю про закон взаємності магніто-електричних явищ, тобто про взаємозамінність пристрою який виробляє електроенергію і двигуна. Перші генератори, винайдені в 19 столітті обертали важкий постійний магніт поблизу дротяних котушок поступово поліпшуючись і знаходячи практичне застосування. Поступово потужність і споживчі властивості пристроїв уточнювалися з плином часу. Зараз без електроенергії і її виробника не обійтися. Там де електроенергію можна підключити від електростанції, пропонуються пересувні дизель електростанції шляхом оренда генератора.
Яких тільки виробників енергії немає в нинішній час, адже перетворення з одного виду в інший є основою життя. Отримання енергії від Сонця, вітру, Землі, рухом води, гідравлічним шляхом, атомних, приливних, геотермальних джерел нікого не здивуєш.

Існують навіть генератори отримують енергію без палива і зовнішнього руху за допомогою пристрою шляхом використання магнітного поля Землі.

Таким чином, генератор перетворення енергії є тією маленькою частиною вічного процесу кругообігу енергії утворилася в результаті Великого вибуху у Всесвіті звільнивши енергію і пов'язуючи її в процесі свого розвитку.
Існує теорія заснована на генерації вільної енергетики залежить від гравітації і часу, але дані дослідження виходить за рамки матеріалістичної фізики і науки в цілому.

Електричний генератор - це пристрій, в якому неелектричні види енергії (механічна, хімічна, теплова) перетворюються в електричну енергію.

• 1 Історія
  • 1.1 Динамо-машина Єдлик Аньош
  • 1.2 Диск Фарадея
  • 1.3 Динамо-машина
  • 1.4 Інші електричні генератори, що використовують обертання
  • 1.5 МГД генератор
• 2 Класифікація
• 3 Електромеханічні індукційні генератори
  • 3.1 Класифікація електромеханічних генераторів
• 4 Див. Також
• 5 Посилання

Історія

Динамо-машина Єдлик Аньош

У 1827 угорець Єдлик Аньош почав експериментувати з електромагнітними обертовими пристроями, які він називав електромагнітні самовращающійся ротори. прототипі його униполярного електродвигуна (був завершений між 1853 і 1856) і стаціонарна і обертається частини були електромагнітні. Він сформулював концепцію динамо-машини щонайменше за 6 років до Сіменса і Уитстона, але не запатентував винахід, тому що думав, що він не перший, хто це зробив. Суть його ідеї полягала у використанні замість постійних магнітів двох протилежно розташованих електромагнітів, які створювали магнітне поле навколо ротора. Винахід Єдлик Аньош на десятиліття випередило його час.

Диск Фарадея

Диск Фарадея

У 1831 Майкл Фарадей відкрив принцип роботи електромагнітних генераторів. Принцип, який назвали законом Фарадея, полягав в тому, що різниця потенціалів утворювалася між кінцями провідника, який рухався перпендикулярно магнітному полю. Він також побудував перший електромагнітний генератор, названий «диском Фарадея», який був уніполярним генератором, що використав мідний диск, що обертається між полюсами подковообразного магніту. Він виробляв невелику постійну напругу і сильний струм.

Інший недолік полягав у тому, що вихідна напруга була дуже маленьким, тому що утворювався тільки один виток навколо магнітного потоку. Експерименти показали, що використовуючи багато витків дроту в котушці можна отримати часто вимагали більш високу напругу. Обмотки з проводів стали основною характерною рисою всіх наступних розробок генераторів.

Однак, останні досягнення (рідкоземельні магніти), зробили можливими уніполярні двигуни з магнітом на роторі, і повинні внести багато удосконалень в старі конструкції.

Динамо машина

Основна стаття Динамо-машина

Динамо-машина стала першим електричним генератором, здатним виробляти потужність для промисловості. Робота динамо-машини заснована на законах електромагнетизму для перетворення механічної енергії в пульсуючий постійний струм. Постійний струм вироблявся завдяки використанню механічного комутатора. Першу динамо-машину побудував Іполит Пікс в 1832.

Пройшовши ряд менш значимих відкриттів, динамо-машина стала прообразом, з якого з'явилися подальші винаходи, такі як двигун постійного струму, генератор змінного струму, синхронний двигун, роторний перетворювач.

Динамо-машина складається з статора, який створює постійне магнітне поле, і набору обмоток, що обертаються в цьому полі. На маленьких машинах постійне магнітне поле могло створюватися за допомогою постійних магнітів, у великих машин постійне магнітне поле створюється одним або декількома електромагнітами, обмотки яких зазвичай називають обмотками збудження.

Великі потужні динамо-машини зараз можна рідко де побачити, через більшої універсальності використання змінного струму на мережах електроживлення і електронних твердотільних перетворювачів постійного струму в змінний. Однак до того, як був відкритий змінний струм, величезні динамо-машини, що виробляють постійний струм, були єдиною можливістю для вироблення електроенергії. Зараз динамо-машини є рідкістю.

Оборотність електричних машин

Російський учений Е. Х. Ленц ще 1833 р вказав на оборотність електричних машин: одна і та ж машина може працювати як електродвигун, якщо її живити струмом, і може служити генератором електричного струму, якщо її ротор привести в обертання будь-яким двигуном, наприклад паровою машиною. 1838 р Ленц, один з членів комісії з випробування дії електричного мотора Якобі, на досвіді довів оборотність електричної машини.

Перший генератор електричного струму, заснований на явищі електромагнітної індукції, був побудований в 1832 р паризькими техніками братами Піксін. Цим генератором важко було користуватися, так як доводилося обертати важкий постійний магніт, щоб в двох дротяних котушках, укріплених нерухомо поблизу його полюсів, виникав змінний електричний струм. Генератор був забезпечений пристроєм для випрямлення струму. Прагнучи підвищити потужність електричних машин, винахідники збільшували число магнітів і котушок. Однією з таких машин, побудованої в 1843 р, був генератор Еміля Штерера. У цієї машини було три сильних рухливих магніту і шість котушок, що оберталися від рук навколо вертикальної осі. Таким чином, на першому етапі розвитку електромагнітних генераторів струму (до 1851 г.) для отримання магнітного поля застосовували постійні магніти. На другому етапі (1851-1867 рр.) Створювалися генератори, у яких для збільшення потужності постійні магніти були замінені електромагнітами. Їх обмотка харчувалася струмом від самостійного невеликого генератора струму з постійними магнітами. Подібна машина була створена англійцем Генрі Уальдом в 1863 р

При експлуатації цієї машини з'ясувалося, що генератори, забезпечуючи електроенергією споживача, можуть одночасно живити струмом і власні магніти. Виявилося, що сердечники електромагнітів зберігають залишковий магнетизм після виключення струму. Завдяки цьому генератор з самозбудженням дає струм і тоді, коли його запускають зі стану спокою. 1866-1867 рр. ряд винахідників отримали патенти на машини з самозбудженням.

У 1870 р бельгієць Зеноб Грам, який працював у Франції, створив генератор, який отримав широке застосування в промисловості. своєї динамо-машині він використовував принцип самозбудження і вдосконалив кільцевої якір, винайдений ще в 1860 р А. Пачінотті.

В одній з перших машин Грамма кільцевої якір, укріплений на горизонтальному валу, обертався міжполюсними наконечниками двох електромагнітів. Якір приводився в обертання через приводний шків, обмотки електромагнітів були включені послідовно з обмоткою якоря. Генератор Грамма давав постійний струм, який відводиться за допомогою металевих щіток, ковзали по поверхні колектора. На Віденській міжнародній виставці в 1873 р демонструвалися дві однакові машини Грамма, з'єднані проводами довжиною 1 км. Одна з машин приводилася в рух від двигуна внутрішнього згоряння і служила генератором електричної енергії . Друга машина отримувала електричну енергію по дротах від першої і, працюючи як двигун, приводила в рух насос. Це була ефектна демонстрація оборотності електричних машин, відкритої Ленцем, і демонстрація принципу передачі енергії на відстань.

До того, як була відкрита зв'язок між електрикою і магнетизмом, використовувалися електростатичні генератори, які працювали на основі принципів електростатики. Вони могли виробляти високу напругу, але мали маленький струм. Їх робота була заснована на використанні наелектризованих ременів, пластин і дисків для перенесення електричних зарядів з одного електрода на інший. Заряди вироблялися, використовуючи один з двох механізмів:

• електростатичну індукцію
• Трибоелектричних ефект, при якому електричний заряд виникав через механічного контакту двох діелектриків

Через низьку ефективність і складнощів з ізоляцією машин, які б виробляли високі напруги, електростатичні генератори мали низьку потужність і ніколи не використовувалися для вироблення електроенергії в значущих для промисловості масштабах. Прикладами дожили до наших днів машин подібного роду є електрофорна машина і генератор Ван де Грааф.

Інші електричні генератори, що використовують обертання

Без комутатора динамо-машина є прикладом генератора змінного струму. З електромеханічним комутатором динамо-машина - класичний генератор постійного струму. Генератор змінного струму повинен завжди мати постійну частоту обертання ротора і бути синхронізований з іншими генераторами в мережі розподілу електроживлення. Генератор постійного струму може працювати при будь-якій частоті ротора в допустимих для нього межах, але виробляє постійний струм.

МГД генератор

Магнітогідродинамічний генератор безпосередньо виробляє електроенергію з енергії рухомої через магнітне поле плазми або іншої подібної провідного середовища (наприклад, рідкого електроліту) без використання обертових частин. Розробка генераторів цього типу почалася тому, що на його виході виходять високотемпературні продукти згоряння, які можна використовувати для нагрівання пари в парогазових електростанціях і таким чином підвищити загальний ККД. МГД генератор є оборотним пристроєм, тобто може бути використаний і як двигун.

Класифікація

• електромеханічні
  • індукційні
  • електрофорна машина
• термоелектричні
  • термопари
  • термоемісійні перетворювачі
• фотоелементи
• Магнітогідродинамічного (газо) динамічні генератори
• Хімічні джерела струму
  • гальванічні елементи
  • паливні елементи
• біогенератор

Електромеханічні індукційні генератори

Електромеханічний генератор - це електрична машина, в якій механічна робота перетвориться в електричну енергію.

Встановлює зв'язок між ЕРС і швидкістю зміни магнітного потоку пронизливого обмотку генератора.

Класифікація електромеханічних генераторів

• За типом первинного двигуна:
  • Турбогенератор - електричний генератор, що приводиться в рух паровою турбіною або газотурбінним двигуном;
  • Гідрогенератор - електричний генератор, що приводиться в рух гідравлічною турбіною;
  • Дизель-генератор - електричний генератор, що приводиться в рух дизельним двигуном;
  • Вітрогенератор - електричний генератор, що перетворює в електрику кінетичну енергію вітру;
• По виду вихідного електричного струму
  • трифазний генератор
    • З включенням обмоток зіркою
    • З включенням обмоток трикутником
• За способом збудження
  • З порушенням постійними магнітами
  • Із зовнішнім збудженням
  • З самозбудженням
    • З послідовним збудженням
    • З паралельним збудженням
    • Зі змішаним збудженням

Див. також

• тахогенератор
• уніполярний генератор

посилання

• Уніполярний генератор, Компьютерра
• Конструкції електричних машин

Електричний генератор Інформація про

електричний генератор

Електричний генератор Інформація Відео

Перегляд теми.

Електричний генератор що, електричний генератор хто, електричний генератор пояснення

Перший найпростіший джерело електроенергії був винайдений в 1663 році німецьким вченим Отто фон Геріке. Він створив електростатичний генератор, яку видобувають із натирають кулі, відлитого з сірки, який обертали вручну, значні іскри, уколи яких могли бути навіть болючими. В результаті на кулі накопичувався електричний заряд - «електрична рідина» як в той час називали це електричне явище. Геріке вдалося помітити слабке світіння електрізуемость кулі в темряві і, що особливо важливо, вперше виявити, що пушинки, притягує кулею, через деякий час відштовхуються від нього - це явище ні Геріке, ні багато його сучасників довго не могли пояснити. Потужність кулі була менш 1 Вт. Здавалося б - дрібниця, проте з його допомогою були відкриті багато важливих явища і властивості електрики.

Ф. Гауксбі в 1705 році створив електричний генератор, використовуючи замість сірчаного кулі скляний. У 1744 р в таку машину був введений ковзний контакт - кондуктор - металева трубка, підвішена на шовкових нитках, а пізніше встановлюється на ізолюючих опорах. Цей контакт служив резервуаром для збору електричних зарядів, і машина змогла при обертанні безперервно віддавати електричну енергію. Після винаходу лейденської банки (див. Нижче) дані пристрої також встановлювалися поруч з машиною.

У 1799 році італійський вчений Алессандро Вольта винайшов більш досконалий, ніж Мушенбрук (див. Нижче), а головне майже безперервний (визначається вологістю прокладки) джерело електричного струму - перший електрохімічний генератор, т. Н. «Вольтів стовп». Своє джерело електрики він назвав на честь італійського анатома Луїджі Гальвані гальванічним елементом. Це був джерело електрики більш потужний, ніж генератор Геріке.

Вивчаючи досліди Гальвані, що виявив скорочення м'язів препарированной жаби при зіткненні їх з двома різнорідними металами, Вольта не погодився з тим, що це явище викликане особливим, властивим живим організмам, "твариною" електрикою. Він стверджував, що жаба в дослідах Гальвані "є чутливий електрометрії", а джерело електрики - контакт двох різнорідних металів.

Однак численні експерименти показали, що простого контакту металів недостатньо для отримання більш - менш помітного струму. Безперервний електричний струм може виникнути лише в замкнутій електричного кола , Складеної з різних провідників: металів (які він називав провідниками першого класу) і рідин (названих їм провідниками другого класу).

Між невеликими дисками з міді і цинку (електродами) Вольта поміщав пористу прокладку, просочену кислотою або лугом (електролітом).

В результате хімічної Реакції, яка відбувається между електрода и електролітом, на цінковій електроді утворюється надлишок електронів, и ВІН набуває негативний електричний заряд, а на мідному, навпаки, - недолік електронів, и ВІН набуває позитивного заряду. При цьом между різнойменнімі електрична зарядами такого джерела Струму вінікає електричне поле , Діє електрорушійна сила (скорочено ЕРС) або напряжение. Як только провідник виявило підключенім до полюсів елемента або батареї, в ньом вінікне електричне поле, під дією которого Електрон будут рухатіся туди, де їх недолік, тобто від негативного полюса через провідник до позитивного полюса джерела електричної енергії. Це і є впорядкований рух електронів в провіднику - електричний струм. Струм тече через провідник тому, що в вийшла ланцюга (позитивний полюс елемента, провідники, негативний полюс елемента, електроліт) діє електрорушійна сила.

Поки прокладка волога, між дисками і розчином відбувається хімічна реакція, яка створює в провіднику, що сполучає диски, слабкий електричний струм. Поєднуючи пари дисків в батарею, можна було отримувати вже значний електричний струм. Такі батареї називали вольтовими стовпами. Вони-то і стали початком електротехніці.

Набираючи послідовно велику кількість таких елементів, Вольта отримував електрохімічний джерело електрики напругою до 2 кВ. Цього було вже досить для дослідження електрики, отримання електричної дуги, електродугової свічки, зварювання металів і т.п.

Батарейки, якими ми зараз користуємося в годинах, приймачах і ін. - це ті ж, але вдосконалені, вольтова стовпчики - гальванічні елементи.

Если Скласти стовп з декількох пар різніх металів, например цинку и срібла (без прокладок), шкірні цинкова пластина, заряджена електрик одного знака, буде знаходітіся в зіткненні з двома однаково срібнімі пластинами, зарядженості електрик протилежних знака, и їх Спільна дія буде взаємно зніщуватіся .

Для того щоб дія окремий пар підсумовуваті, необходимо Забезпечити Зіткнення кожної цінкової пластини только з однією срібною, т. Е Віключіті зустрічній металевий контакт. Це здійснюється за помощью провідників іншого класу (вологих суконних гуртків); Такі гуртки поділяють парі металів и в тій же час не перешкоджають руху електрики.

Встановлено, що електрони в провіднику рухаються від негативного полюса (де надлишок їх) до позитивного (де недолік в них), проте і зараз, як в минулому столітті, прийнято вважати, що струм тече від плюса до мінуса, тобто в напрямку, протилежному руху електронів. Умовний напрямок струму, крім того, належить вченими в основу ряду правил, пов'язаних з визначенням багатьох електричних явищ. У той же час така умовність ніяких особливих незручностей не створює, якщо твердо пам'ятати, що на правління струму в провідниках протилежно напрямку руху електронів. У тих же випадках, коли струм створюється позитивними електричними зарядами, наприклад в електролітах хімічних джерел постійного струму, струм «дірок» в напівпровідниках, таких протиріч взагалі немає, тому що напрямок руху позитивних зарядів збігається з напрямком струму. Поки елемент або батарея діють, в зовнішній ділянці електричного кола струм тече в одному і тому ж напрямку. Такий струм називають постійним.

Якщо полюси елемента поміняти місцями, то зміниться тільки напрямок руху електронів, але струм і в цьому випадку буде постійним. А якщо полюси джерела струму міняти місцями дуже швидко і до того ж ритмічно? У цьому випадку електрони в зовнішній ділянці ланцюга теж будуть поперемінно змінювати напрямок свого руху. Спочатку вони потечуть в одному напрямку, потім, коли полюси поміняють місцями - в іншому, протилежному попередньому, потім знову в прямому, знову в зворотному і т. Д. У ланцюзі буде текти вже не постійний, а змінний струм.

При змінному струмі електрони в провіднику як би коливаються з боку в бік. Тому змінний струм називають також електричними коливаннями. Змінний струм вигідно відрізняється від постійного тим, що він легко піддається перетворенню. Так, наприклад, за допомогою трансформатора можна підвищити напругу змінного струму або, навпаки, знизити його. Змінний струм, крім того, можна випрямити, тобто перетворити в постійний струм.

Протягом 2 - 3 років після створення вольтова стовпа поруч вчених було розроблено кілька різних модифікацій батарей гальванічних елементів. Серед різноманітних конструкцій вольтова стовпа особливої ​​уваги заслуговує гальванічна батарея, побудована в 1802 р В.В. Петровим (див. Нижче).

Численні експерименти з вольта стовпом, що проводилися вченими різних країн, вже протягом 2 - 3 років після створення стовпа привели до відкриття хімічних, теплових, світлових і магнітних дій електричного струму.

У 1824 р Араго описав явище «магнетизму обертання», задовільно пояснити яке ні він, ні інші фізики не могли. Сутність явища полягала в наступному (рис 4.2). Підковоподібний магніт міг обертатися навколо вертикальної осі, а над його полюсами знаходився алюмінієвий диск, який також міг обертатися на осі, що збігається за напрямком з віссю обертання магніту. У стані спокою ніяких взаємодій між диском і магнітом не спостерігалося. Але варто було почати обертати магніт, як диск кидався слідом за ним і навпаки. Щоб виключити можливість захоплення диска потоками повітря, магніт і диск були розділені склом.

Відкриття електромагнітної індукції (1831 г.) допомогло Фарадею пояснити явище Араго і вже на самому початку дослідження записати: «Я сподівався зробити з досвіду пана Араго нове джерело електрики». Фарадей вперше ввів поняття про магнітні силові лінії, сукупність яких становить магнітне поле, як фізичну реальність. Їм було доведено, що наведення струму має місце тільки при русі провідника поперек магнітних силових ліній. Звідси витікала можливість генерування електричного струму при переміщенні замкнутого провідника в поле магніту.

З диска Араго Фарадей дійсно зробив нове джерело електрики. В результаті численних дослідів Фарадей побудував перший електромагнітний генератор, так званий «диск Фарадея», за допомогою якого можна було отримати електричний струм.

Змусивши обертатися алюмінієвий або мідний диск між полюсами магніту, Фарадей наклав на вісь диска і на його периферію щітки. Таким чином, була сконструйована електрична машина (генератор постійного струму), що отримала пізніше найменування униполярного генератора (рис. 4.4).

Подальші дослідження електромагнітної індукції привели до встановлення законів про направлення индуктированного струму. Цей закон був сформульований в 1832 р. Емілієм Ленцем і дозволив йому сформулювати найважливіший для електротехніки принцип - оборотність генераторного і рухового режимів електричних машин.