Устройство, принцип действия и область применения генераторов постоянного и переменного тока.

Электрический генератор — это устройство, в котором неэлектрические виды энергии (механическая, химическая, тепловая) преобразуются в электрическую энергию.

В настоящее время одним из способов производства энергии является преобразование механической в электрическую энергию, которое осуществляется генераторами постоянного и переменного тока. При холостом ходе генератора постоянного тока поток Ф и соответствующая ему эдс Е зависят только от тока возбуждения. Поэтому зависимость Е(I_в), называемая характеристикой холостого хода генератора, аналогична магнитной цепи машины. В режиме нагрузки обмотка якоря включена на внешнее сопротивление. Ток в проводниках имеет направление совпадающее с направлением эдс проводников. Ток обмотки якоря создает собственное поле, которое воздействует на основное поле возбуждения машины. Это явление называют реакцией якоря. Напряжение на зажимах генератора постоянного тока при работе в режиме нагрузки равно эдс якоря Е за вычетом падения напряжения на сопротивление обмотки якоря: U = E – R_яI = R_нI

R_н – сопротивление нагрузки

R_я – сопротивление обмотки якоря.

Е – эдс якоря.

При работе на активную нагрузку генератор создает на валу первичного двигателя тормозной электромагнитный момент, среднее значение которого определяется как сумма электромагнитных моментов, создаваемых взаимодействием поля возбуждения с полем якоря:

 

Основной рабочей характеристикой генераторов является зависимость выходного напряжения от тока нагрузки, называемая внешней характеристикой, которую снимают при постоянной частоте вращения ротора (якоря). Аналитически эти характеристики описываются уравнением электрического состояния цепи якоря. Характер этих зависимостей определяется способом возбуждения основного поля.

Различают независимое возбуждение— питание обмотки возбуждения от независимого источника и самовозбуждение — питание обмотки возбуждения от генератора.

Самовозбуждение в генераторах постоянного тока может быть осуществлено при соединении обмоток возбуждения с обмоткой якоря: параллельном, последовательном и смешанном — согласном или встречном.

В генераторах смешанного возбуждения на полюсах имеется две катушки: одна намотана проводом меньшего сечения — для параллельного подключения, другая намотана проводом большего сечения — для включения последовательно с нагрузкой и обмоткой якоря.

Самовозбуждение генератора происходит при наличии трех условий: 1) остаточного магнитного потока, создающего Е; 2) совпадения направления поля обмотки возбуждения с направлением остаточного магнитного потока; З) сопротивления обмотки возбуждения (при параллельном возбуждении) меньше критического, т. е. когда ток возбуждения способен достигнуть значения, обеспечивающего на характеристике холостого хода заданное значение эдс Е_А.

Синхронные генераторы как источники переменного тока классифицируются по числу фаз, частоте, напряжению и по виду приводного двигателя. Наибольшее распространение получили трехфазные синхронные генераторы промышленной частоты (50 Гц) на повышенное напряжение (до 12 кВ). Обмотка якоря располагается на статоре, обмотка возбуждения — на роторе. Частота эдс Переменного тока зависит от частоты, вращения

ротора п ₁ и числа пар полюсов р: f₁ = pn₁ / 60

Действующее значение эдс фазы якорной обмотки синхронного генератора при синусоидальной форме эдс, индуцируемой в проводниках, равно

где w— число витков фазы, якорной обмотки; k_об — обмоточный коэффициент.

Электромеханический генера́тор — это электрическая машина, в которой механическая работа преобразуется в электрическую энергию.

— устанавливает связь между ЭДС и скоростью изменения магнитного потока пронизывающего обмотку генератора. Синхронные генераторы, в качестве источников электроэнергии, включаются параллельно в распределительную сеть.