Z čeho se generátor skládá: obvod a princip činnosti střídavého zařízení

Již více než století lidstvo využívá elektřinu ve všech oblastech činnosti. Bez toho si prostě nelze představit normální život. Pomocí speciálních strojů se mechanická energie přeměňuje na střídavý nebo stejnosměrný proud. Abyste lépe pochopili, jak se to děje, musíte pochopit, z čeho se generátor skládá a jak funguje.

Přeměna mechanické energie na elektrickou energii

V srdci každého generátoru spočívá na principu magnetické indukce. První elektromobily se objevily ve druhé polovině 19. století. Jejich vynálezci byli Michael Faraday a Hippolyte Pixie. V roce 1886 se konala veřejná demonstrace alternátoru, zařízení schopného generovat proud z mechanického pohybu.

První třífázový alternátor vyvinul ruský Dolivo-Dobrovolsky. V roce 1903 také postavil vůbec první průmyslovou elektrárnu na Zemi, která se stala zdrojem energie pro výtah.

Nejjednodušší obvod pro alternátor je drátová cívka točící se v magnetickém poli. Alternativou je, když cívka zůstává nehybná a protíná ji magnetické pole. V obou případech bude generována elektrická energie. Zatímco pohyb pokračuje, ve vodiči vzniká střídavý proud. Generátory se používají k generování proudu po celém světě. Jsou součástí globálního energetického systému zeměkoule.

Design alternátoru

Jak generátor funguje, závisí na jeho účelu a jsou možné různé modifikace. ale jsou dvě hlavní složky:

1. Rotor je pohyblivý prvek vyrobený z masivního železa.
2. Stator je stacionární, je sestaven z izolovaných železných plechů. Uvnitř má drážky, ve kterých prochází vinutí drátu.

Pro dosažení nejvyšší hustoty magnetického toku by měla být vzdálenost mezi těmito částmi jednotky co nejmenší. Budicí vinutí na rotoru je vedeno přes kartáčový systém.

Existují dva typy konstrukce:

• s rotační kotvou a stacionárním magnetickým polem;
• magnetické pole se otáčí, ale kotva zůstává na svém místě.

Nejpoužívanějšími stroji jsou stroje s pohyblivými magnetickými póly. Je mnohem pohodlnější čerpat elektřinu ze statoru než z rotoru. Obecně platí, že generátor je postaven stejným způsobem jako elektromotor.

Klasifikace a typy jednotek

Obdobnou konstrukci mají jednotky pro přeměnu mechanické energie na elektrickou energii. Mohou se lišit v principu činnosti generátoru a vinutí pole:

• nezávislé buzení pochází z baterie;
• zdrojem je generátor stejnosměrného proudu;
• zdroj buzení je umístěn na stejné hřídeli jako hlavní;
• samobuzení usměrněným proudem;
• z permanentních magnetů.

Podle návrhu:

• výrazné póly;
• nevyjádřeno.

Způsobem připojení vinutí:

• systém Tesla;
• hvězda;
• trojúhelník;
• Slovan.

V závislosti na počtu fází:

• jednofázový;
• dvoufázový;
• třífázový.

Stejnosměrné jednotky jsou navrženy tak, že mechanismus pro odebírání energie se skládá ze dvou izolovaných půlkroužků, z nichž každý přijímá náboj o určitém potenciálu. Na výstupu je získán pulzující proud jednoho směru.

Synchronní generátory mají kotvu s vinutím, které je napájeno stejnosměrným proudem. Úpravou jeho hodnoty můžete měnit sílu magnetického pole a ovládat výstupní napětí. V asynchronním není vinutí, místo toho se využívá efekt magnetizace.

Hlavní oblasti použití

Stojí za to připomenout, že běžná elektřina v zásuvkách pochází z práce obrovských alternátorů v tepelných elektrárnách. Rozsah těchto elektrických strojů zahrnuje všechny druhy lidských činností:

• používá se jako záložní zdroj energie v zařízeních, kde by neměly být povoleny výpadky proudu;
• nenahraditelné v místech, kde není elektrické vedení;
• většina vozidel je vybavena generátorem, který vyrábí elektřinu pro palubní síť;
• napájení pro hydrolytické jednotky;
• průmysl;
• v jaderných a vodních elektrárnách.

Domácí spotřebiče na výrobu elektřiny si v poslední době získávají stále větší oblibu. Mají kompaktní rozměry a nízkou spotřebu paliva. Mohou jezdit na benzín i naftu. Používají se v polních podmínkách, v zemi nebo jako nouzový zdroj napájení.

Vynález způsobu výroby elektřiny mechanickým pohybem měl epochální význam pro rozvoj moderní civilizace. Svět kolem nás je plný záhad, odpovědi na ně neznámé, ale možná na lidi čekají další důležité objevy, které mohou změnit jejich životy.