Чем отличается генератор переменного тока от постоянного
Перейти к содержимому

Чем отличается генератор переменного тока от постоянного

  • автор:

Виды генераторов электрического тока

Генераторы представляют собой устройства, которые преобразуют механическую энергию в электрическую. Как правило, они производят электрический ток двух видов – постоянный и переменный.

Генераторы постоянного и переменного тока

Если рассматривать генератор постоянного тока, то в его состав его конструкции входит неподвижный статор с вращающимся ротором и дополнительной обмоткой. За счет движения ротора вырабатывается электрический ток. Генераторы постоянного тока в основном используются в металлургической промышленности, морских судах и общественном транспорте.

Генераторы переменного тока вырабатывают энергию за счет вращения ротора в магнитном поле. Путем вращения прямоугольного контура вокруг неподвижного магнитного поля, механическая энергия преобразуется в электрический ток. Данный вид генератора имеет преимущество в том, что ротор (основной движущий элемент) вращается быстрее, чем в генераторах переменного тока.

Синхронные и асинхронные генераторы

Генераторы, вырабатывающие переменный ток бывают синхронными и асинхронными. Они отличаются друг от друга своими возможностями. Мы не будем подробно рассматривать их принцип работы, а остановимся лишь на некоторых особенностях.

Синхронный генератор конструктивно сложнее асинхронного, вырабатывает более чистый ток и при этом легко переносит пусковые перегрузки. Синхронные агрегаты отлично используются для подключения техники, которая чувствительно реагирует на перепады напряжения (компьютеры, телевизоры и различные электронные устройства). Также, отлично справляются с питанием электродвигателей и электроинструментов.

Асинхронные генераторы, благодаря простоте конструкции достаточно стойки к короткому замыканию. По этой причине они используются для питания сварочной техники и электроинструментов. К данным агрегатам ни в коем случае нельзя подключать высокоточную технику.

Однофазные и трехфазные генераторы

Необходимо учитывать характеристику, связанную с типом вырабатываемого тока. Однофазные модели выдают 220 В, трехфазные — 380 В. Это очень важные технические параметры, которые необходимо знать каждому покупателю.

Однофазные модели считаются самыми распространенными, поскольку часто используются для бытовых нужд. Трехфазные позволяют напрямую снабжать электроэнергией крупные промышленные объекты, здания и целые поселки.

Перед покупкой генератора, необходимо владеть определенной технической информацией, понимать, чем они отличаются, поскольку это поможет Вам выбрать достойную модель, конкретно для ваших нужд, а также избавиться от лишних хлопот и сэкономить средства.

Компания «ООО «4АКБ-ЮГ»» реализует и изготавливает бензиновые, дизельные, и газовые электростанции, которые вы можете купить по выгодной цене.

Принцип работы генераторов постоянного и переменного тока

Машины, преобразующие механическую энергию в электрическую, называются генераторами.

Простейший генератор постоянного тока (рис. 1) представляет собой помещенную между полюсами магнита рамку из проводника, концы которого присоединены к изолированным полукольцам, называемым пластинами коллектора. К полукольцам (коллектору) прижимаются положительная и отрицательная щетки, которые замыкаются внешней цепью через электрическую лампочку. Для работы генератора рамку проводника с коллектором необходимо вращать. В соответствии с правилом правой руки при вращении рамки проводника с коллектором в ней будет индуктироваться электрический ток, изменяющий свое направление через каждые пол-оборота, так как магнитные силовые линии каждой стороной рамки будут пересекаться то о одном, то в другом направлении. Вместе с этим через каждые пол-оборота изменяется контакт концов проводника рамки и полуколец коллектора со щетками генератора. Во внешнюю цепь ток будет идти в одном направлении, изменяясь только по величине от 0 до максимума. Таким образом, коллектор в генераторе служит для выпрямления переменного тока, вырабатываемого рамкой. Для того чтобы электрический ток был постоянным не только по направлению, но и по величине, (по величине — приблизительно постоянным), коллектор делают из многих (36 и более) пластин, а проводник представляет собой много рамок или секций, выполненных в виде обмотки якоря.

Рис. 1. Схема простейшего генератора постоянного тока: 1 — полукольцо или коллекторная пластина; I — рама проводника; 3 — щетка генератора

Принципиальное устройство простейшего генератора переменного тока показано на рис. 4. В этом генераторе концы рамки проводника присоединяются каждый к своему кольцу, а к кольцам прижимаются щетки генератора. Щетки замыкаются внешней цепью через электрическую лампочку. При вращении рамки с кольцами в магнитном поле генератор даст переменный ток, изменяющий через каждые пол-оборота величину и направление. Такой переменный ток называется однофазным. В технике применяются генераторы трех-

Рис. 2. Схема простейшего генератора переменного тока:

1 — полюс электромагнита; 2 — катушка возбуждения; 3 — контактное кольцо; 4 — щетка генератора; S — внешняя цепь; 6 — рамка проводника; 7 — источник постоянного тока

фазного тока, которые по ряду причин являются наиболее удобными для использования. Простейший трехфазный генератор имеет три рамки (обмотки) проводов, сдвинутых относительно друг друга по окружности вращения на 120 °. Трехфазный ток изменяет свою величину и направление через каждые 120° оборота. Время на совершение одного колебания называется периодом, а число периодов в секунду — частотой переменного электрического тока.

Немного из истории изобретения генератора.

Прототип генератора электрического тока, основанный на принципе электромагнитной индукции, был сконструирован Фарадеем в 1831 г. Он состоял из медного диска, вращающегося вручную между полюсами постоянного магнита. При этом в диске индуцировалась электродвижущая сила (ЭДС); полюсами служили ось диска и неподвижная щетка, имеющая скользящий контакт с краем диска. После этого были предложены различные конструкции электромагнитных генераторов. Магнито-электрические машины были изготовлены многими изобретателями: У. Риччи, И. Пикси, Ю. Кларком и др., но все они были трудно применимы для практического использования. По заказу А.М. Ампера в 1832 г. И. Пикси (1808-1835) изготовил первый электрический генератор с коммутатором для получения постоянного тока. Он приводился в движение вручную. В 1842 г. Д.С. Вулрич изготовил мощный генератор постоянного тока, соединив его ременной передачей с паровой машиной. Такой генератор использовали для питания гальванических ванн. 1842 год считается годом рождения электроснабжения предприятий. В 1856-1866 годах появилась идея самовозбуждения электрогенератора (без гальванического элемента). Многие исследователи, инженеры независимо друг от друга, раньше или позже пришли к этому: венгр А. Йедлик (1800-1895); немец Э.В. Сименс (1816-1892); англичане Г. Уайлд (1833-1919), С.А. Варли; американец М.Г. Фармер (1820-1893); датчанин С. Хьерт (1802-1870) и др. Промышленное освоение электрогенераторов началось после 1870 г., когда француз З. Грамм создал генератор с кольцевым ротором, тороидальной обмоткой и коллектором почти современной конструкции. А. Пачинотти (1841-1912) на 10 лет раньше построил подобный электродвигатель. В 1880 г. американец Т. Эдисон предложил делать магнитопровод якоря электрогенератора наборным из изолированных стальных листов. Это уменьшило потери и реакцию якоря. В 1884 г. была предложена компенсационная обмотка, а в 1885 г. дополнительные полюса для уменьшения реакции якоря и улучшения коммутации. Создание электрогенераторов и электродвигателей на постоянном токе решало многие вопросы существующей в то время энергетики, но передача энергии на дальние расстояния оказалась затруднительной. В 1876 г. П.Н.Яблочков создал дуговые лампы, которые гораздо эффективнее работали на переменном токе. Для питания нескольких дуговых ламп от одного источника Яблочков использовал индукционные катушки с ответвлениями – прообраз трансформатора или простейший трансформатор с разомкнутым сердечником. Введение переменного тока должно было позволить передавать электроэнергию с помощью повышающих трансформаторов напряжения на большие расстояния. Но теперь встал вопрос о создании генераторов переменного тока. Впервые идею вращающегося электромагнитного поля высказал Д. Араго в 1821 г. В 1885 г. Г. Феррарис. (1847-1897) предложил использовать двухфазный ток (систему двух переменных токов, сдвинутых по фазе на 90°), который дает возможность получить «вращающееся магнитное поле», и построил двигатель переменного тока. Н. Тесла (1856 – 1943), удалось построить систему из двухфазного генератора, трансформатора и двигателя. Она была использована на Ниагарской гидростанции в США, система требовала четыре провода для передачи электроэнергии. В 1888 году русский изобретатель М.О. Доливо-Добровольский (1862-1919), создал трехфазную систему токов, которая затем получила признание и распространилась во всем мире как наиболее удобная и экономичная. Вращающееся магнитное поле было получено путем сдвига фаз между токами одинаковой амплитуды на 120°. М.О. Доливо-Добровольский разработал ротор с обмоткой в виде беличьей клетки и создал короткозамкнутый асинхронный двигатель. Трехфазная система, состоящая изтрехфазного генератора, трехфазного двигателя, и трехфазного трансформатора, требовала для передачи и распределения электроэнергии всего три провода, являясь в то же время симметричной, уравновешенной и экономичной. Затраты металла были на 25 % меньше, чем в двухпроводной линии однофазной системы. Трехфазный синхронный генератор был построен Доливо-Добровольским в 1890 г. Впервые передача трехфазного тока на расстояние 170 км была продемонстрирована на Международной электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне в 1891 г. во время Международного конгресса электротехников. На базе электрических генераторов и электродвигателей стал конструироваться индивидуальный привод станков, механизмов и устройств. Первое защитное заземление электрических машин предложили русский инженер Р.Э. Классон и француз М. Депре. Генераторы электрического тока предъявили к первичному двигателю следующие требования: большое число оборотов, высокая равномерность вращения и непрерывно возрастающая мощность. Паровая машина уже не отвечала этим требованиям, Она имела 400-600 об/мин. Паровую машину вы теснила паровая турбина, которая имела большую скорость и более высокий КПД. Сейчас мощность паровых турбин достигает 1200 МВт. Турбина вместе с электрическим генератором называется турбогенератором.

Принцип работы генераторов постоянного и переменного тока

По способу генерации электроэнергии генераторы бывают постоянного и переменного тока, каждый из которых имеет свою сферу применения.

Устройство генератора постоянного тока

Дизельный генератор постоянного тока состоит из двух основных узлов:

  1. Неподвижный статор, который является и корпусом генератора. На его внутренней поверхности зафиксировано несколько пар электромагнитов.
  2. Вращающийся якорь, который имеет стальной сердечник и коллектор. В пазах сердечника находится рабочая обмотка якоря.

Эксплуатационные характеристики генератора постоянного тока позволяют использовать его на крупных промышленных предприятиях и судах, где применяется оборудование с большим пусковым моментом. Постоянный ток сложно трансформировать и для повышения или понижения напряжения необходимо использовать дополнительное специализированное оборудование, поэтому такие модели чаще всегда не применяются в частных домах, магазинах и дачах.

Как работает генератор переменного электрического тока?

Принцип действия генератора переменного тока заключается в электромагнитной индукции. Электроток образуется в замкнутом контуре, который состоит из проволочной рамки, она вращается в магнитном поле.

По конструкционным особенностям генераторы бывают:

  • с подвижным якорем и статическим магнитным полем;
  • с неподвижным якорем и вращающимся магнитным полем.

Агрегаты с вращающимися магнитными полюсами пользуются большим спросом, поскольку с неподвижной стационарной обмотки напряжение снимается произвольным образом, поэтому нет необходимости в применении сложных токосъемных конструкций.

Подобные установки чаще всего используются для подключения бытового оборудования, так как оно отличается простотой передачи тока на большие расстояния и легкостью его генерации. А при помощи специальных устройств напряжение однофазной сети 220 В можно изменять по величине в зависимости от конкретных потребностей техники. Бытовые модели дизельных генераторов обладают мощностью до 25 кВт и станут прекрасным дополнительным источником электроэнергии для частного дома.

В каталоге компании «МЕТАЛИСТ» представлен широкий выбор дизельных генераторов от 6,6 до 1500 кВт. Подобрать подходящую модель с учетом дальнейшей сферы применения всегда помогут опытные менеджеры.

Чем отличается ГЕНЕРАТОР постоянного тока,от ГЕНЕРАТОРА переменного?

Генераторы постоянного тока долгое время были единственным типом
источников электрической энергии, применявшихся для питания потребителей и
заряда аккумуляторной батареи на автомобилях.
В обмотке якоря генератора постоянного тока индуктируется ток переменного
направления (переменный ток), который затем преобразуется в ток постоянного
направления (постоянный ток) коллектором. Коллектор, таким образом, играет
‘роль выпрямителя. Однако процесс выпрямления тока коллектором связан с
искрением под щетками, которое вызывает повышенный износ коллектора и
щеток, особенно при большой частоте вращения якоря.
С увеличением мощности и количества потребителей электрической энергии на
автомобиле размеры и масса генераторов постоянного тока настолько возросли,
что размещать их на двигателях стало трудно, а повышение частоты вращения
коленчатого вала двигателя и передаточного числа привода генератора
увеличило износ коллектора и щеток. В связи с этим вместо генераторов
постоянного тока стали применять автомобильные генераторы переменного тока,
в которых преобразование переменного тока в постоянный осуществляется
полупроводниковыми выпрямителями. Комплектно с генераторами переменного
тока спроектированы и внедрены в производство новые системы
регулирования напряжения вместо прежних вибрационных электромагнитных
регуляторов напряжения. К ним относятся контактно-транзисторные и
бесконтактные транзисторные регуляторы напряжения.

Остальные ответы

устройством якоря и статора.

по устройству отличается тем, как подсоединены контакты к катушкам на обмотке или на роторе. т.к. в генераторе постоянного тока при повороте ротора происходит съем электротока только с той части обмоток которые находятся в определенных положениях по отношению к станине (с одной или с двух противоположных сторон, но в перевернутой полярности), то на щетках оказывается все время ток одного направления. В генераторе переменного тока (он проще по конструкции) съем тока происходит постоянно, но сам ток меняется по полярности из-за вращения обмотки на роторе по отношению к магнитам на станине (или наоборот — в смысле магниты на роторе или обмотки на станине).

Похожие вопросы

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *