交流发电机是如何工作的——它的功能和工作原理

人们几乎在所有活动领域都使用电流能量。现在很难想象没有电力的生活,在特殊设备的帮助下,电力是由机械能转换而来的。让我们仔细看看这个过程是如何发生的,以及现代发电机是如何安排的。

交流发电机的工作原理 - 目的和工作原理

将机械能转化为电能

每台发电机都根据磁感应原理工作。最简单的交流发电机可以被认为是在磁场中旋转的线圈。还有一种变体,其中线圈保持静止,但磁场只穿过它。正是在这种运动过程中产生了交流电。在这个原则下,世界各地的大量发电机组合成一个供电系统运行。

交流发电机的设计和建造

标准发电机组具有以下组件:

  • 安装有带电磁极的定子的框架。它由金属制成,应执行机器所有元件的保护功能。
  • 连接绕组的定子。它由铁磁钢制成。
  • 转子是运动元件,其核心是产生电流的绕组。
  • 换向节点,从转子中取出电力。它是一个移动导电环的系统。
交流发电机的工作原理 - 功能和工作原理

根据用途,发电机具有某些设计特征,但任何将机械能转换为电能的设备都具有两个组件:

  1. 转子是一块移动的实心铁片;
  2. 定子是固定元件,由铁片制成。它有凹槽,里面放置了一个绕线。

为了获得更多的磁感应,这些元件之间应该有一个小的距离。发电机设计如下:

  • 带有动电枢和静磁场。
  • 带有固定的电枢和旋转的磁场。

如今,带有旋转磁场的设备更为普遍,因为从定子汲取电流比从转子汲取电流要方便得多。交流发电机的设计与电动机的设计有许多相似之处。

交流发电机的工作原理 - 功能和工作原理

交流发电机示意图

交流发电机的工作原理:当绕组的一半在一个极上,另一半在另一极上时,电流从电路的最小值流向最大值,然后再返回。

发电机的分类和种类

所有发电机都可以根据运行标准和发电燃料的类型进行分类。所有发电机都分为单相(电压输出220伏,频率50赫兹)和三相(380伏,频率50赫兹),以及按工作原理和转化为电能的燃料类型。不同的领域可以使用更多的发电机,这决定了它们的技术特点。

根据工作原理

在异步和同步交流发电机之间进行了划分。

异步

异步发电机没有确切的关系 电磁场 转子速度,但像“slip S”这样的术语在这里有效。它决定了这种差异。转差值是计算出来的,所以在感应电机的机电过程中,发电机元件还是有一定的影响的。

同步

交流发电机的工作原理 - 功能和工作原理

这种发电机具有从转子的旋转运动到发电频率的物理关系。在这种设备中,转子是一个由铁芯、绕组和磁极组成的电磁铁。定子是线圈,按照星形原理连接,有一个共同点——零。正是在它们中产生了电流。
转子由同步运动的运动元件(涡轮机)的外力驱动。这种交流发电机的激励可以是接触式的或非接触式的。

根据发动机燃料的类型

随着发电机的出现,远离电网不再成为使用电器的障碍。

气体发生器

交流发电机的工作原理 - 功能和工作原理

在这里,气体被用作燃料,在燃烧过程中产生机械能,然后被电流取代。使用气体发生器的优点:

  • 对环境安全,因为燃烧中的气体不会排放有害元素、烟灰和有毒分解产物;
  • 从经济上讲,燃烧廉价的天然气是非常有利可图的。与汽油相比,它的成本要便宜得多;
  • 燃料供应是自动的。汽油和柴油燃料需要根据需要加满,燃气发生器通常与供气系统相连;
  • 由于自动化,该装置可以自行运行,但为此目的,它应该位于温暖的房间内。

柴油发电机

交流发电机的工作原理 - 功能和工作原理

该类别主要包括容量为 5 kW 的单相单元。 220 伏特和 50 赫兹的频率是家用电器的标准电压,因此柴油机在标准负载下的表现相当不错。您可以猜到,它需要柴油才能工作。为什么值得选择柴油发电机:

  • 燃料相对便宜;
  • 自动装置允许发电机在停电时自动启动;
  • 消防安全水平高;
  • 在很长一段时间内,柴油机能够正常工作;
  • 令人印象深刻的耐用性 - 一些型号能够连续运行总共 4 年。

汽油发电机。

交流发电机的工作原理 - 功能和工作原理

这种装置作为家用设备非常受欢迎。尽管汽油比汽油和柴油贵,但这种发电机有很多优点:

  • 体积小,功率大;
  • 它们易于操作:大多数型号都可以手动启动,更强大的发电机配备启动器。电压通过特殊螺丝针对特定负载进行调节;
  • 如果发电机过载,保护会自动启动;
  • 易于维修和修理;
  • 在运行过程中,它们不会发出太大的噪音;
  • 可在室内和室外使用,但应防潮。

主要应用

根据使用发电机的位置,确定其规格。主要是,发电机在应用方面与特定类别的关系决定了它的功率。按使用领域划分的设备品种如下:

  • 家庭。容量为 0.7 至 25 kW。通常这一类包括汽油和柴油发电机。它们用于家用电器和低功率设备的电源,经常在建筑工地。外出郊游时,可作为便携式电源使用;
  • 专业的。可作为市政机关和小型工业企业的永久电源。其容量不超过100千瓦;
  • 工业的。可用于需要大功率设备的大型工厂和厂房。这种设备的功率超过 100 kW,尺寸相当大,而且对于未经培训的人来说难以维护。
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