交流發電機是如何工作的——它的功能和工作原理

人們幾乎在所有活動領域都使用電流能量。現在很難想像沒有電力的生活,在特殊設備的幫助下,電力是由機械能轉換而來的。讓我們仔細看看這個過程是如何發生的,以及現代發電機是如何安排的。

交流發電機的工作原理 - 目的和工作原理

將機械能轉化為電能

每台發電機都根據磁感應原理工作。最簡單的交流發電機可以被認為是在磁場中旋轉的線圈。還有一種變體,其中線圈保持靜止,但磁場只穿過它。正是在這種運動過程中產生了交流電。在這個原則下,世界各地的大量發電機組合成一個供電系統運行。

交流發電機的設計和建造

標準發電機組具有以下組件:

  • 安裝有帶電磁極的定子的框架。它由金屬製成,應執行機器所有元件的保護功能。
  • 連接繞組的定子。它由鐵磁鋼製成。
  • 轉子是運動元件,其核心是產生電流的繞組。
  • 換向節點,從轉子中取出電力。它是一個移動導電環的系統。
交流發電機的工作原理 - 功能和工作原理

根據用途,發電機具有某些設計特徵,但任何將機械能轉換為電能的設備都具有兩個組件:

  1. 轉子是一塊移動的實心鐵片;
  2. 定子是固定元件,由鐵片製成。它有凹槽,裡面放置了一個繞線。

為了獲得更多的磁感應,這些元件之間應該有一個小的距離。發電機設計如下:

  • 帶有動電樞和靜磁場。
  • 帶有固定的電樞和旋轉的磁場。

如今,帶有旋轉磁場的設備更為普遍,因為從定子汲取電流比從轉子汲取電流要方便得多。交流發電機的設計與電動機的設計有許多相似之處。

交流發電機的工作原理 - 功能和工作原理

交流發電機示意圖

交流發電機的工作原理:當繞組的一半在一個極上,另一半在另一極上時,電流從電路的最小值流向最大值,然後再返回。

發電機的分類和種類

所有發電機都可以根據運行標準和發電燃料的類型進行分類。所有發電機都分為單相(電壓輸出220伏,頻率50赫茲)和三相(380伏,頻率50赫茲),以及按工作原理和轉化為電能的燃料類型。不同的領域可以使用更多的發電機,這決定了它們的技術特點。

根據工作原理

在異步和同步交流發電機之間進行了劃分。

異步

異步發電機沒有確切的關係 電磁場 轉子速度,但像“slip S”這樣的術語在這裡有效。它決定了這種差異。轉差值是計算出來的,所以在感應電機的機電過程中,發電機元件還是有一定的影響的。

同步

交流發電機的工作原理 - 功能和工作原理

這種發電機具有從轉子的旋轉運動到發電頻率的物理關係。在這種設備中,轉子是一個由鐵芯、繞組和磁極組成的電磁鐵。定子是線圈,按照星形原理連接,有一個共同點——零。正是在它們中產生了電流。
轉子由同步運動的運動元件(渦輪機)的外力驅動。這種交流發電機的激勵可以是接觸式的或非接觸式的。

根據發動機燃料的類型

隨著發電機的出現,遠離電網不再成為使用電器的障礙。

氣體發生器

交流發電機的工作原理 - 功能和工作原理

在這裡,氣體被用作燃料,在燃燒過程中產生機械能,然後被電流取代。使用氣體發生器的優點:

  • 對環境安全,因為燃燒中的氣體不會排放有害元素、煙灰和有毒分解產物;
  • 從經濟上講,燃燒廉價的天然氣是非常有利可圖的。與汽油相比,它的成本要便宜得多;
  • 燃料供應是自動的。汽油和柴油燃料需要根據需要加滿,燃氣發生器通常與供氣系統相連;
  • 由於自動化,該裝置可以自行運行,但為此目的,它應該位於溫暖的房間內。

柴油發電機

交流發電機的工作原理 - 功能和工作原理

該類別主要包括容量為 5 kW 的單相單元。 220 伏特和 50 赫茲的頻率是家用電器的標準電壓,因此柴油機在標準負載下的表現相當不錯。您可以猜到,它需要柴油才能工作。為什麼值得選擇柴油發電機:

  • 燃料相對便宜;
  • 自動裝置允許發電機在停電時自動啟動;
  • 消防安全水平高;
  • 在很長一段時間內,柴油機能夠正常工作;
  • 令人印象深刻的耐用性 - 一些型號能夠連續運行總共 4 年。

汽油發電機。

交流發電機的工作原理 - 功能和工作原理

這種裝置作為家用設備非常受歡迎。儘管汽油比汽油和柴油貴,但這種發電機有很多優點:

  • 體積小,功率大;
  • 它們易於操作:大多數型號都可以手動啟動,更強大的發電機配備啟動器。電壓通過特殊螺絲針對特定負載進行調節;
  • 如果發電機過載,保護會自動啟動;
  • 易於維修和修理;
  • 在運行過程中,它們不會發出太大的噪音;
  • 可在室內和室外使用,但應防潮。

主要應用

根據使用發電機的位置,確定其規格。主要是,發電機在應用方面與特定類別的關係決定了它的功率。按使用領域劃分的設備品種如下:

  • 家庭。容量為 0.7 至 25 kW。通常這一類包括汽油和柴油發電機。它們用於家用電器和低功率設備的電源,經常在建築工地。外出郊遊時,可作為便攜式電源使用;
  • 專業的。可作為市政機關和小型工業企業的永久電源。其容量不超過100千瓦;
  • 工業的。可用於需要大功率設備的大型工廠和廠房。這種設備的功率超過 100 kW,尺寸相當大,而且對於未經培訓的人來說難以維護。
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