Funkcí každého elektrického generátoru je vyrábět elektrický proud. Ale ve skutečnosti generátor nic nevyrábí, ale pouze přeměňuje jeden druh energie na jiný (jak je typické pro všechny energetické procesy v přírodě). Nejčastěji se při vyslovení fráze „elektrický generátor“ myslí stroj, který přeměňuje mechanickou energii na elektrickou energii.
Mechanickou energii lze získat z plynu nebo páry expandující pod tlakem, z padající vody nebo dokonce ručně. V každém případě, aby mohl generátor přijímat elektrickou energii, musí tuto energii nejprve předat v přijatelné formě, nejčastěji v mechanické formě.
— Kde berete elektřinu?
— Dva obří křečci točící se kola v tajném bunkru.Zůstat naživu (ztracen)
Generátory pracující pomocí mechanického pohonu jsou dominantním typem generátorů v moderním světě. Takové generátory pracují v jaderných a vodních elektrárnách, v automobilech, v dieselových a benzínových generátorech, ve větrných mlýnech, v ručních dynamech atd. Pára, benzín a vítr slouží jako zdroje mechanické energie, která roztáčí rotor generátoru.
Příklad jednoduchého elektrického generátoru:
K rotoru generátoru je připevněno magnetizační vinutí nebo permanentní magnety. V posledních letech se rozšířily generátory s neodymovými magnety na rotoru, protože moderní neodymové magnety nejsou ve svých vlastnostech horší než silné magnetizační vinutí.
Princip generování elektrické energie v generátoru je založen na jevu elektromagnetické indukce, který spočívá v tom, že magnetický tok měnící se v prostoru indukuje kolem tohoto prostoru elektrické pole.
A pokud je vodič umístěn v oblasti, kde je toto indukované elektrické pole přítomno, pak se v něm indukuje EMF (elektromotorická síla) a lze pozorovat (změřit, použít k napájení zátěže) odpovídající napětí mezi konci dirigent.
Měnící se magnetický tok se v generátoru získává pomocí magnetů nebo pólových nástavců pohybujících se společně s rotorem, magnetizovaných speciálními vinutími – magnetizačními vinutími. Magnetizační vinutí jsou obvykle napájena přes kartáče a sběrací kroužky.
Aplikace generátoru pro elektrifikaci modelové železnice:
Dráty, ve kterých je v generátoru indukováno EMF (elektrické napětí), jsou statorové vinutí, umístěné zpravidla v magnetickém jádru namontovaném na stacionární části elektrického stroje. Toto vinutí může být navrženo různými způsoby pro různé typy generátorů.
Třífázové generátory střídavého proudu používají statorová vinutí vyrobená podle třífázového obvodu – tři části takového třífázového vinutí mohou být spojeny hvězdou nebo trojúhelníkem.
Zapojení do hvězdy umožňuje získat z generátoru vyšší napětí než při zapojení do trojúhelníku. Rozdíl v napětí bude odmocnina ze 3 (asi 1,73). Čím vyšší je napětí, tím nižší je maximální proud, který lze získat z daného generátoru při zátěži.
Provoz elektrického generátoru v elektrárně:
Jmenovitý výkon generátoru závisí na několika faktorech, které určují jeho jmenovitý proud a napětí. Napětí na výstupních svorkách generátoru závisí na délce vinutí statoru (drátu), na rychlosti otáčení rotoru a na indukci magnetického pole na jeho pólech. Čím větší jsou tyto parametry, tím větší je napětí získané z generátoru při volnoběhu a při zatížení.
Přenosný generátor (mini-elektrárna) pro autonomní napájení:
Maximální proud, který lze odebírat z generátoru, je teoreticky omezen jeho zkratovým proudem. Prakticky při jmenovitých otáčkách závisí na tloušťce drátu statorového vinutí a na celkovém magnetickém toku rotoru.
Pokud magnetický tok nestačí, v některých případech se uchýlí ke zvýšení rychlosti. Pak ale musí být generátor vybaven automatickým regulátorem napětí, jak je tomu u autogenerátorů, které jsou schopny dodávat proud přijatelný pro nabíjení baterie v širokém rozsahu otáček.
Viz také k tomuto tématu:
Doufám, že vám tento článek pomohl. Podívejte se také na další články z kategorie Elektrická energie doma a v práci » Pomoc začínajícím elektrikářům
Elektrický generátor (z latiny – „výrobce“) – zařízení, které generuje elektrickou energii, to znamená, že přeměňuje mechanickou energii na elektrický proud.
Díky vynálezu generátoru již v polovině XNUMX. stol. průmysl a obyvatelstvo má reálnou možnost vyrábět a využívat elektřinu například pro provoz strojů nebo osvětlení domů a ulic. Mimochodem, stejnosměrné elektromotory jsou svou konstrukcí téměř úplně podobné generátorům. Pokud navíc otočíte kotvou stejnosměrného elektromotoru (například z elektromobilu nebo jiné hračky), začne stejně jako generátor produkovat proud.
Princip činnosti prvního generátoru
V roce 1831 anglický vědec Michael Faraday objevil elektromagnetickou indukci. Podstatou tohoto objevu bylo, že když otočíte vodičem mezi póly magnetu, vznikne v něm elektromagnetické pole. Takové pole vybudí pohyb elektronů a vodičem začne protékat elektrický proud. Díky tomuto objevu bylo možné vytvořit elektrický generátor a elektromotor.
Jak funguje elektrický generátor?
Provoz elektrického generátoru spočívá v interakci statoru, rotoru a sběracích kroužků. Stator zůstává nehybný, když je generátor zapnutý. Vzdálenost mezi statorem a rotorem je jen několik milimetrů, takže mezi nimi vzniká velmi silné magnetické pole a ve vinutí rotoru se objevuje elektrický proud o vysokém výkonu. Při přivedení napětí z vnějšího zdroje se vinutí statoru změní na elektromagnet.
Rotor je spojen s hřídelí mechanického zařízení (spalovací motor, větrný nebo vodní motor atd.) a otáčí se za chodu generátoru. Vinutí rotoru při pohybu neustále křižuje magnetické pole vytvářené statorovými vinutími a vzniká v něm elektrický proud.
Tato konstrukce umožnila zbavit se velkých a těžkých permanentních magnetů. Sběrné kroužky jsou navrženy tak, aby odváděly elektrickou energii z vinutí rotoru. Jsou to buben s mnoha měděnými deskami, ke kterým jsou připojena vinutí rotoru. Na vnější straně jsou s nimi v kontaktu grafitové kartáče, ke kterým je vodiči připojen spotřebič elektrické energie.
Moderní vodní motor
U moderních vodních motorů je kolo s lopatkami nahrazeno rychlejší vodní turbínou (odvozeno od slova „turbo“ – „vír“). Nejčastěji má spirálový obal ve tvaru ulity šneka. Voda vstupuje do širokého konce pláště. Protože se „chodba“, po které proudí, neustále zužuje, její tlak se zvyšuje.
Poté zvýšený průtok vody vstupuje do konkávních lopatek turbíny, která je umístěna ve středu „šneka“, a otáčí ji. Takto se přeměňuje energie vodního proudu na mechanickou práci.
Elektřina z vody
Elektřinu dnes vyrábějí vodní elektrárny, které využívají energii pohybující se vody.
Vodní elektrárna se skládá ze dvou hlavních částí: energetické jednotky a přehrady (nebo přehrady), která akumuluje vodu. Pohonná jednotka obsahuje generátory, které vyrábějí elektrický proud. Jejich rotory se otáčejí díky vodním turbínám. Takto se přeměňuje energie proudu vody na elektřinu.
Obří vodní elektrárny
Jedna z nejvýkonnějších vodních elektráren na světě byla postavena v Číně na řece Jang-c’-ťiang a nazývala se „Tři soutěsky“. Její betonová hráz je dlouhá 2309 m a vysoká 185 m. Celkový výkon elektrických generátorů stanice je téměř 23 MW (1 MW = 1 milion W). Během roku vyrobí asi 100 miliard kWh elektřiny.
Jen o něco méně elektřiny vyrábí vodní elektrárna Itaipu na řece Paraná (na hranici Brazílie a Paraguaye), která má největší přehradu. Výška této gigantické stavby dosahuje 196 m a délka je 7235 m.
