Генератори електричного струму

Генератор змінного струму (в описах на бензинові та дизельні генератори часто використовується термін “альтернатор”) – це електрична машина, що перетворює механічну енергію на електричну енергію змінного струму. Більшість генераторів змінного струму використовують магнітне поле, що обертається.

Розглянемо, з чого складається і як працює генератор змінного струму: Генератор складається з котушки, на яку намотано дріт, котушка обертається в магнітному полі. Для того щоб обертати котушку в магнітному полі – необхідно докласти механічну силу. Найпоширеніші методи отримання електрики, використовуючи механічні сили: гідроелектростанції, вітрогенератори, дизельні електрогенератори, газові електростанції.
Електричний струм виробляється, коли силові лінії рухомого магніту перетинають витки дротяної котушки. Електрони переміщаються у напрямку до позитивного полюса магніту, а електричний струм тече від позитивного полюса до негативного. Доти, доки силові лінії магнітного поля перетинають котушку (провідник), у провіднику індукується електричний струм. Аналогічний принцип працює і під час переміщення дротяної рамки відносно магніту, тобто коли рамка перетинає силові лінії магнітного поля. Індукований електричний струм тече таким чином, що його поле відштовхує магніт, коли рамка наближається до нього, і притягує, коли рамка віддаляється. Щоразу, коли рамка змінює орієнтацію відносно полюсів магніту, електричний струм також змінює свій напрямок на протилежний. Весь той час, поки джерело механічної енергії обертає провідник або магнітне поле, генератор вироблятиме змінний електричний струм.

Система електричної машини, що складається з обмотки і сердечника, називається якорем або ротором. Якщо генератор має виробляти струм із частотою 50 Гц, то рамка повинна здійснювати 50 обертів на секунду, що відповідає 3000 обертів на хвилину. Частота струму залежить, таким чином, від частоти обертання ротора і відповідає числу періодів на секунду. Вона залежить також від числа полюсів генератора. Електротехнічна промисловість випускає в основному синхронні та асинхронні генератори. Найпростіше визначити тип генератора за конструкцією ротора. Ротор синхронного генератора забезпечений струмопровідною обмоткою.

Як відрізняється синхронний генератор змінного струму від асинхронного?

• Генератори є синхронними, якщо кутова швидкість (число обертів) обертового магнітного поля лінійно залежить від кутової швидкості (числа обертів) ротора генератора.
• Генератор є асинхронними, якщо в ньому присутнє ковзання, тобто, відставання магнітного поля статора від кутової швидкості ротора. Через конструктивні особливості побудови генераторів, зокрема складність побудови синхронних та їхню громіздкість, – асинхронні генератори набули невеликого поширення.

Загальні характеристики синхронних і асинхронних генераторів

• Синхронні генератори – менш точні, але, тим не менш, вони придатні для аварійного електроживлення офісів, холодильних установок, обладнання заміських будинків, дач, будівельних об’єктів. Такі електрогенератори без проблем справляються з енергопостачанням електроінструментів і електродвигунів з реактивним навантаженням до 65% від свого номіналу.
• Асинхронні генератори забезпечують підтримання напруги в мережі з високою точністю, тому дають змогу під’єднувати до них апаратуру, чутливу до перепадів напруги (наприклад, медичне обладнання, інші електронні пристрої). Подібні генератори дають змогу під’єднувати до них електроінструменти та електродвигуни з реактивною потужністю до 30% від номіналу.