Меню

Кто изобрел генератор электрического тока

Электрический генератор

Основное оборудование электрических станций и подстанций

Электрический генератор — это устройство, в котором неэлектрические виды энергии (механическая, химическая, тепловая) преобразуются в электрическую энергию.

История изобретения генератора электрического тока

Русский ученый Э.Х.Ленц еще в 1833г. указал на обратимость электрических машин: одна и та же машина может работать как электродвигатель, если ее питать током, и может служить генератором электрического тока, если ее ротор привести во вращение каким-либо двигателем, например паровой машиной. В 1838г. Ленц, один из членов комиссии по испытанию действия электрического мотора Якоби, на опыте доказал обратимость электрической машины.

Первый генератор электрического тока, основанный на явлении электромагнитной индукции, был построен в 1832г. парижскими техниками братьями Пиксин. Этим генератором трудно было пользоваться, так как приходилось вращать тяжелый постоянный магнит, чтобы в двух проволочных катушках, укрепленных неподвижно вблизи его полюсов, возникал переменный электрический ток. Генератор был снабжен устройством для выпрямления тока. Стремясь повысить мощность электрических машин, изобретатели увеличивали число магнитов и катушек. Одной из таких машин, построенной в 1843г., был генератор Эмиля Штерера. У этой машины было три сильных подвижных магнита и шесть катушек, вращавшихся от рук вокруг вертикальной оси. Таким образом, на первом этапе развития электромагнитных генераторов тока (до 1851г.) для получения магнитного поля применяли постоянные магниты. На втором этапе (1851-1867гг.) создавались генераторы, у которых для увеличения мощности постоянные магниты были заменены электромагнитами. Их обмотка питалась током от самостоятельного небольшого генератора тока с постоянными магнитами. Подобная машина была создана англичанином Генри Уальдом в 1863г.

При эксплуатации этой машины выяснилось, что генераторы, снабжая электроэнергией потребителя, могут одновременно питать током и собственные магниты. Оказалось, что сердечники электромагнитов сохраняют остаточный магнетизм после выключения тока. Благодаря этому генератор с самовозбуждением дает ток и тогда, когда его запускают из состояния покоя. В 1866-1867гг. ряд изобретателей получили патенты на машины с самовозбуждением.

В 1870г. бельгиец Зеноб Грамм, работавший во Франции, создал генератор, получивший широкое применение в промышленности. В своей динамо-машине он использовал принцип самовозбуждения и усовершенствовал кольцевой якорь, изобретенный еще в 1860 г.А.Пачинотти.

В одной из первых машин Грамма кольцевой якорь, укрепленный на горизонтальном валу, вращался между полюсными наконечниками двух электромагнитов. Якорь приводился во вращение через приводной шкив, обмотки электромагнитов были включены последовательно с обмоткой якоря. Генератор Грамма давал постоянный ток, который отводится с помощью металлических щеток, скользивших по поверхности коллектора. На Венской международной выставке в 1873г. демонстрировались две одинаковые машины Грамма, соединенные проводами длиной 1 км. Одна из машин приводилась в движение от двигателя внутреннего сгорания и служила генератором электрической энергии. Вторая машина получала электрическую энергию по проводам от первой и, работая как двигатель, приводила в движение насос. Это была эффектная демонстрация обратимости электрических машин, открытой Ленцем, и демонстрация принципа передачи энергии на расстояние.

До того, как была открыта связь между электричеством и магнетизмом, использовались электростатические генераторы, которые работали на основе принципов электростатики. Они могли вырабатывать высокое напряжение, но имели маленький ток. Их работа была основана на использовании наэлектризованных ремней, пластин и дисков для переноса электрических зарядов с одного электрода на другой.

Заряды вырабатывались, используя один из двух механизмов:

  • Электростатическую индукцию
  • Трибоэлектрический эффект, при котором электрический заряд возникал из-за механического контакта двух диэлектриков

По причине низкой эффективности и сложностей с изоляцией машин, вырабатывающих высокие напряжения, электростатические генераторы имели низкую мощность и никогда не использовались для выработки электроэнергии в значимых для промышленности масштабах. Примерами доживших до наших дней машин подобного рода являются электрофорная машина и генератор Ван де Граафа.

Принцип работы любого электрического генератора

Принцип работы любого электрического генератора основан на явлении электромагнитной индукции. Электромагнитная индукция преобразовывает механическую энергию двигателя (вращение0 в энергию электрическую. Принцип магнитной индукции: если в однородном магнитном поле В равномерно вращается рамка, то в ней возникает, переменная Э.Д.С., частота которой равна частоте вращения рамки. Будем ли мы вращать рамку в магнитном поле, или магнитное поле вокруг рамки, либо магнитное поле внутри рамки, результат будет один — Э.Д.С., изменяющаяся по гармоническому закону.

Читайте также:  Баланс мощности для цепи переменного тока это

Вот теперь и поговорим о асинхронном и синхронном генераторе более подробно.

Синхронный электрогенератор

Синхронный электрогенератор — это синхронная машина, работающая в режиме генератора в которой частота вращения магнитного поля статора равна частоте вращения ротора. Ротор с магнитными полюсами создает вращающееся магнитное поле, которое пересекая обмотку статора, наводит в ней ЭДС. В синхронном генераторе ротор выполнен виде постоянного магнита или электромагнита.

Число полюсов ротора может быть два, четыре и т.д., но кратно двум. В бытовых электростанциях используется, как правило, ротор с двумя полюсами, чем и обусловлена частота вращения двигателя электростанции 3000 об/мин. Ротор, при запуске электростанции, создает слабое магнитное поле, но с увеличением оборотов, увеличивается и ЭДС в обмотке возбуждения. Напряжение с этой обмотки через блок автоматической регулировки (AVR) поступает на ротор, контролируя выходное напряжение за счет изменения магнитного поля. Например, подключенная индуктивная нагрузка размагничивает генератор и снижает напряжение, а при подключении емкостной нагрузки происходит подмагничивание генератора и повышение напряжения. Это называется «реакцией якоря».

Для обеспечения стабильности выходного напряжения необходимо изменять магнитное поле ротора путем регулирования тока в его обмотке, что и обеспечивается блоком AVR. Преимуществом таких генераторов является высокая стабильность выходного напряжения, а недостатком — возможность перегрузки по току, так как при завышенной нагрузке, регулятор может чрезмерно повысить ток в обмотке ротора. Еще к недостаткам синхронного генератора можно отнести наличие щеточного узла, который рано или поздно придется обслуживать. Благодаря такому способу регулировки, вне зависимости от изменения тока нагрузки и оборотов двигателя электростанции стабильность выходного напряжения генератора остается очень высокой, примерно ±1%.

Асинхронный электрогенератор

Асинхронный электрогенератор — асинхронная машина (двигатель) работающая в режиме торможения, ротор которой вращается с опережением, но в том же направлении что и магнитное поле статора. В зависимости от типа обмотки, ротор может быть короткозамкнутым либо фазным.

Вращающееся магнитное поле, созданное вспомогательной обмоткой статора, индуцирует на роторе магнитное поле, которое вращаясь вместе с ротором, наводит ЭДС в рабочей обмотке статора, так же как и в синхронном генераторе. Вращающееся магнитное поле остается всегда неизменным и не регулируемо, вследствие чего напряжение и частота на выходе генератора зависит от частоты оборотов ротора, а следовательно от стабильности работы двигателя электростанции.

Несмотря на простоту обслуживания, малую чувствительность к короткому замыканию и невысокую стоимость, асинхронные генераторы применяются достаточно редко, так как имеются ряд недостатков: асинхронный генератор всегда потребляет намагничивающий ток значительной силы, поэтому для его работы необходим источник реактивной мощности (конденсаторы), зависящий от активно-индуктивного характера нагрузки; ненадежность работы в экстремальных условиях; возбуждение асинхронного генератора зависит от случайных факторов и происходит, как правило, при скорости превышающей или равной синхронной; зависимость выходного напряжения и частоты тока от устойчивости работы двигателя и т.д.

Устройство генератора

Основными частями любого генератора являются: система магнитов (или, чаще всего, электромагнитов), создающих магнитное поле, и система проводников, пересекающих это магнитное поле. При пропускании магнитного поля через катушку магнитный поток принудит свободные электроны сместиться на концы проводника. Подобное смещение отрицательно заряженных частиц становится источником возникновения электродвижущей силы — ЭДС (напряжение). В результате у генератора при вращении его оси идёт постоянное воздействие магнитного потока на обмотки, на которых и возникает ЭДС.

Составные части генератора:

  • коллектор,
  • щетки,
  • магнитные полюса,
  • витки,
  • вал,
  • якорь.

Принцип действия генератора

Принцип действия генератора основан на явлении электромагнитной индукции, когда в проводнике, двигающемся в магнитном поле и пересекающем его магнитные силовые линии, индуктируется ЭДС. Следовательно, такой проводник можно использовать как источник электрической энергии.

Читайте также:  Катушки для контакторов переменного тока

Виды генераторов

  • электрогенераторы,
  • бензогенераторы,
  • дизельгенераторы,
  • инверторные генераторы.

Применение

Генераторы используются во многих сферах жизнедеятельности и производства, при различных условиях. Бензогенераторы незаменимы в случае отключения электричества в небольших загородных домах и дачах. Кроме того, их удобно применять в тех местах, где нет электроэнергии (отдаленные районы, горы, леса). Дизельные генераторы применяется в качестве основного или резервного источника электропитания. Инверторные генераторы незаменимы как источник дополнительного питания для электронного оборудования. Такие электростанции исспользуются организациями, использующими различную электронную технику.

Источник

История электрического генератора

История электрогенератораПервый электрический генератор по заказу Андре Мари Ампера появился на свет в 1832 году благодаря французским техникам-изобретателям братьям Пикси. Хотя он был абсолютно непрактичным, приходилось вручную вращать достаточно тяжелый магнит, но все же способен вырабатывать электрический ток. Вблизи полюсов постоянного магнита были укреплены неподвижно две проволочные катушки индуктивности. Дополнительно электрогенератор Пикси был оснащен выпрямителем для преобразования переменного тока в постоянный.

В последующие годы различные ученые, стремясь повысить электрическую Электрический генератор Пиксимощность своих генераторов, увеличивали количество магнитов и окружающих их катушек. В 1833 году русский ученый Эмилий Ленц предположил, что электрические машины могут быть обратимыми, то есть электрический двигатель вполне эффективно может работать как генератор, надо лишь вращать его вал. В 1838 гуду Эмилий Христианович на практике доказал свою теорию на основе электрического двигателя Бориса Семеновича Якоби.

В 1843 году Эмилий Штерер создал генератор, состоявший из трех подвижных постоянных магнитов и шести катушек индуктивности, вращавшихся вручную вокруг вертикальной оси. С 1851 года инженеры заменяют постоянный природный магнит на электрический. Это открыло новый этап в развитии генераторов и стало возможным создавать электрические машины значительно большей мощности. Однако обмотка электромагнита питалась все равно небольшим генератором с постоянными магнитами. Первой машиной с электромагнитом стал генератор англичанина Генри Уальда, созданный им в 1863 году.

В 1870 году бельгийский инженер-изобретатель Зеноб Грамм, работая во Франции, создал генератор, использующий принцип самовозбуждения. Ранее этот принцип был обнаружен в процессе исследования работы электрических машин. Дело в том, что сердечники электромагнитов после прекращения подачи тока сохраняют остаточный магнетизм, что позволяет генератору давать электричество сразу же после запуска его из состояния покоя. Электрическая машина Грамма состояла из кольцевого якоря, укрепленного на горизонтальном валу. Он вращался между двумя электромагнитами, обмотки которых были последовательно подключены с обмоткой якоря. Получаемый от генератора ток, отводился потребителям посредством металлических щеток, скользивших по коллектору.

В 1873 году на Веской выставке генератор изобретателя участвовал в демонстрации передачи электрического тока на расстояние. После создания электрического генератора Грамма, по сути, началось производство подобных машин в промышленном масштабе.

Источник

Изобретение и первые генераторы переменного тока

Первый генератор как и современные генераторы переменного тока вырабатывают электроэнергию. Электричество является одной из основных составляющих круговорота энергии в природе. Для преобразования какой-либо энергии в электрическую предназначен генератор переменного тока, в переводе с латинского – производитель. Устройство, вырабатывая электроэнергию, преобразует механическую или энергию природы в электрическую.

Чаще всего генератор использует механическое движение парового, газотурбинного, гидравлического или дизельного двигателей.

История изобретения электрогенератора

генератор переменного тока

История изобретения электрогенератора показывает, что основы первого генератора были заложены изобретением батареи итальянцем Алессандро Вольта, генерацией магнитного поля от электрического тока датчанином Гансом Христианом Эрстедом и электромагнита британцем Уильямом Стёрдженем. Практически обнаружив и исследуя электромагнитную индукцию путем прокрутки медного диска между полюсами магнита Фарадей сгенерировал электрический ток в изменяющемся магнитном поле, таким образом, изготовив прообраз первого электрического генератора. С этого момента начали изготавливаться первые генераторы.

В 1833 году русский ученый немецкого происхождения Эмилий Христианович Ленц опубликовал статью о законе взаимности магнито-электрических явлений, то есть о взаимозаменяемости устройства вырабатывающего электроэнергию и двигателя. Первые генераторы, изобретенные в 19 веке вращали тяжелый постоянный магнит вблизи проволочных катушек постепенно улучшаясь и находя практическое применение. Постепенно мощность и потребительские свойства устройств уточнялись с течением времени. Сейчас без электроэнергии и её производителя не обойтись. Там где электроэнергию нельзя подключить от электростанции, предлагаются передвижные дизель электростанции путем аренда генератора.
Каких только производителей энергии нет в нынешнее время, ведь преобразование из одного вида в другой является основой жизни. Получение энергии от Солнца, ветра, Земли, движением воды, гидравлическим путем, атомных, приливных, геотермальных источников никого не удивишь.

Существуют даже генераторы получающие энергию без топлива и внешнего движения при помощи устройства путем использования магнитного поля Земли.

Таким образом, генератор преобразования энергии является той маленькой частью вечного процесса круговорота энергии образовавшуюся в результате Большого взрыва во Вселенной освободив энергию и связывая ее в процессе своего развития.
Существует теория альтернативных источников энергии основанная на генерации свободной энергетики зависящей от гравитации и времени, но данные исследования выходит за рамки материалистической физики и науки в целом.

Читайте также:  Автомат постоянного тока 175а

Источник



Кто изобрел генератор электрического тока

История создания генератора

История создания генератора.

В 1833 году русский ученный Э.Х.Ленц выдвинул теорию об обратимости эклектических машин. Он предположил, что если на одну и туже машину подать электричество, то она станет работать как электродвигатель, а если ее роутер с помощью другой машины привести в движение ,то получиться генератор эклектического тока. А в 1987 году, бывшим членом комиссии испытывающей действие эклектического мотора Якоби доказал теорию обратимости эклектической машины.

История создания генератора

Братья Пиксин, работающие техниками в Париже, основываясь на знаниях о явлении электромагнитной индукции, создали первый генератор электрического тока. Работа этого генератора основывалась на вращении тяжелого постоянного магнита, с помощью которого возникал переменный ток в двух неподвижно укрепленных вблизи полюсов проволочных катушек. Пользоваться этим генератором было крайне неудобно. В генератор было установлено устройство по выпрямлению тока. В дальнейшем для повышения мощности электрической машины братья увеличили число катушек и магнитов. В результате данного изобретения была в 1843 году построена машина, получившая название генератор Эмиля Штерера. Особенностью данной машины были шесть катушек, которые вращались вокруг вертикальной оси и три стальных подвижных магнита. До 1851 на первом этапе развития электрогенераторов магнитное поле получали при использовании постоянных магнитов.

Вторым этапом 1851-1867 гг. было создание генераторов, используемых электромагниты вместо постоянных магнитов. Что позволило увеличить мощность электрической машины.

.Подобная машина была создана англичанином Генри Уальдом в 1863 г. В ходе эксплуатации данного вида генератора выяснилась уникальная возможность. Генераторы, вырабатывая электричество для потребителя, могли одновременно снабжать током и свои электромагниты. Как выяснилось, это возможно благодаря остаточному магнетизму, сохраняющемуся в сердечнике электромагнита даже после выключения тока. А значит, генератор с самовозбуждением может давать ток при запуске из состояния покоя. Основываясь на данном открытии, в 1866-1867гг изобретатели в разных уголках мира получили патенты на самовозбуждающиеся генераторы.

История создания генератора

В 1870 году бельгийцем Зеноб Граммом был создан генератор, использовавший принцип самовозбуждения, а также был усовершенствован якорь, изобретенный Пачинотти в 1860 году. Данный генератор получил применение во многих областях промышленности.

В 1873 году на Венской международной выставке была произведена следующая демонстрация. Две одинаковые машины были соединены между собой километровыми проводами. Первая машина, служившая генератором электроэнергии, приводилась двигателем внутреннего сгорания в движение. Вторая являлась источником питания для насоса, получив по проводам электричество от первой. Это стало наглядной демонстрацией открытой Ленцем обратимости эклектических машин и легло в основу передачи энергии на расстояние.

Электрическая индукция или эффект трибоэлектрический, основанный на возникновении заряда, возникающий в следствии механического контакта двух диэлектриков, являются механизмом для выработки заряда.

Электрические генераторы, имеющие низкую мощность, имели низкую эффективность и проблемы с изоляцией так и никогда не получили масштабного использования в промышленности. Дожившие до нашего времени эклектические машины — это электрофорная машина, а также генератор Ваан де Графа.

Источник