Двигатель и генератор: Генератор и двигатель — чем они отличаются – Мотор-генератор — Википедия

Содержание

Генератор и двигатель — чем они отличаются

Все электрические машины функционируют в соответствии с законом электромагнитной индукции, а также с законом взаимодействия проводника с током и магнитного поля.

Электрические машины по типу питания подразделяются на машины постоянного и переменного тока. Постоянный ток создается за счет источников бесперебойного питания. Для машин постоянного тока характерно свойство обратимости. Это означает, что они способны работать как в двигательном, так и в генераторном режиме. Данное обстоятельство можно объяснить с точки зрения аналогичных явлений в работе обеих машин. Более детально конструктивные особенности двигателя и генератора рассмотрим далее.

Двигатель

Двигатель предназначен для преобразования электрической энергии в механическую. В промышленном производстве двигатели применяются в качестве приводов на станках и прочих механизмах, являющихся частью технологических процессов. Также двигатели используются в бытовых приборах, к примеру, в стиральной машине.

Электродвигатель постоянного тока

Электродвигатель постоянного тока

При нахождении в магнитном поле проводника в виде замкнутой рамки, силы, которые приложены к рамке, приведут данный проводник к вращению. В таком случае, речь будет идти о простейшем двигателе.

Как было указано ранее, работа двигателя постоянного тока осуществляется от источников бесперебойного питания, к примеру, от аккумуляторной батареи, блока питания. У двигателя имеется обмотка возбуждения. В зависимости от ее подключения, различают двигатели с независимым и самовозбуждением, которое, в свою очередь, может быть последовательным, параллельным и смешанным.

Подключение двигателя переменного тока производится от электрической сети. Исходя из принципа работы, двигатели подразделяются на синхронные и асинхронные.

Асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель

Главным отличием синхронного двигателя является наличие обмотки на вращающемся роторе, а также имеющийся щеточный механизм, служащий для подведения тока на обмотки. Вращение ротора осуществляется синхронно вращению магнитного поля статора. Отсюда двигатель имеет такое название.

В асинхронном двигателе важным условием является то, что вращение ротора должно быть медленнее вращения магнитного поля. При несоблюдении данного требования наведение электродвижущей силы и возникновение электротока в роторе оказывается невозможным.

Асинхронные двигатели применяются чаще, однако у них имеется один значительный недостаток – без изменения частоты тока невозможно регулирование скорости вращения вала. Данное условие не позволяет достичь вращения с постоянной частотой. Также значительным недостатком является ограничение по максимальной скорости вращения (

3000 об./мин.).

В случаях необходимости достижения постоянной скорости вращения вала, возможности ее регулирования, а также достижения скорости вращения, превышающей максимально возможную для асинхронных двигателей, применяют синхронные двигатели.

Генератор

Проводник, перемещаясь между двумя магнитными полюсами, способствует возникновению электродвижущей силы. Когда проводник замыкают, то при воздействии электродвижущей силы в нем возникает ток. На данном явлении основывается действие электрического генератора.

Генератор переменного тока

Генератор переменного тока

Генератор способен вырабатывать электрическую энергию из тепловой или химической энергии. Однако наиболее широкое распространение получили генераторы, преобразующие механическую энергию в электрическую.

Основные составные элементы генератора постоянного тока:

  • Якорь, выступающий в качестве ротора.
  • Статор, на котором располагается катушка возбуждения.
  • Корпус.
  • Магнитные полюса.
  • Коллекторный узел и щетки.

Генераторы постоянного тока используются не так часто. Основные сферы их применения: электрический транспорт, сварочные инверторы, а также ветроустановки.

Генератор постоянного тока

Генератор постоянного тока

Генератор переменного тока имеет схожую конструкцию с генератором постоянного тока, но отличается строением коллекторного узла и обмотками на роторе.

Схема генератора переменного тока

Схема генератора переменного тока

Так же как и в случае с двигателями, генераторы могут быть синхронными и асинхронными. Разница между данными генераторами заключается в строении ротора. У синхронного генератора катушки индуктивности расположены на роторе, а у асинхронного генератора для расположения обмотки на валу имеются специальные пазы.

Синхронные генераторы применяют, когда необходима выдача тока с высокой пусковой мощностью на короткий промежуток времени, с превышением номинальной. Применение асинхронных генераторов больше предусмотрено в быту, для энергетического снабжения бытовых приборов, а также для освещения, так как электрическая энергия, вырабатывается практически без искажений.

Чем отличается генератор от двигателя?

Подводя итог, важно отметить, что функционирование двигателей и генераторов основано на общем принципе электромагнитной индукции. Конструкция данных электрических машин аналогична, однако имеется различие в конфигурации ротора.

Главным же отличием является функциональное назначение генератора и двигателя: двигатель вырабатывает механическую энергию, потребляя электрическую, а генератор наоборот вырабатывает электрическую энергию, потребляя механическую, либо другой вид энергии.

Двигатель и геренатор

Система генератор двигатель постоянного тока

Ранее наиболее доступным источником электрической энергии были сети постоянного тока неизменного напряжения. Такие системы обычно ограничивались крупными промышленными городами. Соответственно промышленность в качестве приводных электродвигателей использовала только машины постоянного тока.

Регулирование скорости вращения таких машин осуществлялось по потоку возбуждения. Это вызывало большое количество проблем, связанных с коммутацией и соответственно скорым выходом из строя коллекторного узла. Это обуславливалось тем, что ток якоря существенно больше тока возбуждения и его регулирование (тогда в качестве регулирующего устройства применялись резисторы) вызывало большие потери мощности, а также тем, что процессы коммутации в коллекторном узле на то время были очень плохо изучены. Поэтому большинство таких электродвигателей работало без регулирования параметров. Схема  установки:

Регулирование скорости ДПТ НВ изменением возбуждения

Но с развитием промышленных технологий автоматически росли и требования к электроприводам, все больше исследований проводилось в этой области. Значительных успехов при решении проблем процессов коммутации достигли благодаря новым конструкциям обмоток дополнительных и главных полюсов. Но это не решало проблему управления двигателем постоянного тока.

Довольно большим прорывом в области данного рода электропривода стало появление на свет в 1890-е годы системы генератор – двигатель или системы Леонардо. Схема показана ниже:

Система генератор-двигатель с приводным двигателем постоянного тока

В данной системе питание якоря электродвигателя производится напрямую от генератора без каких либо преобразовательных устройств. Приводной двигатель генератора вращается с постоянной скорость ω = const. Регулирование выходного напряжения генератора производится изменением потока возбуждения генератора, при этом не возникает проблем в коммутирующем узле (коллекторе). Это связано с тем, что коэффициент пульсаций генератор и двигателя как правило не отличаются или отличаются не существенно. Данная система позволяет регулировать напряжения якоря двигателя от 0 до U

max.

Если двигатель работает с постоянной мощностью Р = const, то регулируют только ток возбуждения машины, а если с постоянным моментом М = const, то регулируют только напряжение и ток якоря. Включения электроприводов по такой схеме впервые обеспечило широкий диапазон и большую точность (на то время) регулирования координат при этом процессы коммутации происходят довольно надежно. Характеристики такой системы:

Регилорование в системе генератор-двигатель момента и мощности

Также прогресс не обходил и машины переменного тока и системы производства, распределения и преобразования электрической энергии переменного напряжения. Усовершенствованные двигатели переменного напряжения стали активно применяться на производстве в качестве нерегулируемых электроприводов. Они привлекали проектировщиков все больше и больше своей простотой, относительно невысокой стоимость и меньшими (в сравнении с машинами постоянного напряжения) массогабаритными показателями. На строящихся заводах активно внедрялись системы электроснабжения переменного тока. Предприятия работающие на постоянном токе впоследствии были переведены на переменный. Впоследствии в качестве приводных двигателей для систем генератор – двигатель стали использовать машины переменного напряжения. Схема показана ниже:

Система генератор-двигатель с приводным двигателем переменного тока

В начале своего развития система генератор – двигатель не имела какого-то особенного конструктивного облика. Установка, сборка и монтаж производились в соответствии с предоставляемыми производственными площадями. В начале 1940 – х начали появляться модульные конструкции системы генератор – двигатель. Регулирующую аппаратуру, приводной двигатель и генератор стали объединять в общие блоки управления электроприводом.

Установка генератор – двигатель обладает следующими достоинствами:

  • Отсутствие пульсаций якорного тока;
  • Большие кратковременные перегрузки;
  • Регулирование скорости в обеих направления в любом допустимом диапазоне;
  • Рекуперация энергии в сеть при генераторном режиме работы электродвигателя;

Также есть и недостатки:

  • Очень высокие капитальные затраты;
  • Большие массогабаритные показатели;
  • Необходимость смазки вращающихся частей и их проверка;
  • При выходе из строя длительное время ремонта;
  • Очень низкий КПД, не выше 80%;

вечный двигатель у вас дома

Проблема оскудения запасов возобновляемых топливных ископаемых вызывает все большую обеспокоенность ученых. Человечество, искренне полагавшее, что природа – это не храм, а мастерская, вплотную подошло к проблеме дефицита энергоресурсов. Пока одни стремятся расширить географию поиска нефти и угля, другие ищут способ перехода на бестопливные движки, работающие по принципу магнитной индукции. Но всевозможные моторы Дудышева, Минато и Джонсона, получившие имена своих разработчиков, не выдерживают строгую проверку, демонстрируя низкий КПД или незначительную мощность. На фоне перечисленных открытий выгодно выделяется генератор Адамса, сочетающий в себе сравнительно высокую эффективность и простую конструкцию. Настолько простую, что домашние умельцы смогут легко собрать устройство из подручных материалов и своими глазами убедиться в его работоспособности.

<p>Проблема оскудения запасов возобновляемых топливных ископаемых вызывает все большую обеспокоенность ученых. Человечество, искренне полагавшее, что природа – это не храм, а мастерская, вплотную подошло к проблеме дефицита энергоресурсов. Пока одни стремятся расширить географию поиска нефти и угля, другие ищут способ перехода на бестопливные движки, работающие по принципу магнитной индукции. Но всевозможные моторы Дудышева, Минато и Джонсона, получившие имена своих разработчиков, не выдерживают строгую проверку, демонстрируя низкий КПД или незначительную мощность. На фоне перечисленных открытий выгодно выделяется генератор Адамса, сочетающий в себе сравнительно высокую эффективность и простую конструкцию. Настолько простую, что домашние умельцы смогут легко собрать устройство из подручных материалов и своими глазами убедиться в его работоспособности.</p> <p><img src="https://i4.imageban.ru/out/2019/11/27/7125a17237c3f247218a829224ca07e5.jpg" alt="" title="адамс1.jpg" width="1280" height="720" /></p> <h3>Бестопливный генератор Адамса: просто о сложном</h3> <p>Принцип, положенный в основу действия вечного двигателя Адамса, основан на получении индукционного тока из свободной энергии без необходимости использования топливных ресурсов. Пройдя через цепь усовершенствований, такие устройства сегодня находят практическое применение в ряде областей:</p> <ul> <li>в автономном энергоснабжении жилых объектов;</li> <li>машиностроении;</li> <li>сельском хозяйстве и на лесозаготовительных предприятиях;</li> <li>авиастроении и космонавтике.</li> </ul> <p>Все перечисленные сферы деятельности объединяет невозможность использования традиционных энергоресурсов или чрезмерная дороговизна формирования их запасов. При этом альтернативные источники энергии – солнечный свет, <a href="https://altenergiya.ru/veter/vygoden-li-vetrogenerator-raschet-okupaemosti-ustrojstva-v-usloviyax-rossijskoj-dejstvitelnosti.html">энергия ветра</a>, гидроэнергетика – не дают требуемой мощности и оказываются здесь практически бесполезны.</p> <p>Мотор – генератор Адамса «Вега» имеет важную особенность. Он не требует приложения сил для постоянного движения вала. Это происходит в автоматическом режиме за счет импульса от преобразования кинетической и электромагнитной энергии. Таким образом, устройство может:</p> <ul> <li>без ограничений эксплуатироваться в условиях отсутствия электроэнергии на открытом и закрытом пространстве, не боясь действия осадков;</li> <li>работать без перерыва, давая необходимое количество электричества;</li> <li>эксплуатироваться без оглядки на экологические проблемы, т.к. не причиняет вреда человеку и окружающей среде;</li> <li>собираться самостоятельно;</li> <li>устанавливаться и использоваться в условиях дефицита свободного пространства;</li> <li>прослужить несколько десятков лет.</li> </ul> <p><img src="https://i1.imageban.ru/out/2019/11/27/d456412450a4912e59b1bbce2110edf8.jpg" alt="" title="генвега.jpg" width="720" height="405" /></p> <h3>Конструкция генератора</h3> <p>Устройство состоит из:</p> <ul> <li>Непосредственно генератора. Его роль выполняет герметичная цилиндрическая емкость, внутри которой под воздействием наружных катушек создается электромагнитное поле.</li> <li>Конвертера-преобразователя напряжения. Здесь происходит генерация тока путем преобразования магнитных импульсов.</li> <li><a href="https://altenergiya.ru/accumulator/batarei-luchshe-litiy-ionyh.html">Аккумуляторных батарей</a>, накапливающих выработанный заряд для его последующего расходования.</li> </ul> <p>Общая схема действия генератора – вращение подвижной части вследствие ее отталкивания от торцов электромагнитов по причине разности заряда. Многополюсный безредукторный генератор прямого вращения окружен магнитами, число которых подбирается расчетным путем в зависимости от необходимой мощности конструкции. Создание электромагнитного поля запускает вращение генератора вокруг собственной оси, давая КПД более 90%. Можно соединить сразу несколько генераторов в автономную электросистему с высокой суммарной мощностью. Согласно отзывам умельцев, сконструировавших прибор, такой мотор Адамса работоспособен и даже полезен, если использовать его как источник энергии для «небольших» потребителей.</p> <p><iframe src="//www.youtube.com/embed/sPD0ao5f96Y" width="560" height="314"></iframe></p> <h3>Как собрать генератор «Вега» своими руками</h3> <p>Чтобы собрать генератор Адамса «Вега» своими руками, необходимо найти или приобрести:</p> <ul> <li>Магниты одного размера – около 15 штук. От их величины зависит количество получаемой энергии. Поскольку прибор конструируется для бытовых нужд, достаточно магнитов размерами 3-5 см. Все они устанавливаются друг к другу стороной «+», что необходимо для создания индукционного поля.</li> <li>Медные провода.</li> <li>Готовые или самодельные катушки. Чтобы сэкономить время, лучше взять их из ненужных моторов небольшой мощности.</li> <li>Стальные листы для корпуса.</li> <li>Крепеж для деталей, которые должны быть надежно зафиксированы друг относительно друга.</li> </ul> <p><img src="https://i2.imageban.ru/out/2019/11/27/3568b05e81af7adfe297e33d9bd86d7b.jpg" alt="" title="генсхема.jpg" width="1140" height="596" /></p> <p>Работу нужно построить в такой последовательности:</p> <ul> <li>Закрепить линейный магнит на основании катушки, в которой заблаговременно высверливается отверстие под болтовое крепление.</li> <li>Намотать на катушку медные провода с изоляцией.</li> <li>Установить катушки на рамку так, чтобы в торцах остались зазоры для крепления основной детали.</li> </ul> <p>Проверить качество сборки можно, запустив вращение магнитов ручным усилием. Если тестер показал наличие напряжения на концах обмотки, механизм исправен. Конечно, запитать от него квартиру или дом не удастся, а вот зарядить телефон или подключить радиоприемник – реально.</p> <p><img src="https://i5.imageban.ru/out/2019/11/27/0e1717fdfce3f2023357ab3f45009946.jpg" alt="" title="генвега.jpg" width="720" height="405" /></p> <h3>Генераторы «Вега»</h3> <p>На основе изобретения Адамса налажено промышленное производство генераторов. Бренд «Вега» - один из самых популярных производителей. Несмотря на сравнительно высокую стоимость, модели пользуются повышенным спросом. Их отличают компактные размеры, бесшумная работа, гарантированная экологичность и безопасность для человека. В продаже представлены генераторы от 1,5 до 10 кВт, что позволяет выбрать мотор в зависимости от количества и мощности устройств-потребителей. Длительность работы моделей – приблизительно 20 лет. А вот аккумуляторы потребуется менять чаще: их хватает обычно на 3-4 года.</p>

Бестопливный генератор Адамса: просто о сложном

Принцип, положенный в основу действия вечного двигателя Адамса, основан на получении индукционного тока из свободной энергии без необходимости использования топливных ресурсов. Пройдя через цепь усовершенствований, такие устройства сегодня находят практическое применение в ряде областей:

  • в автономном энергоснабжении жилых объектов;
  • машиностроении;
  • сельском хозяйстве и на лесозаготовительных предприятиях;
  • авиастроении и космонавтике.

Все перечисленные сферы деятельности объединяет невозможность использования традиционных энергоресурсов или чрезмерная дороговизна формирования их запасов. При этом альтернативные источники энергии – солнечный свет, энергия ветра, гидроэнергетика – не дают требуемой мощности и оказываются здесь практически бесполезны.

Мотор – генератор Адамса «Вега» имеет важную особенность. Он не требует приложения сил для постоянного движения вала. Это происходит в автоматическом режиме за счет импульса от преобразования кинетической и электромагнитной энергии. Таким образом, устройство может:

  • без ограничений эксплуатироваться в условиях отсутствия электроэнергии на открытом и закрытом пространстве, не боясь действия осадков;
  • работать без перерыва, давая необходимое количество электричества;
  • эксплуатироваться без оглядки на экологические проблемы, т.к. не причиняет вреда человеку и окружающей среде;
  • собираться самостоятельно;
  • устанавливаться и использоваться в условиях дефицита свободного пространства;
  • прослужить несколько десятков лет.

Бестопливный генератор Адамса: просто о сложном

Конструкция генератора

Устройство состоит из:

  • Непосредственно генератора. Его роль выполняет герметичная цилиндрическая емкость, внутри которой под воздействием наружных катушек создается электромагнитное поле.
  • Конвертера-преобразователя напряжения. Здесь происходит генерация тока путем преобразования магнитных импульсов.
  • Аккумуляторных батарей, накапливающих выработанный заряд для его последующего расходования.

Общая схема действия генератора – вращение подвижной части вследствие ее отталкивания от торцов электромагнитов по причине разности заряда. Многополюсный безредукторный генератор прямого вращения окружен магнитами, число которых подбирается расчетным путем в зависимости от необходимой мощности конструкции. Создание электромагнитного поля запускает вращение генератора вокруг собственной оси, давая КПД более 90%. Можно соединить сразу несколько генераторов в автономную электросистему с высокой суммарной мощностью. Согласно отзывам умельцев, сконструировавших прибор, такой мотор Адамса работоспособен и даже полезен, если использовать его как источник энергии для «небольших» потребителей.

Как собрать генератор «Вега» своими руками

Чтобы собрать генератор Адамса «Вега» своими руками, необходимо найти или приобрести:

  • Магниты одного размера – около 15 штук. От их величины зависит количество получаемой энергии. Поскольку прибор конструируется для бытовых нужд, достаточно магнитов размерами 3-5 см. Все они устанавливаются друг к другу стороной «+», что необходимо для создания индукционного поля.
  • Медные провода.
  • Готовые или самодельные катушки. Чтобы сэкономить время, лучше взять их из ненужных моторов небольшой мощности.
  • Стальные листы для корпуса.
  • Крепеж для деталей, которые должны быть надежно зафиксированы друг относительно друга.

Как собрать генератор «Вега» своими руками

Работу нужно построить в такой последовательности:

  • Закрепить линейный магнит на основании катушки, в которой заблаговременно высверливается отверстие под болтовое крепление.
  • Намотать на катушку медные провода с изоляцией.
  • Установить катушки на рамку так, чтобы в торцах остались зазоры для крепления основной детали.

Проверить качество сборки можно, запустив вращение магнитов ручным усилием. Если тестер показал наличие напряжения на концах обмотки, механизм исправен. Конечно, запитать от него квартиру или дом не удастся, а вот зарядить телефон или подключить радиоприемник – реально.

Как собрать генератор «Вега» своими руками

Генераторы «Вега»

На основе изобретения Адамса налажено промышленное производство генераторов. Бренд «Вега» — один из самых популярных производителей. Несмотря на сравнительно высокую стоимость, модели пользуются повышенным спросом. Их отличают компактные размеры, бесшумная работа, гарантированная экологичность и безопасность для человека. В продаже представлены генераторы от 1,5 до 10 кВт, что позволяет выбрать мотор в зависимости от количества и мощности устройств-потребителей. Длительность работы моделей – приблизительно 20 лет. А вот аккумуляторы потребуется менять чаще: их хватает обычно на 3-4 года.

Чем отличается генератор от двигателя! Конкретно устройством?

Двигатели постоянного тока могут работать в генераторном режиме всегда. В электровозах и трамваях даже предусмотрен режим рекуперационного торможения. Он включается всегда когда разогнавшийся электровоз или трамвай тормозят, останавливаются. Т. е. устройством конструктивно не очень сильно отличаются. В двигателях переменного тока, в частности асинхронных, и генераторах переменного тока ситуация несколько иная. Они взаимонеобратимы.

мощностью. и напряжением на выходе

двигатель — вырабатывает энергию генератор — собирает энергию

двигатель- прибор преобразующий электрическую энергию в механическую генератор- прибор преобразующий механическую энергию в электрическую

Генератор генерирует, а двигатель двигает. Что здесь неясного.

Молодой человек, разность состоит в том что, генератор вырабатывает энергию, не обязательно электрическую, двигатель же потребляет в своей сущности энергию! Теперь разберемся с взаимно обратимостью (как асинхронный двигатель может работать в режиме генератора, так и синхронный генератор может работать в режиме двигателя, в первом случае нужен первичный двигатель, во втором источник постоянного тока или постоянные магниты, напряжение на генераторе) Что касается рекуперативного как Алексей говорит торможения, так здесь это не по вопросу совсем!

Теоретически-ничем. Наверное слышал, что они обратимы. Но это только теоретически .Любой генератор может работать двигателем, но он будет плохим двигателем. Любой двигатель может работать генератором, но он будет плохим генератором. Разница в деталях. Наиболее близкая обратимость у автомобильных коллекторных генераторов старого образца. Если подать на него напряжение, он будет вращаться и при хорошей мощности на валу. А теперь вопрос, Хоть раз видел, что б его использовали как двигатель? А современные автогенераторы? Ну-ка запусти их как двигатель… А ведь есть пятифазные автогенераторы. Обычный асинхронный двигатель может работать генератором трёхфазного напряжения. Для этого необходимо придать ротору обороты, превосходящие синхронную частоту вращения. Как это сделать? Все двигатели и генераторы рассчитываются и делаются на конкретный вид работы. Использование для другого вида-экономически не эффективно. Те же трамвайные двигатели использовать только как двигатели нерационально-они сделаны и для генерирования. Потому внешне иногда можно сказать, что это -двигатель, а это- генератор, А иногда невозможно найти разницу.

Электрический генератор — Википедия

Электрогенераторы в начале XX века. Гиндукушская ГЭС, на реке Мургаб, бывшая во время ввода в эксплуатацию мощнейшей в Российской империи. Сделано в Венгрии: Компания Ганц, 1909 год.[1] Фотография Прокудина-Горского, 1911 год. У этого термина существуют и другие значения, см. Генератор.

Электри́ческий генера́тор — устройство, в котором неэлектрические виды энергии (механическая, химическая, тепловая) преобразуются в электрическую энергию.

Динамо-машина Йедлика[править | править код]

В 1827 венгерский физик Аньош Иштван Йедлик начал экспериментировать с электромагнитными вращающимися устройствами, которые он называл электромагнитные самовращающиеся роторы. В прототипе его униполярного электродвигателя (был завершён между 1853 и 1856 годами) и стационарная, и вращающаяся части были электромагнитные. Он сформулировал концепцию динамо-машины по меньшей мере за 6 лет до Сименса и Уитстона, но не запатентовал изобретение, потому что думал, что он не первый, кто это сделал. Суть его идеи состояла в использовании вместо постоянных магнитов двух противоположно расположенных электромагнитов, которые создавали магнитное поле вокруг ротора. Изобретение Йедлика на десятилетия опередило его время.

Диск Фарадея[править | править код]

В 1831 году Майкл Фарадей открыл принцип работы электромагнитных генераторов. Принцип, позднее названный законом Фарадея, заключался в том, что разница потенциалов образовывалась между концами проводника, который двигался перпендикулярно магнитному полю. Он также построил первый электромагнитный генератор, названный «диском Фарадея», который являлся униполярным генератором, использовавшим медный диск, вращающийся между полюсами подковообразного магнита. Он вырабатывал небольшое постоянное напряжение и сильный ток.

Конструкция была несовершенна, потому что ток самозамыкался через участки диска, не находившиеся в магнитном поле. Паразитный ток ограничивал мощность, снимаемую с контактных проводов и вызывал бесполезный нагрев медного диска. Позднее в униполярных генераторах удалось решить эту проблему, расположив вокруг диска множество маленьких магнитов, распределённых по всему периметру диска, чтобы создать равномерное поле и ток только в одном направлении.

Другой недостаток состоял в том, что выходное напряжение было очень маленьким, потому что образовывался только один виток вокруг магнитного потока. Эксперименты показали, что используя много витков провода в катушке можно получить часто требовавшееся более высокое напряжение. Обмотки из проводов стали основной характерной чертой всех последующих разработок генераторов.

Однако, последние достижения (редкоземельные магниты), сделали возможными униполярные двигатели с магнитом на роторе, и должны внести много усовершенствований в старые конструкции.

Динамо-машина[править | править код]

Динамо-машины больше не используются для выработки электроэнергии из-за их размеров и сложности коммутаторов. Эта большая приводимая в действие ременной передачей сильноточная динамо-машина выдавала ток 310 ампер и напряжение 7 вольт или 2170 ватт, когда вращалась с частотой 1400 об/мин.

Динамо-машина стала первым электрическим генератором, способным вырабатывать мощность для промышленности. Её работа основана на законах электромагнетизма для преобразования механической энергии в пульсирующий постоянный ток. Постоянный ток вырабатывался благодаря использованию механического коммутатора. Первую динамо-машину построил Ипполит Пикси в 1832 году.

Пройдя ряд менее значимых открытий, динамо-машина стала прообразом, из которого появились дальнейшие изобретения, такие как двигатель постоянного тока, генератор переменного тока, синхронный двигатель, роторный преобразователь.

Динамо-машина состоит из статора, который создаёт постоянное магнитное поле, и набора обмоток, вращающихся в этом поле. На маленьких машинах постоянное магнитное поле могло создаваться с помощью постоянных магнитов, у крупных машин постоянное магнитное поле создаётся одним или несколькими электромагнитами, обмотки которых обычно называют обмотками возбуждения.

Большие мощные динамо-машины сейчас можно редко где увидеть, из-за большей универсальности использования переменного тока в сетях электропитания и электронных твердотельных преобразователей постоянного тока в переменный. Однако до того, как был открыт переменный ток, огромные динамо-машины, вырабатывающие постоянный ток, были единственной возможностью для выработки электроэнергии. Сейчас динамо-машины являются редкостью.

Обратимость электрических машин

Русский учёный Э. Х. Ленц ещё 1833 году указал на обратимость электрических машин: одна и та же машина может работать как электродвигатель, если её питать током, и может служить генератором электрического тока, если её ротор привести во вращение каким-либо двигателем, например паровой машиной. В 1838 году 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 1832 году парижскими техниками братьями Пиксин. Этим генератором трудно было пользоваться, так как приходилось вращать тяжёлый постоянный магнит, чтобы в двух проволочных катушках, укреплённых неподвижно вблизи его полюсов, возникал переменный электрический ток. Генератор был снабжён устройством для выпрямления тока. Стремясь повысить мощность электрических машин, изобретатели увеличивали число магнитов и катушек. Одной из таких машин, построенной в 1843 году, 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 1851 года) для получения магнитного поля применяли постоянные магниты. На втором этапе (1851—1867) 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 1863 году.

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 даёт ток и тогда, когда его запускают из состояния покоя. В 1866—1867 годах ряд изобретателей получили патенты на машины с самовозбуждением.

В 1870 году 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, изобретённый ещё в 1860 году А. Пачинотти.

В одной из первых машин Грамма кольцевой якорь, укреплённый 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 отводился с помощью металлических щёток, скользивших по поверхности коллектора. На Венской международной выставке в 1873 году демонстрировались две одинаковые машины Грамма, соединённые проводами длиной 1 километр. 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 принципов:

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.

Другие электрические генераторы, использующие вращение[править | править код]

Без коммутатора динамо-машина является примером генератора переменного тока. С электромеханическим коммутатором динамо-машина — классический генератор постоянного тока. Генератор переменного тока должен всегда иметь постоянную частоту вращения ротора и быть синхронизирован с другими генераторами в сети распределения электропитания. Генератор постоянного тока может работать при любой частоте ротора в допустимых для него пределах, но вырабатывает постоянный ток.

МГД генератор[править | править код]

Магнитогидродинамический генератор напрямую вырабатывает электроэнергию из энергии движущейся через магнитное поле плазмы или другой подобной проводящей среды (например, жидкого электролита) без использования вращающихся частей. Разработка генераторов этого типа началась потому, что на его выходе получаются высокотемпературные продукты сгорания, которые можно использовать для нагрева пара в парогазовых электростанциях и таким образом повысить общий КПД. МГД генератор является обратимым устройством, то есть может быть использован и как двигатель.

Электромеханические индукционные генераторы[править | править код]

Электромеханический генера́тор — это электрическая машина, в которой механическая работа преобразуется в электрическую энергию.

E=−dΦdt{\displaystyle E=-{\frac {d\Phi }{dt}}} — устанавливает связь между ЭДС и скоростью изменения магнитного потока Φ{\displaystyle \Phi } пронизывающего обмотку генератора.

Классификация электромеханических генераторов[править | править код]

  • По типу первичного двигателя:
  • По виду выходного электрического тока:
  • Вид соединения обмоток:
    • С включением обмоток звездой
    • С включением обмоток треугольником
  • По способу возбуждения
    • С возбуждением постоянными магнитами
    • С внешним возбуждением
    • С самовозбуждением
      • С последовательным возбуждением
      • С параллельным возбуждением
      • Со смешанным возбуждением

генератор — это… Что такое Мотор-генератор?


Мотор-генератор

Умформер (нем. Umformer, Электромашинный преобразователь) — электрическая машина для преобразования тока одной частоты в ток другой частоты. Например:

Чаще всего представляет собой электродвигатель, соединенный валом с генератором. В конструкцию также вводятся дополнительные устройства для стабилизации выходного напряжения и частоты.

Известны также умформеры с единым ротором, в которых обмотки разного рода тока разъединены. Обмотки постоянного тока выводятся на коллектор, а переменного — на контактные кольца.

Есть также машины с общими обмотками для разного рода тока.

Применения

Принцип действия умформера может применяться для преобразования:

  • рода тока
  • напряжения
  • частоты

Широко использовались в авиационной, танковой и ракетной технике СССР вплоть до 70-х годов, в частности, для питания ламповых устройств.

Умформеры использовались в системах электрического питания ЭВМ первого поколения.

Умформеры (мотор-генераторы) применялись в трамваях и троллейбусах с косвенной системой управления для получения низкого напряжения (24В), питающего цепи управления. В 80-х — 90-х годах были вытеснены статическими полупроводниковыми преобразователями на тиристорах (ТЗУ), а позже на транзисторах.

Достоинства и недостатки

К достоинствам можно отнести:

  • гальваническую развязку входной и выходной цепей
  • получение на выходе почти идеального синусоидального напряжения, без шумов, связанных с работой других потребителей сети
  • простоту устройства и его обслуживания
  • устойчивость к радиации
  • возможность получить на выходе трехфазное напряжение без какого-либо существенного усложнения конструкции
  • фильтрация бросков тока при резком изменении нагрузки и кратковременном отключении питающего напряжения за счет инерции ротора
  • высокий КПД преобразования, достигающий 97-98%.

Недостатки:

  • сравнительно низкий ресурс, в связи с наличием движущихся частей
  • высокая масса и стоимость за счет материалоёмкости конструкции
  • вибрация и шум
  • необходимость технического обслуживания (смазка подшипников, чистка коллекторов, замена щеток в коллекторных машинах)

В настоящее время

В настоящее время вытеснен из мобильных применений твердотельными преобразователями, а также более широким использованием низковольтной аппаратуры. По-прежнему выгодно применение в промышленности и энергетике для преобразования сравнительно больших мощностей. Перспективно применение умформеров на основе асинхронизированных синхронных машин для передачи мощностей между сетями 50 и 60 Гц.

Ссылки

Внешний вид

Wikimedia Foundation. 2010.

Синонимы:
  • Мотоо Кимура
  • Мотор

Смотреть что такое «Мотор-генератор» в других словарях:

  • МОТОР-ГЕНЕРАТОР — агрегат, служащий для преобразования переменного тока в постоянный или обратно. М. г. состоит из двух электр. машин, соединенных механически: одной переменного тока и другой постоянного. Если первую машину присоединить к сети переменного тока, то …   Технический железнодорожный словарь

  • мотор-генератор — мотор генератор, мотор генератора …   Орфографический словарь-справочник

  • МОТОР-ГЕНЕРАТОР — (Motor generator) см. Двигатель генератор. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 …   Морской словарь

  • мотор-генератор — агрегат для преобразования одного вида электрического тока в другой или для преобразования постоянного тока одного напряжения в постоянный ток другою напряжения, состоит из соединённых муфтой электромотора переменного тока с динамо машиной… …   Словарь иностранных слов русского языка

  • мотор-генератор — сущ., кол во синонимов: 1 • агрегат (34) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 …   Словарь синонимов

  • МОТОР-ГЕНЕРАТОР — см. Двигатель генераторный агрегат …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • мотор-генератор — мото/р генера/тор, мото/р генера/тора …   Слитно. Раздельно. Через дефис.

  • Генератор-двигатель — (нем. Umformer, умформер, электромашинный преобразователь)  электрическая машина для преобразования электрической энергии из одной ее формы в другую. Например: преобразование постоянного электрического тока в переменный, как правило,… …   Википедия

  • генератор (волн редуктора) — (39) Узел волнового редуктора для создания движущихся зон зацепления гибкого колеса с жестким колесом. [ГОСТ Р 50370 92] Тематики редукторы и мотор редукторы Обобщающие термины узлы редуктора …   Справочник технического переводчика

  • электродвигатель-генератор — мотор генератор — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом Синонимы мотор генератор EN motor generator …   Справочник технического переводчика


Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о