Un appareil appelé générateur courant électrique, il faut rappeler au moins un peu la loi de l'induction électromagnétique. C'est grâce à lui que l'humanité jouit librement de tous les bienfaits de la civilisation.
Le principe de fonctionnement d'un générateur DC et AC utilisant la rotation
La loi de l'induction électromagnétique stipule que dans tout conducteur fermé, l'amplitude de la force électromotrice induite est directement proportionnelle au taux de variation du flux magnétique.
Lorsque le champ magnétique généré par l'aimant permanent tourne avec une stabilité vitesse angulaire autour de l'axe, une force électromotrice est excitée dans le bâti. Les côtés verticaux du cadre sont actifs et les côtés horizontaux sont inactifs. Ceci est déterminé par les côtés qui coupent les lignes de champ magnétique dans un circuit particulier. Dans ce cas, dans chacun des côtés, sa propre force électromotrice est excitée, qui est directement proportionnelle à l'induction magnétique (B), à la longueur du côté (L) et à la vitesse linéaire du champ magnétique (v) :
E1 = B * L * v * sin (w * t)
E2 = B * L * v * sin (w * t + π) = - B * L * v * sin (w * t)
La force électromotrice résultante est doublée, c'est-à-dire : E = E1-E2 = 2 * B * L * v * sin (w * t), car E1 et E2 agissent en accord l'un avec l'autre.
L'affichage graphique de la force électromotrice résultante est une sinusoïde. Ce - courant alternatif... Obtenir D.C., il est nécessaire d'amener les contacts des côtés de travail du châssis non aux bagues collectrices, mais aux demi-anneaux, la tension électrique sera redressée.
Le principe de fonctionnement d'un générateur à courant continu utilisant l'énergie chimique
Les systèmes qui convertissent l'énergie chimique en énergie électrique sont appelés sources de courant chimique (CPS). Il est primaire et secondaire. Les HIT primaires ne sont pas capables de se recharger - ce sont des batteries, les HIT secondaires sont capables - ce sont des batteries.
Au cours des 20 dernières années, il y a eu une fureur dans le domaine du HIT. Il s'agit de la création de batteries lithium-ion. Leur principe de fonctionnement est similaire à celui d'une chaise à bascule : les ions lithium sont transférés de la cathode à l'anode, puis de l'anode à la cathode.
Une source d'énergie chimique ne peut fonctionner que lorsque les éléments suivants sont présents :
1) Électrodes (cathode et anode).
2) Électrolyte.
3) Circuit externe.
La différence de potentiel entre les électrodes est appelée force électromotrice. HIT génère de l'énergie électrique dans le circuit externe car avec son aide un processus redox a lieu, espacé. L'oxydation de l'agent réducteur se produit au niveau de l'anode chargée négativement. Des électrons sont formés, qui sont transférés vers le circuit externe et dirigés vers la cathode chargée positivement. C'est là que l'oxydant est réduit à l'aide de ces électrons. V
Le but principal du générateur est de convertir l'énergie du transporteur en électricité. Le principe de fonctionnement d'un générateur électrique est quasiment le même que celui de votre voiture fonctionnant au carburant. Le processus semble extrêmement simple jusqu'à ce que vous commenciez à entrer dans les détails.
Un générateur, comme une voiture, a un moteur qui fonctionne avec l'un des combustibles fossiles : essence, Gas-oil ou gaz. Une fois que le carburant est injecté dans le cylindre, il commence à brûler et se transforme en un mélange gazeux en expansion rapide, qui pousse le piston vers le haut. Lorsque le piston bouge, le vilebrequin qui lui est attaché commence à bouger. Ce dernier, à son tour, fait tourner l'arbre d'entraînement.
Pour faire tourner le vilebrequin avec plus vite, plusieurs pistons peuvent être utilisés. En conséquence, vous recevrez haute puissanceà la sortie. Ce paramètre est généralement marqué dans caractéristiques techniques moteur que le nombre de cylindres.
Lorsque le vilebrequin tourne, il est temps de considérer le processus de conversion de l'énergie mécanique en énergie électrique. Il est basé sur la loi physique formulée par Michael Faraday et Joseph Henry. La loi révèle l'essence de la question du fonctionnement d'un générateur électrique.
Cette loi dit : si une boucle conductrice tourne dans un champ magnétique constant, alors une différence de potentiel (force ou tension électromotrice) apparaît dans la boucle. Et lorsqu'une tension se produit dans le circuit, un courant électrique commence à le traverser.
Principaux composants du générateur
Il se compose de deux éléments fondamentaux : un stator et un rotor.
Le stator est une partie fixe de l'appareil. Il se compose de trois enroulements de cuivre, dont chacun est disposé autour d'un noyau réalisé sous la forme d'un ensemble de plaques d'acier électrique doux. De l'acier doux est nécessaire pour améliorer et concentrer le champ magnétique dans les enroulements du stator.
La deuxième partie, tournante grâce à vilebrequin, appelé rotor ou ancre. Il contient un mécanisme pour créer un champ magnétique lorsqu'il tourne. Pour les petits générateurs, ce mécanisme est constitué d'aimants permanents, et pour les gros générateurs, il s'agit d'une structure basée sur le principe de l'induction électromagnétique (de tels dispositifs sont également appelés brushless).
Régulation de tension
Un autre élément important est le régulateur de tension. Il permet de réguler la tension et de la stabiliser lorsque la vitesse et la charge changent en contrôlant le courant d'excitation.
Ce processus se déroule comme suit : une partie de la tension de sortie du générateur est fournie à l'enroulement d'excitation par des redresseurs qui convertissent le courant alternatif en courant continu. Ensuite, ce courant continu augmente ou diminue le champ magnétique global généré par le rotor. Cet ajustement améliore la productivité et niveau requis tension de sortie.
Cependant, le processus prend un certain temps, pendant lequel la tension de sortie du générateur atteint la valeur requise. Avec une forte augmentation des charges, les régulateurs de tension aideront à éviter les creux de tension et à assurer un fonctionnement stable du générateur.
Systèmes de refroidissement de générateur
Il existe deux types de systèmes de refroidissement : à air et à liquide.
Système refroidissement par air est une installation d'un ventilateur et d'un radiateur qui dissipe la chaleur. L'élément principal refroidissement liquide est un réfrigérant qui circule dans les tuyaux, absorbant la chaleur.
Le fonctionnement correct et ininterrompu de ce système vous aidera à éviter la surchauffe du générateur électrique et sa défaillance ultérieure. Par conséquent, il est nécessaire de vérifier régulièrement le fonctionnement du système de refroidissement.
Tous les éléments ci-dessus sont essentiels pour tout générateur. Souvent, ils sont livrés avec les composants suivants tout aussi importants : batteries rechargeables pour démarreur et panneau de commande pour une utilisation facile.
Il semblerait, pourquoi avez-vous besoin de connaître le principe de fonctionnement, si vous pouvez simplement remplacer le générateur ou l'envoyer en réparation? De notre point de vue, il y a au moins deux raisons à cela.
Tout d'abord, pour déterminer correctement quelle partie du "circuit" est défectueuse - le générateur lui-même ou autre chose. Il ne s'agit peut-être pas de lui, mais de la fixation peu fiable des bornes et autres?
Deuxièmement, connaissant la structure et le fonctionnement de tel ou tel produit, vous pouvez souvent effectuer vous-même les réparations, sans perdre de temps à chercher des "spécialistes" ou un magasin.
Il nous semble qu'une telle introduction suscitera un certain intérêt pour cet article, d'autant plus que nous n'allons pas "charger" le lecteur de théorie entrecoupée de nombreuses formules, mais envisager la question sous une forme simplifiée, en fonction de ce qui peut nous être utile. en pratique.
Ce nom - - désigne tout appareil qui en convertit une autre forme en énergie électrique (thermique, mécanique, etc.). Mais le plus souvent, la plupart d'entre nous, en particulier les propriétaires de voitures et de biens immobiliers de banlieue, sont confrontés à des produits dont le "primaire" est l'énergie mécanique.
Presque tout le monde a vu les modèles de générateurs électriques montrés sur la photo, et beaucoup les ont (individuellement ou dans le cadre d'autres appareils) dans leur propriété personnelle.
Éléments principaux
- Stator (système magnétique enfermé dans un boîtier moulé).
- Rotor (un système de conducteurs spécialement enroulés).
- Collecteur de courant - un collecteur et des balais (graphite), qui «en retirent» la tension, puis pénètrent dans le circuit électrique (par exemple, une voiture). Soit dit en passant, certains modèles manquent de brosses.
De tels dispositifs utilisent l'effet d'auto-induction. En termes simples, il s'agit de l'apparition d'un courant électrique dans un conducteur situé dans un champ tournant électromagnétique. Bien qu'il existe d'autres options - par exemple, le système magnétique est stationnaire et le "cadre" lui-même tourne. V générateurs de voiture Le stator et le rotor ont tous deux leurs propres enroulements.
Il suffit de regarder les images ci-dessous, et non seulement les années scolaires sont immédiatement rappelées, mais aussi quelque chose d'autre qui a été entendu à un moment donné dans les cours de physique.
En pratique, ça se fait comme ça. La partie fixe du produit est le stator, qui est fixé de manière rigide. À l'intérieur se trouve un rotor entraîné par une sorte de moteur. Il peut y être connecté soit "rigidement" (se reposer sur son axe), soit au moyen d'un entraînement par courroie.
La solution d'ingénierie appliquée dépend en grande partie du type de courant à obtenir du générateur - alternatif (comme dans les systèmes d'alimentation autonomes pour les installations résidentielles ou industrielles) ou constant.
Qu'est-ce que nous gagnons des connaissances générales acquises sur le principe de fonctionnement d'un générateur électrique, pourquoi cela peut-il être nécessaire?
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