Типы и принцип действия генераторов электрического тока

Устройство под названием «генератор электрического тока» известно большинству потребителей по сведениям, получаемым из популярных источников. Они в основном касаются мощных электрических машин, вырабатывающих энергию на гидроэлектростанциях. Однако помимо станционных агрегатов больших размеров промышленностью выпускаются компактные электромеханические генераторы, применяемые в качестве автономных устройств во всех сферах человеческой деятельности.

Принцип действия

Первые образцы электрогенераторов предназначались для работы в полевых условиях и на объектах, удаленных от промышленных центров. С их помощью удавалось запитать электросварочные аппараты или необходимое количество осветительных приборов. Со временем эти автономные устройства стали применяться в домах и других загородных строениях, что объяснялось таким распространенным явлением как нестабильное энергоснабжение. Особое распространение получили электрические генераторы в районах, удаленных от города, где отключение электричества считается рядовым явлением.

Электрогенератор – это устройство, способное преобразовывать тепловую энергию в электричество. Другое название – электромеханические индукционные генераторы. В качестве источника используются энергоносители, обладающие значительной теплоемкостью, достаточной для выделения нужного количества тепла. Это могут быть:

• дизельное топливо;
• традиционный бензин;
• природный газ или просто дрова.

Большое распространение получили генераторы, работающие на альтернативных источниках (без топлива). К ним относятся воздушные (ветряные), водяные, солнечные и термальные преобразователи энергии.

Принцип действия генераторов электричества основан на трансформации тепла, образовавшегося в результате сгорания топлива, в механическое вращение привода. За счет этого в них формируется электромагнитное поле, приводящее к возникновению ЭДС в катушках статора. Электрическая схема агрегата подобрана таким образом, чтобы на выходе получилось переменное напряжение нужного типа, величины и качества.

Виды генераторов

По классу используемого при работе энергоносителя (топлива) все известные генераторные устройства делятся на следующие виды:

• бензиновые;
• дизельные;
• газовые;
• дровяные агрегаты или работающие на водороде, например.

Первые два вида электрогенераторов привлекают пользователя тем, что в них используется готовый двигатель, работающий на соответствующем топливе и нуждающийся только в доработке приводной части. Дровяные, водородные и газовые образцы относятся к более сложным устройствам и отличаются невысоким КПД.

По степени автономности все выпускаемые промышленностью устройства делятся на стационарные и мобильные модели, а по типу получаемого на их выходе переменного тока – на однофазные и трехфазные. Согласно прямому назначению агрегатов известные типы электрогенераторных устройств подразделяются на основные и резервные, а по области применения – на бытовые и промышленные изделия.

Области применения и правила выбора

Область применения электрогенераторов распространяется на многие сферы деятельности человека, вынужденного использовать их как основные или вспомогательные источники. Типовой генератор электроэнергии применяется в следующих областях:

• при строительстве мостов, дамб, переправ и других строительных объектов, удаленных от магистральной линии электропередач;
• при проведении полевых работ, связанных с использованием электроэнергии и на дачах (в отсутствие централизованного энергоснабжения);
• на зимовках, полярных станциях, в охотничьих угодьях, а также в отдаленных воинских частях.

Генераторы бывают востребованы в частных домах и общественных строениях, располагающихся в сельской местности, где отключение электроснабжения происходит с завидной регулярностью.

При выборе фирменных генераторов важно учитывать следующие характеристики:

• вид энергоносителя (горючего материала);
• выходная мощность;
• способы охлаждения;
• наличие дополнительных функций.

Первый из этих показателей выбирается исходя из условий эксплуатации — удобства использования и хранения запасов горючего в жилом доме. Для городских квартир самый подходящий вариант – газовый генератор, для подключения которого достаточно оформить соответствующую подводку. Выходная мощность подбирается с учетом конкретных нужд: какие агрегаты предполагается подключать к источник. Таким же образом выбирается способ охлаждения оборудования, оптимально подходящий для агрегата с заявленной мощностью. Среди дополнительных функций устройств выделяются следующие возможности:

• регулировка выходного напряжения;
• получение постоянного (выпрямленного) тока;
• наличие резервных выходных клемм и реле-регулятора.

Перед походом в магазин также важно определиться с наличием в понравившейся модели отдельных приборов индикации, по которым удается контролировать уровень напряжения. Также следует учесть стоимость приобретаемого изделия, которая должна оправдываться получаемыми при его эксплуатации выгодами.

Бестопливные генераторы своими руками

Генераторы, работающие по принципу использования свободной энергии, с давних пор привлекали внимание многих естествоиспытателей. Разработкой бестопливных устройств занимались еще Тесла и другие знаменитые ученые. К настоящему времени придумано множество схем, работающих на различных энергетических принципах. Перечень этих приборов:

• аппарат Хендершота;
• генераторы Романова, Тариеля Канападзе и Адамса;
• устройства Смита и Бедини.

Самостоятельную сборку такого генератора удобнее всего рассмотреть на примере макета Адамса.

Подготовительные операции

Чтобы собрать устройство своими руками, потребуется подготовить множество исходных деталей:

• магниты;
• медные проводники;
• две катушки;
• листовая сталь (как средство для изготовления корпуса устройства);
• болты, шайбы и шурупы.

Магниты выбираются равными по величине и по возможности больших размеров. В этом случае индукционное поле получается мощнее, а энергии будет вырабатываться намного больше.

Плюсовой полюс одного магнита при сборе генератора устанавливается строго напротив другого тоже плюсового.

Медные проводники подбираются таким образом, чтобы их сечение составляло порядка 1,25 мм. На их основе наматываются две катушки, которые иногда берутся от старых двигателей подходящего размера. При самостоятельной намотке внимательно следят за тем, чтобы витки ложились ровно в ряд впритирку один к другому. Вспомогательные детали потребуются для крепежа отдельных элементов сборного устройства.

Сборка

Порядок сборки самодельного генератора:

1. В магнитах просверливаются отверстия для крепления на катушках.
2. Они поочередно фиксируются на каркасах болтами.
3. Катушки с магнитами крепятся на заранее сваренной металлической раме таким образом, чтобы между их плоскостями оставался небольшой зазор.

Наличие зазора позволит магнитам свободно вращаться.

На этой стадии сборки агрегат уже готов к проверке. Для ее проведения достаточно вручную несколько раз провернуть магниты вокруг своей оси. При условии правильно собранной конструкции на концах закрепленных на раме обмоток появится напряжение.

Рассмотренное самодельное устройство представляет собой простейший образец генератора свободной энергии, предназначенный для демонстрационных целей. На его основе после соответствующей доработки собирается полноценное устройство, способное вырабатывать электроэнергию для освещения загородного дома или дачи. Тем, кто не желает заниматься сборкой самодельной конструкции, лучше приобрести готовое изделие от проверенных производителей.