Синхронный генератор переменного тока

Определения синхронного генератора переменного тока или альтернатора таится в самом названии генератора. Синхронный генератор – это, по сути, электрическая машина, которая вырабатывает переменную электроэнергию. Это тот тип генератора, который преобразовывает механическую энергию в электрическую энергию переменного тока. Также он известен под названием синхронный генератор переменного тока.

История

Первыми, кто концептуально объяснил принцип работы генератора переменного тока, были Майкл Фарадей и Ипполит Пикси. Майкл Фарадей разработал принцип вращательного прямоугольного движения проводника внутри магнитного поля, с целью выработки переменного тока по внешнему статическому контуру. После этого, в 1886 году, Джеймс Эдвард Генри Гордон разработал и создал первую полезную экспериментальную модель генератора. Через некоторое время, Лорд Кельвин и Себастьян Ферранти также разработали модель синхронного генератора, производившего переменный ток частотой между 100 и 300 герц. В 1891 году Никола Тесла разработал коммерческую модель альтернатора, который действовал на частоте около 15 КГц. После 1891 года, были изобретены многофазные альтернаторы.

Применение генератора переменного тока

У современных автомобилей питание для их электрических систем поступает от генератора переменного тока. Раньше для этого использовались генераторы постоянного тока или динамо-машины, но с изобретением альтернатора, генератор постоянного тока был заменён на более прочный и легкий генератор переменного тока. Несмотря на то, что питание для электрической системы автомобилей поступает, как правило, в виде переменного тока, всё же альтернатор с диодным выпрямителем будет лучшей заменой генератору постоянного тока, хотя бы потому, что у альтернатора система коммутации более упрощена.

Тепловозы с электрической передачей также используют генератор переменного тока. Фактически, двигатель тепловоза это не что иное, как альтернатор, приводимый от дизельного двигателя. Переменный ток, вырабатываемый генератором данного типа, преобразовывается с помощью интегральных выпрямителей на кремниевых диодах в переменный, который уже питает все тяговые электродвигатели постоянного тока, ответственные за приведения тепловоза в движение.

Генератор переменного тока также используют и для морских суден, а принцип использования тот же, как и в случае с тепловозом с электрической передачей. Синхронные генераторы, которые используют для морских суден, это специально сконструированы с соответствующими улучшениями электродвигатели, способные работать в условиях воздействия соленой воды. Типичная выходная мощность судового генератора переменного тока составляет 12 или 24 вольт. Чтобы выработать большую мощность для больших суден, используют более одного генератора. Двигательная система морских суден работает следующим образом: генератор вырабатывает мощность, которую сначала выпрямляют, а потом используют для подзарядки стартерных и вспомогательных аккумуляторов питания электродвигателя судна.

Типы генераторов

Альтернаторы или синхронные генераторы можно классифицировать разными способами, в зависимости от способа их применения и конструкции. Согласно способу применения эти машины можно классифицировать следующим образом:

1. автомобильный генератор – используется в современных автомобилях;
2. генератор тепловоза с электрической передачей – используется в дизель-электрических моторвагонных поездах;
3. судовой генератор – используется на морских суднах;
4. бесщёточный генератор – используется на электростанциях, как главный источник электропитания;
5. высокочастотный генератор – используется для передачи данных в диапазоне низких радиочастот.

Генераторы переменного тока можно разделить многими способами, но, согласно их конструкции, мы обсудим только два основных типа генератора, а именно:

1) явнополюсный генератор переменного тока

Он используется как низко- и среднеоборотный генератор переменного тока. Он имеет большое количество выступающих полюсов, сердечники которых закреплены болтами или соединением типа «ласточкин хвост» на чугунном или стальном магнитном колесе большого сечения с хорошими магнитными качествами. Генераторы такого типа характеризируются большим диаметром и небольшой осевой длиной. Вид у них, как у большого колеса, а используют их в основном для тихоходных гидротурбин, типу тех, которые применяют на гидроэлектростанциях.

2) глянцевитый цилиндрический генератор переменного тока

Он используется как паротурбогенератор переменного тока. Ротор данного генератора вращается с очень большой скоростью. Ротор состоит из глянцевитого цилиндра из кованой стали с промежуточно выфрезерованными по внешней периферии пазами, на которых размещены катушки возбуждения. Такие роторы разрабатывают главным образом для двух- или четырёхполярных паротурбогенераторов, частота вращения которых составляет 36000 или 1800 об-мин соответственно.