In der Elektrizitätsgeneration ist ein elektrischer Generator ein Gerät, das mechanische Energie zur elektrischen Energie umwandelt. Ein Generator zwingt elektrische Anklage (gewöhnlich getragen durch Elektronen), durch einen elektrischen Außenstromkreis zu fließen. Es ist einer Wasserpumpe analog, die Wasser veranlasst zu fließen (aber schafft Wasser nicht). Das Können, eine Erwiderung oder Turbinendampfmaschine, Wasser sein, das eine Turbine oder Wasserrad, ein innerer Verbrennungsmotor, eine Windturbine, eine Handkurbel, Druckluft oder jede andere Quelle der mechanischen Energie misslingt.

Die Rückkonvertierung der elektrischen Energie in die mechanische Energie wird durch einen elektrischen Motor getan, und Motoren und Generatoren haben viele Ähnlichkeiten. Viele Motoren können mechanisch gesteuert werden, Elektrizität zu erzeugen, und oft annehmbare Generatoren zu machen.

Historische Entwicklungen

Vor der Verbindung zwischen Magnetismus und Elektrizität wurde entdeckt, elektrostatische Generatoren wurden dass verwendete elektrostatische Grundsätze erfunden. Diese erzeugten sehr Hochspannungen und niedrige Ströme. Sie haben funktioniert, indem sie verwendet haben, elektrisch beladene Riemen, Teller und Platten bewegend, um Anklage zu einer hohen potenziellen Elektrode zu tragen. Die Anklage wurde mit jedem von zwei Mechanismen erzeugt:

• Elektrostatische Induktion
• Die triboelectric Wirkung, wo der Kontakt zwischen zwei Isolatoren sie beladen verlässt.

Wegen ihrer Wirkungslosigkeit und der Schwierigkeit, Maschinen zu isolieren, die sehr Hochspannungen erzeugen, hatten elektrostatische Generatoren niedrige Macht-Einschaltquoten und wurden für die Generation von gewerblich bedeutenden Mengen der elektrischen Macht nie verwendet. Die Wimshurst Maschine und der Generator von Van de Graaff sind Beispiele dieser Maschinen, die überlebt haben.

Der Dynamo von Jedlik

1827 hat ungarischer Anyos Jedlik angefangen, mit den elektromagnetischen rotierenden Geräten zu experimentieren, die er elektromagnetische Selbstrotoren genannt hat. Im Prototyp des einzelnen Pols elektrischer Starter (beendet zwischen 1852 und 1854) waren sowohl das stationäre als auch die Drehteile elektromagnetisch. Er hat das Konzept des Dynamos mindestens 6 Jahre vor Siemens und Wheatstone formuliert, aber hat es nicht patentiert, weil er gedacht hat, dass er nicht erst war, um das zu begreifen. Hauptsächlich ist das Konzept, dass statt dauerhafter Magnete zwei Elektromagneten gegenüber einander das magnetische Feld um den Rotor veranlassen. Es war auch die Entdeckung des Grundsatzes der Selbsterregung.

Die Platte von Faraday

In den Jahren 1831-1832 hat Michael Faraday den Betriebsgrundsatz von elektromagnetischen Generatoren entdeckt. Der Grundsatz, später genannt das Gesetz von Faraday, ist, dass eine elektromotorische Kraft in einem elektrischen Leiter erzeugt wird, der einen unterschiedlichen magnetischen Fluss umgibt. Er hat auch den ersten elektromagnetischen Generator, genannt die Platte von Faraday, einen Typ des homopolar Generators mit einer Kupferscheibe gebaut, die zwischen den Polen eines Hufeisen-Magnets rotiert. Es hat eine kleine Gleichstrom-Stromspannung erzeugt.

Dieses Design war wegen des Selbstannullierens von Gegenflüssen des Stroms in Gebieten nicht unter dem Einfluss des magnetischen Feldes ineffizient. Während Strom direkt unter der Magnet veranlasst wurde, würde der Strom umgekehrt in Gebieten außerhalb des Einflusses des magnetischen Feldes zirkulieren. Dieser Gegenfluss beschränkt die Macht-Produktion auf die Erholungsleitungen und veranlasst überflüssige Heizung der Kupferscheibe. Später würden Homopolar-Generatoren dieses Problem durch das Verwenden einer Reihe von um den Scheibe-Umfang eingeordneten Magneten beheben, um eine unveränderliche Feldwirkung in einer Richtung des aktuellen Flusses aufrechtzuerhalten.

Ein anderer Nachteil war, dass die Produktionsstromspannung, wegen des einzelnen aktuellen Pfads durch den magnetischen Fluss sehr niedrig war. Experimentatoren haben gefunden, dass das Verwenden vielfacher Umdrehungen der Leitung in einer Rolle höhere, nützlichere Stromspannungen erzeugen konnte. Da die Produktionsstromspannung zur Zahl von Umdrehungen proportional ist, konnten Generatoren leicht entworfen werden, um jede gewünschte Stromspannung durch das Verändern der Zahl von Umdrehungen zu erzeugen. Leitung windings ist eine grundlegende Eigenschaft aller nachfolgenden Generator-Designs geworden.

Dynamo

Der Dynamo war der erste elektrische Generator, der dazu fähig ist, Macht für die Industrie zu liefern. Der Dynamo verwendet elektromagnetische Grundsätze, um mechanische Folge in den pulsierten Gleichstrom durch den Gebrauch eines Umschalters umzuwandeln. Der erste Dynamo wurde von Hippolyte Pixii 1832 gebaut.

Durch eine Reihe von zufälligen Entdeckungen ist der Dynamo die Quelle von vielen späteren Erfindungen, einschließlich des Gleichstromes elektrischer Motor, der AC Wechselstromgenerator, der AC gleichzeitige Motor und der Drehkonverter geworden.

Eine Dynamo-Maschine besteht aus einer stationären Struktur, die ein unveränderliches magnetisches Feld und die eine Reihe des Drehens windings zur Verfügung stellt, die sich innerhalb dieses Feldes drehen. Auf kleinen Maschinen kann das unveränderliche magnetische Feld von einem oder mehr dauerhaften Magneten zur Verfügung gestellt werden; größere Maschinen haben das unveränderliche magnetische Feld, das durch einen oder mehr Elektromagneten zur Verfügung gestellt ist, die gewöhnlich Feldrollen genannt werden.

Große Energieerzeugungsdynamos werden jetzt wegen des jetzt fast universalen Gebrauches des Wechselstroms für den Macht-Vertrieb und festen Zustand elektronischer AC zur Gleichstrom-Macht-Konvertierung selten gesehen. Aber bevor die Grundsätze von AC entdeckt wurden, waren sehr große direkt-aktuelle Dynamos die einzigen Mittel der Energieerzeugung und des Vertriebs. Jetzt sind Energieerzeugungsdynamos größtenteils eine Wissbegierde.

Wechselstromgenerator

Ohne einen Umschalter wird ein Dynamo ein Wechselstromgenerator, der ein gleichzeitiger einzeln gefütterter Generator ist. Wenn verwendet, einen elektrischen Macht-Bratrost zu füttern, muss ein Wechselstromgenerator immer mit einer unveränderlichen Geschwindigkeit funktionieren, die zur elektrischen Frequenz des Macht-Bratrostes genau synchronisiert wird. Ein Gleichstrom-Generator kann mit jeder Geschwindigkeit innerhalb von mechanischen Grenzen, aber immer Produktionen direkter Strom funktionieren.

Typische Wechselstromgeneratoren verwenden ein rotierendes Feldwinden, das mit dem direkten Strom und einem stationären (Stator) aufgeregt ist, der sich windet, der Wechselstrom erzeugt. Da das Rotor-Feld nur einen winzigen Bruchteil der durch die Maschine erzeugten Macht verlangt, können die Bürsten für den Feldkontakt relativ klein sein. Im Fall von einem bürstenlosen Erreger werden keine Bürsten überhaupt verwendet, und die Rotor-Welle trägt Berichtiger, um das Hauptfeldwinden zu erregen.

Andere rotierende elektromagnetische Generatoren

Andere Typen von Generatoren solcher weil haben das asynchrone oder die Induktion einzeln Generator, den doppelt gefütterten Generator gefüttert, oder der bürstenlose Wunde-Rotor hat doppelt Generator gefüttert, vereinigen Sie dauerhafte Magnete oder Feld windings nicht, die ein unveränderliches magnetisches Feld, und infolgedessen gründen, Erfolg in der variablen Geschwindigkeit unveränderliche Frequenzanwendungen, wie Windturbinen oder andere erneuerbare Energietechnologien sehen.

Die volle Produktionsleistung jedes Generators kann mit der elektronischen Kontrolle optimiert werden, aber nur die doppelt gefütterten Generatoren oder der bürstenlose Wunde-Rotor haben doppelt gefressen Generator vereinigen elektronische Kontrolle mit Macht-Einschaltquoten, die wesentlich weniger sind als die Macht-Produktion des Generators unter der Kontrolle, eine Eigenschaft, die allein Kosten, Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeitsvorteile anbietet.

MHD Generator

Ein magnetohydrodynamic Generator direkt Extrakte elektrische Macht davon, heißes Benzin durch ein magnetisches Feld ohne den Gebrauch zu bewegen, elektromagnetische Maschinerie rotieren zu lassen. MHD Generatoren wurden ursprünglich entwickelt, weil die Produktion eines MHD Plasmagenerators eine Flamme, gut fähig ist, die Boiler eines Dampfkraftwerks zu heizen. Das erste praktische Design war der AVCO Mk. 25, entwickelt 1965. Die amerikanische Regierung hat wesentliche Entwicklung finanziell unterstützt, in einem 25 MW Demonstrationswerk 1987 kulminierend. In der Sowjetunion von 1972 bis zum Ende der 1980er Jahre war das MHD Werk U 25 in der regelmäßigen kommerziellen Operation auf dem Moskauer Macht-System mit einer Schätzung von 25 MW, das größte MHD Werk, das in der Welt damals gilt. MHD als ein Spitzezyklus bediente Generatoren sind zurzeit (2007) weniger effizient als Gasturbinen des vereinigten Zyklus.

Fachsprache

Die zwei Hauptrollen eines Generators oder Motors können entweder in mechanischen oder in elektrischen Begriffen beschrieben werden.

Mechanisch:

• Rotor: Der rotierende Teil einer elektrischen Maschine
• Stator: Der stationäre Teil einer elektrischen Maschine

Elektrisch:

• Armatur: Der Macht erzeugende Bestandteil einer elektrischen Maschine. In einem Generator, Wechselstromgenerator oder Dynamo die Armatur erzeugen windings den elektrischen Strom. Die Armatur kann entweder auf dem Rotor oder auf dem Statoren sein.
• Feld: Der magnetische Feldbestandteil einer elektrischen Maschine. Das magnetische Feld des Dynamos oder Wechselstromgenerators kann entweder durch Elektromagneten oder durch dauerhafte Magnete zur Verfügung gestellt werden, die entweder auf dem Rotor oder dem Statoren bestiegen sind.

Weil in den Feldstromkreis übertragene Macht viel weniger ist als im Armatur-Stromkreis, haben AC Generatoren fast immer das Feld, das sich auf dem Rotor und dem Statoren als das Armatur-Winden windet. Nur ein kleine Betrag des Feldstroms muss dem bewegenden Rotor mit Gleitringen übertragen werden. Direkte aktuelle Maschinen (Dynamos) verlangen, dass ein Umschalter auf der rotierenden Welle den durch die Armatur erzeugten Wechselstrom umwandelt, um Strom zu leiten, so ist das Armatur-Winden auf dem Rotor der Maschine.

Erregung

Ein elektrischer Generator oder elektrischer Motor, der Feldrollen aber nicht dauerhafte Magnete verwendet, verlangen, dass ein Strom in den Feldrollen für das Gerät da ist, um arbeitsfähig zu sein. Wenn die Feldrollen nicht angetrieben werden, kann der Rotor in einem Generator spinnen, ohne jede verwendbare elektrische Energie zu erzeugen, während der Rotor eines Motors überhaupt nicht spinnen kann.

Kleinere Generatoren sind manchmal selbstaufgeregt, was bedeutet, dass die Feldrollen durch den Strom angetrieben werden, der durch den Generator selbst erzeugt ist. Die Feldrollen werden der Reihe nach oder Parallele mit dem Armatur-Winden verbunden. Wenn der Generator zuerst anfängt sich zu drehen, stellt der kleine Betrag der remanenten Magnetismus-Gegenwart im Eisenkern ein magnetisches Feld zur Verfügung, um ihn anfangen zu lassen, einen kleinen Strom in der Armatur erzeugend. Das fließt durch die Feldrollen, ein größeres magnetisches Feld schaffend, das einen größeren Armatur-Strom erzeugt. Dieser "Stiefelstrippe"-Prozess geht weiter, bis sich das magnetische Feld im Kern wegen der Sättigung einpendelt und der Generator eine unveränderliche Zustandmacht-Produktion erreicht.

Sehr große Kraftwerk-Generatoren verwerten häufig einen getrennten kleineren Generator, um die Feldrollen des größeren zu erregen. Im Falle eines strengen weit verbreiteten Macht-Ausfalls, wo das Umgeben von Kraftwerken vorgekommen ist, müssen die Stationen eventuell einen schwarzen Anfang durchführen, um die Felder ihrer größten Generatoren zu erregen, um Kundenmacht-Dienst wieder herzustellen.

Gleichwertiger Stromkreis

Der gleichwertige Stromkreis eines Generators und Last wird im Diagramm nach rechts gezeigt. Der Generator und Rahmen kann durch das Messen des krummen Widerstands (korrigiert zur Betriebstemperatur) und das Messen des offenen Stromkreises und der geladenen Stromspannung für eine definierte aktuelle Last bestimmt werden.

Fahrzeugbestiegene Generatoren

Frühe Kraftfahrzeuge bis ungefähr die 1960er Jahre haben dazu geneigt, Gleichstrom-Generatoren mit elektromechanischen Gangreglern zu verwenden. Diese sind jetzt durch Wechselstromgeneratoren mit eingebauten Berichtiger-Stromkreisen ersetzt worden, die weniger kostspielig und für die gleichwertige Produktion leichter sind. Außerdem ist die Macht-Produktion eines Gleichstrom-Generators zur Rotationsgeschwindigkeit proportional, wohingegen die Macht-Produktion eines Wechselstromgenerators der Rotationsgeschwindigkeit unabhängig ist. Infolgedessen kann die stürmende Produktion eines Wechselstromgenerators mit der müßigen Motorgeschwindigkeit viel größer sein als dieser eines Gleichstrom-Generators. Automobilwechselstromgeneratoren treiben die elektrischen Systeme auf dem Fahrzeug an und laden die Batterie nach dem Starten wieder. Steuerpflichtige Produktion wird normalerweise in der Reihe 50-100 an 12 V, abhängig von der bestimmten elektrischen Last innerhalb des Fahrzeugs sein. Einige Autos haben jetzt steuernde Hilfe und Klimatisierung elektrisch angetrieben, die eine hohe Last auf dem elektrischen System legt. Große Nutzfahrzeuge werden mit größerer Wahrscheinlichkeit 24 V verwenden, um genügend Macht am Anlassmotoren zu geben, um einen großen Dieselmotor umzusetzen. Fahrzeugwechselstromgeneratoren verwenden dauerhafte Magnete nicht und sind über eine breite Geschwindigkeitsreihe um normalerweise nur 50-60 % effizient. Motorrad-Wechselstromgeneratoren verwenden häufig dauerhafte mit seltenen Erdmagneten gemachte Magnet-Statoren, da sie kleiner und leichter gemacht werden können als andere Typen. Siehe auch hybrides Fahrzeug.

Einige der kleinsten Generatoren haben allgemein Macht-Rad-Lichter gefunden. Genannt einen Flasche-Dynamo neigen diese dazu, 0.5 Ampere, Wechselstromgeneratoren des dauerhaften Magnets zu sein, die 3-6 W an 6 V oder 12 V liefern. Durch den Reiter angetrieben, ist Leistungsfähigkeit an einer Prämie, so können diese Selten-Erdmagnete vereinigen und werden entworfen und mit der großen Präzision verfertigt. Dennoch ist die maximale Leistungsfähigkeit nur ungefähr 80 % für den besten von diesen Generatoren — 60 % sind — teilweise dank des Rollwiderstands an der Reifengenerator-Schnittstelle von der schlechten Anordnung, der kleinen Größe des Generators typischer, Verluste und preiswertes Design tragend. Der Gebrauch von dauerhaften Magneten bedeutet, dass Leistungsfähigkeit noch weiter mit hohen Geschwindigkeiten fällt, weil die magnetische Feldkraft in jedem Fall nicht kontrolliert werden kann. Mittelpunkt-Dynamo-Heilmittel viele dieser Fehler, da sie zum Rad-Mittelpunkt inner sind und keine Schnittstelle zwischen dem Generator und Reifen verlangen. Bis neulich sind diese Generatoren teuer und hart gewesen zu finden. Hauptrad-Teilhersteller wie Shimano und SRAM sind gerade noch in diesen Markt eingegangen. Jedoch können bedeutende Gewinne in der Zukunft erwartet werden, weil das Radfahren mehr Hauptströmungstransport wird und GEFÜHRTE Technologie hellere Beleuchtung am reduzierten Strom erlaubt, sind diese Generatoren zur Versorgung fähig.

Schifffahrt von Jachten kann ein Wasser verwenden, oder Wind hat Generator zur Tröpfeln-Anklage die Batterien angetrieben. Ein kleiner Propeller, Windturbine oder Flügelrad werden mit einem Wechselstromgenerator der niedrigen Macht und Berichtiger zu Versorgungsströmen von bis zu 12 an typischen Dauergeschwindigkeiten verbunden.

Noch werden kleinere Generatoren in Mikromacht-Anwendungen verwendet.

Motorgenerator

Ein Motorgenerator ist die Kombination eines elektrischen Generators und eines Motors bestiegen zusammen, um ein einzelnes Stück der geschlossenen Ausrüstung zu bilden. Die verwendeten Motoren sind gewöhnlich Kolbenmotoren, aber Gasturbinen können auch verwendet werden. Viele verschiedene Versionen sind - im Intervall von angetriebenen Sätzen des sehr kleinen tragbaren Benzins zu großen Turbineninstallationen verfügbar.

Mensch hat elektrische Generatoren angetrieben

Ein Generator kann auch durch die menschliche Muskelmacht (zum Beispiel, in der Feldradiostationsausrüstung) gesteuert werden.

Mensch ist gerast direkte aktuelle Generatoren sind gewerblich verfügbar, und sind das Projekt von einigen HEIMWERKEN-Anhängern gewesen. Normalerweise bedient mittels der Pedal-Macht, eines umgewandelten Rad-Trainers oder einer Fußpumpe, können solche Generatoren praktisch verwendet werden, um Batterien zu beladen, und werden in einigen Fällen mit einem integrierten inverter entworfen. Der durchschnittliche Erwachsene konnte ungefähr 125-200 Watt auf dem angetriebenen Generator eines Pedals erzeugen, aber an einer Macht von 200 W wird ein typischer gesunder Mensch ganze Erschöpfung erreichen und scheitern, mehr Macht nach etwa 1.3 Stunden zu erzeugen. Tragbare Radioempfänger mit einer Kurbel werden gemacht, Batteriekauf-Voraussetzungen zu reduzieren, Uhrwerk-Radio zu sehen. Während der Mitte des 20. Jahrhunderts ist Pedal gerast Radios wurden überall im australischen Landesinnere verwendet, um Erziehung (Schule der Luft), medizinische und andere Bedürfnisse in entfernten Stationen und Städten zur Verfügung zu stellen.

Geradliniger elektrischer Generator

In der einfachsten Form des geradlinigen elektrischen Generators geht ein gleitender Magnet durch ein Solenoid - eine Spule der Kupferleitung hin und her. Ein Wechselstrom wird in den Schleifen der Leitung durch das Gesetz von Faraday der Induktion jedes Mal das Magnet-Gleiten durch veranlasst. Dieser Typ des Generators wird im Leuchtfeuer von Faraday verwendet. Größere geradlinige Elektrizitätsgeneratoren werden in Welle-Macht-Schemas verwendet.

Tachogenerator

Tachogenerators sind oft an Macht-Tachometer gewöhnt, um die Geschwindigkeiten von elektrischen Motoren, Motoren und der Ausrüstung zu messen, die sie antreiben. Generatoren erzeugen zur Welle-Geschwindigkeit grob proportionale Stromspannung. Mit dem genauen Aufbau und Design können Generatoren gebaut werden, um sehr genaue Stromspannungen für bestimmte Reihen von Welle-Geschwindigkeiten zu erzeugen

Siehe auch

• Das Gesetz von Faraday der Induktion
• Wechselstromgenerator
• Generator von Homopolar
• Das Superleiten der elektrischen Maschine
• Hybrides Fahrzeug
• Sonnenzelle
• Radioisotop thermoelektrischer Generator
• Thermogenerator
• Windturbine
• Dieselgenerator
• Turbinensaal

Außenverbindungen

• Einfacher Generator
• Demonstration eines elektrischen Generators
• Kurzes Video eines einfachen Generators