Come funziona un generatore elettrico?

La funzione di qualsiasi generatore elettrico è quella di generare una corrente elettrica. Ma in effetti, il generatore non produce nulla, ma converte solo una forma di energia in un'altra (come è caratteristica di tutti i processi energetici in natura). Molto spesso, pronunciando la frase "generatore elettrico", intendono una macchina che converte l'energia meccanica in energia elettrica.

L'energia meccanica può essere ottenuta dal gas o dal vapore che si espande sotto pressione, dall'acqua che cade o anche manualmente. In ogni caso, per ricevere energia elettrica da un generatore, deve prima trasferire questa energia in una forma accettabile, molto spesso in forma meccanica.

I generatori che funzionano con azionamento meccanico sono la forma dominante di generatori nel mondo moderno. Tali generatori operano nelle centrali nucleari e idroelettriche, nelle automobili, nei generatori diesel e benzina, nei mulini a vento, nelle dinamo manuali, ecc. Il vapore, la benzina e il vento servono come fonti di energia meccanica che ruota il rotore del generatore.

Un esempio di un semplice generatore elettrico:

Una bobina di magnetizzazione o magneti permanenti sono fissati al rotore del generatore. Negli ultimi anni, i generatori si sono diffusi. con magneti al neodimio sul rotore, poiché i moderni magneti al neodimio non hanno caratteristiche inferiori a un potente avvolgimento di magnetizzazione.

Il principio di generare energia elettrica in un generatore si basa sul fenomeno dell'induzione elettromagnetica, che consiste nel fatto che un flusso magnetico che cambia nello spazio induce un campo elettrico attorno a questo spazio.

E se un conduttore viene posizionato nella regione in cui è presente questo campo elettrico indotto, allora un EMF (forza elettromotrice) verrà indotto in esso (verrà indotto) e si potrà osservare la tensione corrispondente (misurata, utilizzata per alimentare il carico) tra le estremità del conduttore.

Il cambiamento del flusso magnetico si ottiene nel generatore per mezzo di magneti che si muovono insieme al rotore o ai capicorda magnetizzati da speciali avvolgimenti - avvolgimenti magnetizzanti. Le bobine di magnetizzazione di solito ricevono energia attraverso spazzole e anelli di contatto.

Applicazione di un generatore per elettrificazione di un modello ferroviario:

I fili in cui viene indotta la EMF (tensione elettrica) nel generatore sono un avvolgimento di statore, solitamente situato in un circuito magnetico fissato a una parte fissa di una macchina elettrica. Questo avvolgimento per generatori di diversi tipi può essere eseguito in vari modi.

Negli alternatori trifase, gli avvolgimenti dello statore realizzati secondo uno schema trifase sono adottati: tre parti di tale avvolgimento trifase possono essere collegate da una "stella" o "triangolo".

La connessione da una stella consente di ottenere una tensione di magnitudo maggiore dal generatore rispetto a quando è collegata da un triangolo. La differenza di stress sarà la radice di 3 volte (circa 1,73). Maggiore è la tensione, minore è la corrente massima che può essere ottenuta da questo generatore al carico.

Il funzionamento di un generatore elettrico in una centrale elettrica:

La potenza nominale del generatore dipende da diversi fattori che determinano la corrente e la tensione nominali. La tensione ai terminali di uscita del generatore dipende dalla lunghezza dell'avvolgimento dello statore (filo), dalla velocità del rotore e dall'induzione del campo magnetico ai suoi poli. Più questi parametri sono, maggiore è la tensione ottenuta dal generatore al minimo e sotto carico.

Generatore portatile (mini-centrale elettrica) per alimentazione autonoma:

La corrente massima che può essere ottenuta dal generatore è teoricamente limitata dalla sua corrente di corto circuito.Quasi alla velocità nominale, dipende dallo spessore del filo di avvolgimento dello statore e dal flusso magnetico totale del rotore.

Se il flusso magnetico non è sufficiente, in alcuni casi ricorre ad un aumento della velocità. Ma poi il generatore deve essere dotato di un regolatore di tensione automatico, come è implementato nei generatori di automobili, che sono in grado di produrre una corrente accettabile per caricare la batteria in un ampio intervallo di velocità.

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Comments

[#1 Nicholas]

In generale, quando è collegato a un triangolo, la tensione è maggiore, perché è interfacciale, 380 V, mentre quando è collegato a un triangolo, è possibile ottenere la fase zero, 220 V. Questo è a bassa tensione, ma questo vale anche per i sistemi ad alta tensione, 6, 10, 35, 110, 220, 500, 1150 kV.