Elektros generatorius, dar vadinamas dinamo, bet kokia mašina, kuri mechaninę energiją paverčia elektra, kad ji būtų perduodama ir paskirstoma elektros linijomis buitiniams, komerciniams ir pramonės klientams. Generatoriai taip pat gamina elektrą, reikalingą automobiliams, orlaiviams, laivams ir traukiniams.
Elektrinio generatoriaus mechaninė galia paprastai gaunama iš besisukančio veleno ir yra lygi veleno sukimo momentui, padaugintam iš sukimosi arba kampinio greičio. Mechaninę galią gali gauti iš daugelio šaltinių: hidraulinės turbinos prie užtvankų ar krioklių; vėjo turbinos; garų turbinos, naudojančios garą, gaunamą šilumai deginant iškastinį kurą ar branduolio dalijimąsi; dujų turbinos, deginančios dujas tiesiai į turbiną; arba benzininius ir dyzelinius variklius. Generatoriaus konstrukcija ir greitis gali labai skirtis, atsižvelgiant į mechaninio variklio savybes.
Beveik visi generatoriai, naudojami elektros energijos tinklams tiekti, generuoja kintamąją srovę, kuri keičia poliškumą fiksuotu dažniu (paprastai 50 arba 60 ciklų arba dvigubą apsisukimą per sekundę). Kadangi keletas generatorių yra prijungti prie elektros tinklo, jie turi veikti tuo pačiu dažniu, kad būtų generuojami vienu metu. Todėl jie yra žinomi kaip sinchroniniai generatoriai arba, kai kuriais atvejais, generatoriai.
Sinchroniniai generatoriai
Pagrindinė elektros tinklų kintamosios srovės pasirinkimo priežastis yra ta, kad nuolatinis jo kitimas laikui bėgant leidžia naudoti transformatorius. Šie įtaisai paverčia elektros energiją, kad ir kokia būtų jos generuojama įtampa ir srovė, į didelę įtampą ir žemą srovę tolimojo perdavimo metu, o po to paverčia ją žemąja įtampa, tinkančia kiekvienam atskiram vartotojui (paprastai 120 ar 240 voltų buitinėms reikmėms). Ypatinga naudojama kintamosios srovės forma yra sinuso banga, kurios forma parodyta 1 paveiksle. Tai buvo pasirinkta todėl, kad tai yra vienintelė pasikartojanti forma, kuriai esant dvi bangos, vienalaikiškai pasislinkusios, gali būti pridėtos ar atimtos ir turinčios tokia pati forma atsiranda kaip rezultatas. Tuomet idealiausia yra visos sinuso formos įtampos ir srovės. Sinchroninis generatorius suprojektuotas taip tiksliai, kiek įmanoma, išgauti šią formą. Tai paaiškės, nes pagrindiniai tokio generatoriaus komponentai ir charakteristikos yra aprašyti žemiau.
Rotorius
Elementarus sinchroninis generatorius skerspjūvyje parodytas 2 paveiksle. Centrinis rotoriaus velenas yra sujungtas su mechanine pavara. Magnetinį lauką sukuria laidininkai arba ritės, suvyniotos į plyšius, supjaustytus cilindrinio geležies rotoriaus paviršiuje. Šis ritinių rinkinys, sujungtas nuosekliai, todėl yra žinomas kaip lauko apvija. Lauko ričių padėtis yra tokia, kad į išorę nukreiptas arba radialinis magnetinio lauko komponentas, susidarantis oro tarpelyje prie statoriaus, yra maždaug sinusoidiškai paskirstytas aplink rotoriaus pakraštį. 2 paveiksle lauko tankis oro tarpe yra didžiausias į išorę iš viršaus, didžiausias į vidų apačioje ir nulis iš abiejų pusių, apytiksliai lygus sinusoidiniam pasiskirstymui.
Statorius
Elementaro generatoriaus statorius 2 paveiksle sudarytas iš cilindrinio žiedo, pagaminto iš geležies, kad būtų sudarytas lengvas kelias magnetiniam srautui. Tokiu atveju statoriuje yra tik viena ritė, kurios abi pusės yra išdėstytos plyšiuose geležyje, o galai yra sujungti lenktomis laidininkais aplink statoriaus periferiją. Ritė paprastai susideda iš daugybės posūkių.
Kai rotorius sukasi, statoriaus ritėje yra įtampa. Bet kokiu momentu įtampos dydis yra proporcingas greičiui, kuriuo ritės apsuptas magnetinis laukas keičiasi laikui bėgant, ty greičiui, kuriuo magnetinis laukas praeina iš abiejų ritės pusių. Todėl įtampa bus didžiausia viena kryptimi, kai rotorius pasisuks 90 ° iš padėties, pavaizduotos 2 paveiksle, ir bus didžiausia priešinga kryptimi 180 ° vėliau. Įtampos bangos forma bus maždaug sinuso pavidalo, kaip parodyta 1 paveiksle.
