Stromgenerator

UNS. NRC Bild eines modernen Dampfturbinengenerators (STG).

Im Stromerzeugung, a Generator^[1] ist ein Gerät, das Motivleistung umwandelt (mechanische Energie) hinein elektrische Energie zur Verwendung in einem externen Schaltkreis. Zu den Quellen der mechanischen Energie gehören Dampfturbine, Gasturbinen, Wasserturbinen, Verbrennungsmotoren, Windräder und sogar Hand Kurbeln. Der erste elektromagnetische Generator, der Faraday Disk, wurde 1831 von britischem Wissenschaftler erfunden Michael Faraday. Generatoren bieten fast die gesamte Kraft für Elektrische Stromnetze.

Die umgekehrte Umwandlung von elektrischer Energie in mechanische Energie erfolgt durch eine Elektromotorund Motoren und Generatoren haben viele Ähnlichkeiten. Viele Motoren können mechanisch angetrieben werden, um Strom zu erzeugen. Häufig machen sie akzeptable manuelle Generatoren.

Terminologie

Frühzeitig Ganz Generator in Zwevegem, Westflandern, Belgien

Elektromagnetisch Generatoren fallen in eine von zwei breiten Kategorien, Dynamos und Generatoren.

• Dynamos Pulsierer erzeugen Gleichstrom durch die Verwendung von a Kommutator.
• Lichtmaschinen generieren Wechselstrom.

Mechanisch besteht ein Generator aus einem rotierenden Teil und einem stationären Teil:

• Rotor: Der rotierende Teil eines elektrische Maschine.
• Stator: Der stationäre Teil einer elektrischen Maschine, die den Rotor umgibt.

Eines dieser Teile erzeugt ein Magnetfeld, das andere hat eine Drahtwicklung, in der das sich ändernde Feld einen elektrischen Strom induziert:

• Feldwicklung oder Feld (permanente) Magnete: die Magnetfeld-Pleitkomponente einer elektrischen Maschine. Das Magnetfeld des Dynamo oder der Lichtmaschine kann entweder von Drahtwicklungen zur Verfügung gestellt werden Feldspulen oder Permanentmagnete. Zu den elektrisch erregten Generatoren gehören eine Anregungssystem den Feldfluss erzeugen. Ein Generator verwendet Permanentmagnete (PMS) wird manchmal als a genannt Magneto, oder ein Permanentmagnetsynchroner Generator (PMSG).
• Anker: Die Stromausbauerkomponente einer elektrischen Maschine. In einem Generator, Generator oder Dynamo erzeugen die Ankerwicklungen den elektrischen Strom, der Strom für einen externen Stromkreis liefert.

Der Anker kann je nach Konstruktion entweder auf dem Rotor oder dem Stator sein, wobei die Feldspule oder der Magnete auf dem anderen Teil.

Geschichte

Vor der Verbindung zwischen Magnetismus und Elektrizität wurde entdeckt, elektrostatische Generatoren wurden erfunden. Sie operierten weiter elektrostatisch Prinzipien durch Verwendung von Moving elektrisch geladen Gürtel, Platten und Scheiben, die die Ladung zu einer Elektrode mit hohem Potential beförderten. Die Ladung wurde unter Verwendung von zwei Mechanismen erzeugt: elektrostatische Induktion oder der TROMELektrischer Effekt. Solche Generatoren erzeugt sehr hoch Stromspannung und tief aktuell. Wegen ihrer Ineffizienz und der Schwierigkeit von isolieren Maschinen, die sehr hohe Spannungen produzierten, elektrostatische Generatoren hatten niedrige Leistungsbewertungen und wurden nie für die Erzeugung kommerziell signifikanter Mengen an elektrischer Leistung verwendet. Ihre einzigen praktischen Anwendungen waren früh Röntgenröhrenund später in etwas Atomic Partikelbeschleuniger.

Faraday Disk Generator

Das Faraday Disk war der erste elektrische Generator. Der hufeisenförmige Magnet (EIN) erstellte ein Magnetfeld durch die Scheibe (D). Als die Scheibe gedreht wurde, induzierte dies einen elektrischen Strom radial nach außen von der Mitte in Richtung Rand. Der Strom floss durch den Gleitfederkontakt heraus mdurch den externen Stromkreis und zurück in die Mitte der Scheibe durch die Achse.

Das Betriebsprinzip der elektromagnetischen Generatoren wurde in den Jahren 1831–1832 von entdeckt Michael Faraday. Das Prinzip, später genannt Faradays Gesetz, ist das ein elektromotorische Kraft wird in einem elektrischen Leiter erzeugt, der eine unterschiedliche Umstände umgibt Magnetischer Fluss.

Er baute auch den ersten elektromagnetischen Generator, genannt der Faraday Disk; Eine Art von Homopolarer Generator, Verwendung einer Kupfer Scheibe dreht sich zwischen den Stangen eines Hufeisens Magnet. Es produzierte eine kleine Gleichspannung.

Dieses Design war ineffizient, da selbst kranzt aktuell in Regionen der Scheibe, die nicht unter dem Einfluss des Magnetfeldes standen. Während der Strom direkt unter dem Magneten induziert wurde, würde der Strom in Regionen, die außerhalb des Einflusses des Magnetfelds lagen, nach hinten zirkulieren. Dieser Gegenfluss begrenzte die Leistung auf die Tonabfassungsdrähte und induzierte die Erheizung der Kupferscheibe induziert. Spätere Homopolaregeneratoren würden dieses Problem durch die Verwendung eines Arrays von Magneten lösen, die rund um den Scheibenperimeter angeordnet sind, um einen konstanten Feldeffekt in einer Stromstrahlrichtung aufrechtzuerhalten.

Ein weiterer Nachteil war, dass die Ausgabe Stromspannung war aufgrund des einzelnen Strompfads durch den magnetischen Fluss sehr niedrig. Die Experimentatoren fanden heraus, dass die Verwendung mehrerer Drahtwunden in einer Spule höhere, nützlichere Spannungen erzeugen könnte. Da die Ausgangsspannung proportional zur Anzahl der Kurven ist, können die Generatoren leicht so ausgelegt sein, dass sie jede gewünschte Spannung erzeugen, indem die Anzahl der Kurven variiert. Drahtwicklungen wurden zu einem grundlegenden Merkmal aller nachfolgenden Generatorkonstruktionen.

Jedlik und das Selbsterregenphänomen

Unabhängig von Faraday, Ányos Jedlik begann 1827 mit den elektromagnetischen rotierenden Geräten zu experimentieren, die er nannte elektromagnetische Selbstträger. Im Prototyp des einpoligen elektrischen Starters (fertig zwischen 1852 und 1854) waren sowohl die stationären als auch die revolvierenden Teile elektromagnetisch. Es war auch die Entdeckung des Prinzips von Dynamo Selbsterregen,^[2] die dauerhafte Magnetkonstruktionen ersetzte. Er hat möglicherweise auch das Konzept der formuliert Dynamo im Jahr 1861 (vor Siemens und Weizenstein) aber nicht patentiert, da er dachte, er sei nicht der erste, der dies erkannte.^[3]

Gleichstromgeneratoren

Hippolyt PixiiDynamo. Der Kommutator befindet sich auf der Welle unter dem drehenden Magneten.

Dieser große, gürogesteuerte Hochstrom Dynamo produzierte 310 Ampere bei 7 Volt. Dynamos werden aufgrund der Größe und Komplexität der nicht mehr verwendet Kommutator benötigt für Hochleistungsanwendungen.

Eine Drahtspule in einem Magnetfeld erzeugt einen Strom, der die Richtung mit jeweils 180 ° -Drotation ändert, eine Wechselstrom (AC). Es war jedoch viele frühe Anwendungen von Elektrizität erforderlich Gleichstrom (DC). In den ersten praktischen elektrischen Generatoren genannt Dynamos, der Wechselstrom wurde mit a in DC umgewandelt Kommutator, ein Satz rotierender Schalterkontakte an der Ankerwelle. Der Kommutator kehrte den Anschluss der Ankerwicklung mit der Rennstrecke alle 180 ° -Drehungen des Schafts um und erzeugt einen pulsierenden Gleichstrom. Einer der ersten Dynamos wurde von gebaut von Hippolyt Pixii 1832.

Das Dynamo war der erste elektrische Generator, der in der Lage war, Strom für die Industrie zu liefern. Das Woolrich Elektrischer Generator von 1844 jetzt in Thinktank, Birmingham Science Museumist der früheste elektrische Generator, der in einem industriellen Prozess verwendet wird.^[4] Es wurde von der Firma von verwendet Elkingtons für Werbespot elektroplierend.^[5][6][7]

Der moderne Dynamo, der für die Verwendung in industriellen Anwendungen geeignet ist, wurde unabhängig voneinander erfunden Sir Charles Wheatstone, Werner von Siemens und Samuel Alfred Varley. Varley nahm am 24. Dezember 1866 ein Patent auf, während Siemens und Wheatstone ihre Entdeckungen am 17. Januar 1867 ankündigten, wobei letztere ein Papier über seine Entdeckung an die lieferte königliche Gesellschaft.

Die "dynamoelektrische Maschine" verwendete selbstbetriebene elektromagnetische Feldspulen anstelle von permanenten Magneten, um das Statorfeld zu erstellen.^[8] Das Design von Wheatstone war ähnlich wie Siemens, mit dem Unterschied, dass die Stator -Elektromagnette im Siemens -Design mit dem Rotor in Reihe waren, aber im Design von Weizensteinen parallel waren.^[9] Die Verwendung von Elektromagneten und nicht von permanenten Magneten erhöhte die Leistung eines Dynamo erheblich und ermöglichte erstmals eine hohe Stromerzeugung. Diese Erfindung führte direkt zu den ersten großen industriellen Anwendungen von Strom. Zum Beispiel verwendete die Siemens in den 1870er Jahren elektromagnetische Dynamos, um Strom zu betreiben elektrische Lichtbogenöfen Für die Herstellung von Metallen und anderen Materialien.

Die entwickelte Dynamo -Maschine bestand aus einer stationären Struktur, die das Magnetfeld liefert, und einer Reihe von rotierenden Wicklungen, die sich innerhalb dieses Feldes drehen. Bei größeren Maschinen wird das konstante Magnetfeld durch ein oder mehrere Elektromagnetze bereitgestellt, die normalerweise als Feldspulen bezeichnet werden.

Dynamos mit großer Stromerzeugung werden jetzt aufgrund der inzwischen nahezu universellen Verwendung von nun selten gesehen Wechselstrom Für die Stromverteilung. Vor der Einführung von AC waren sehr große Direktdynamos die einzige Mittel zur Stromerzeugung und -verteilung. AC dominiert aufgrund der Fähigkeit von AC, leicht zu sein transformiert zu und von sehr hohen Spannungen, um niedrige Verluste über große Entfernungen zu ermöglichen.

Synchronergeneratoren (Wechselstromgeneratoren)

Ferranti Wechselstromgenerator, c. 1900.

Durch eine Reihe von Entdeckungen wurde der Dynamo von vielen späteren Erfindungen abgelöst, insbesondere der AC Generator, was in der Lage war zu erzeugen Wechselstrom. Es ist allgemein bekannt, dass es die synchronen Generatoren (SGs) sind. Die synchronen Maschinen sind direkt mit dem Netz verbunden und müssen während des Starts ordnungsgemäß synchronisiert werden.^[10] Darüber hinaus sind sie von einer besonderen Kontrolle begeistert, um die Stabilität des Stromversorgungssystems zu verbessern.^[11]

Wechselstromgenerierende Systeme waren in einfachen Formen bekannt Michael Faradayursprünglicher Entdeckung der Magnetinduktion des elektrischen Stroms. Faraday selbst baute eine frühe Lichtmaschine. Seine Maschine war ein "rotierendes Rechteck", dessen Operation war heteropolar - Jeder aktive Leiter führte nacheinander in Regionen, in denen sich das Magnetfeld in entgegengesetzte Richtungen befand.^[12]

Große zweiphasige Wechselstromgeneratoren wurden von einem britischen Elektriker gebaut, J.E.H. Gordon1882. Die erste öffentliche Demonstration eines "Generatorsystems" wurde von gegeben William Stanley, Jr.ein Angestellter von Westinghouse Electric 1886.^[13]

Sebastian Ziani de Ferranti etabliert Ferranti, Thompson und Ince 1882, um seine zu vermarkten Ferranti-Thompson-Lichtmaschinemit Hilfe des renommierten Physikers erfunden Lord Kelvin.^[14] Seine frühen Lichtmaschinen erzeugten Frequenzen zwischen 100 und 300 Hz. Ferranti fuhr fort, die zu entwerfen Deptford Power Station für die London Electric Supply Corporation im Jahr 1887 mit einem abwechselnden aktuellen System. Nach seiner Fertigstellung im Jahr 1891 war es das erste wirklich moderne Kraftwerk, das mit hoher Spannungs-Wechselstromkraft für die Nutzung der Verbraucher auf jeder Straße "zurückgetreten" wurde. Dieses Grundsystem bleibt heute weltweit verwendet.

Ein kleiner Anfang des 1900er 75 KVA Direktorientiertes Kraftwerks-Wechselstrom-Lichtmaschine mit einem separaten Gürtbetriebsgenerator.

Nach 1891, Polyphase Lichtmaschinen wurden eingeführt, um Strömungen mehrerer unterschiedlicher Phasen zu liefern.^[15] Spätere Lichtmaschinen wurden für unterschiedliche Wechselstromfrequenzen zwischen sechzehn und etwa einhundert Hertz ausgelegt, um mit Lichtbogenbeleuchtung, Glühlampen und Elektromotoren zu verwenden.^[16]

Selbsterregen

Mit zunehmender Anforderungen an die Stromerzeugung in größerem Maßstab stieg eine neue Einschränkung: die Magnetfelder, die von permanenten Magneten erhältlich sind. Eine kleine Menge der vom Generator erzeugten Stromversorgung auf eine elektromagnetische Leistung auslenken Feldspule erlaubte dem Generator, wesentlich mehr Strom zu produzieren. Dieses Konzept wurde bezeichnet Selbsterregen.

Die Feldspulen sind in Reihe oder parallel zur Ankerwicklung verbunden. Wenn sich der Generator zum ersten Mal dreht, ist die geringe Menge an remanenter Magnetismus Im Eisenkern vorhanden ist ein Magnetfeld, um es zu starten und einen kleinen Strom im Anker zu erzeugen. Dies fließt durch die Feldspulen und erzeugt ein größeres Magnetfeld, das einen größeren Ankerstrom erzeugt. Dieser "Bootstrap" -Prozess wird fortgesetzt, bis das Magnetfeld im Kernpegel ausgeschaltet wird Sättigung und der Generator erreicht eine stationäre Leistung.

Sehr große Kraftwerksgeneratoren verwenden häufig einen separaten kleineren Generator, um die Feldspulen der größeren zu erregen. Im Falle eines schweren weit verbreiteten Stromausfall wo Inselung Von Kraftstationen ist aufgetreten, die Stationen müssen möglicherweise a durchführen Schwarzer start Um die Felder ihrer größten Generatoren zu erregen, um den Kundendienst wiederherzustellen.

Spezialentypen von Generator

Gleichstrom (DC)

A Dynamo Verwendet die Kommutatoren, um Gleichstrom zu produzieren. Es ist selbstaufgeregt, d. H. Seine Feldelektromagnette werden durch die eigene Ausgabe der Maschine angetrieben. Andere Arten von Gleichstromgeneratoren verwenden eine separate Quelle von Gleichstrom, um ihre Feldmagnete zu energetisieren.

Homopolarer Generator

Ein homopolarer Generator ist a DC elektrischer Generator bestehend aus einer elektrisch leitenden Scheibe oder einem Zylinder, das sich in einer Ebene senkrecht zu einem gleichmäßigen statischen Magnetfeld dreht. Es wird eine Potentialdifferenz zwischen der Mitte der Scheibe und dem Rand (oder den Enden des Zylinders) erzeugt, die elektrische Polarität Abhängig von der Rotationsrichtung und der Ausrichtung des Feldes.

Es ist auch als a bekannt unipolarer Generator, acyclischer Generator, Datenträgerdynamo, oder Faraday Disc. Die Spannung ist in der Größenordnung einiger Volt bei kleinen Demonstrationsmodellen typischerweise niedrig, aber große Forschungsgeneratoren können Hunderte von Volt produzieren, und einige Systeme haben mehrere Generatoren in Reihe, um eine noch größere Spannung zu erzeugen.^[17] Sie sind insofern ungewöhnlich, als sie einen enormen elektrischen Strom produzieren können, einige mehr als eine Million Ampere, weil der homopolare Generator für einen sehr geringen inneren Widerstand hergestellt werden kann.

Magnetohydrodynamischer (MHD) Generator

Ein magnetohydrodynamischer Generator extrahiert direkt die elektrische Leistung aus, die heiße Gase durch ein Magnetfeld bewegt, ohne dass rotierende elektromagnetische Maschinen verwendet werden. MHD -Generatoren wurden ursprünglich entwickelt, weil der Ausgang eines Plasma -MHD -Generators eine Flamme ist, die in der Lage ist, die Kessel von a zu erhitzen Dampf Kraftwerk. Das erste praktische Design war der Avco MK. 25, entwickelt 1965. Die US -Regierung finanzierte eine erhebliche Entwicklung und gipfelte 1987 in einem 25 -MW -Demonstrationswerk. In der Sovietunion Von 1972 bis Ende der 1980er Jahre befand sich das MHD -Werk U 25 in einem regelmäßigen Versorgungsunternehmen im Moskauer Leistungssystem mit einer Bewertung von 25 MW, der größten MHD -Anlage der Welt zu dieser Zeit.^[18] MHD -Generatoren als a Top -Zyklus sind derzeit (2007) weniger effizient als kombinierter Kreislauf Gasturbinen.

Wechselstrom (AC)

Induktionsgenerator

Induktions -AC -Motoren kann als Generatoren verwendet werden, wobei die mechanische Energie in elektrischen Strom verwandelt wird. Induktionsgeneratoren arbeiten, indem sie ihren Rotor schneller als die Synchrongeschwindigkeit drehen und negativen Schlupf haben. Ein regelmäßiger AC -Asynchronmotor kann normalerweise als Generator ohne interne Modifikationen verwendet werden. Induktionsgeneratoren sind nützlich bei Anwendungen wie Minihydro-Kraftwerken, Windkraftanlagen oder bei der Reduzierung von Hochdruckgasströmen auf einen niedrigeren Druck, da sie Energie mit relativ einfachen Kontrollen wiederherstellen können. Sie benötigen keinen Erregerkreis, da das rotierende Magnetfeld durch Induktion vom Statorschaltkreis bereitgestellt wird. Sie benötigen auch keine Geschwindigkeits -Gouverneur -Geräte, da sie von Natur aus mit der angeschlossenen Netzfrequenz arbeiten.

Zum Betrieb muss ein Induktionsgenerator mit einer führenden Spannung begeistert sein. Dies geschieht normalerweise durch Verbindung mit einem elektrischen Gitter oder manchmal werden sie mithilfe von Kondensatoren mit Phasen korrigiert.

Linearer elektrischer Generator

In der einfachsten Form des linearen elektrischen Generators ein Gleit Magnet bewegt sich durch a hin und her Magnet - Eine Spule Kupferdraht. Ein Wechselstrom wird in den Drahtschlaufen induziert durch Faradays Induktionsgesetz Jedes Mal, wenn der Magnet durchsieht. Diese Art von Generator wird in der verwendet Faraday Taschenlampe. Größere lineare Elektrizitätsgeneratoren werden in verwendet Wellenkraft Pläne.

Generatoren für konstante Frequenz von Variablengeschwindigkeiten

Viele erneuerbare Energie Bemühungen versuchen, natürliche mechanische Energiequellen (Wind, Gezeiten usw.) zu ernten, um Strom zu erzeugen. Da diese Quellen in der angelegten Leistung schwanken, liefern Standardgeneratoren mit permanenten Magneten und festen Wicklungen nicht regulierte Spannung und Frequenz. Der Overhead der Regulierung (ob vor dem Generator über die Verringerung der Getriebe oder nach der Erzeugung mit elektrischen Mitteln) ist im Verhältnis zu der von Natur aus abgeleiteten Energie hoch.

Neue Generatordesigns wie die asynchroner oder Induktions-Einzelgenerator, das doppelt gefütterter Generator, oder der bürstenloser Wundrotor-doppelt gefütterter Generator sehen Erfolg in Anwendungen mit konstanter Frequenz von variabler Geschwindigkeit, wie z. Windräder oder andere Technologien für erneuerbare Energien. Diese Systeme bieten somit in bestimmten Anwendungsfällen Kosten, Zuverlässigkeits- und Effizienzleistungen.

Häufige Anwendungsfälle

Kraftwerk

Das Athlone Kraftwerk in Kapstadt, Südafrika

Wasserkraftwerk bei Wasserkraft bei Gabčíkovo -Damm, Slowakei

Wasserkraftwerk bei Wasserkraft bei Glen Canyon Dam, Seite, Arizona

A Kraftwerk, auch als als bezeichnet Kraftwerk oder Kraftpaket und manchmal Erzeugungsstation oder Pflanze erzeugen, ist eine Industrieanlage für die Generation von elektrische Energie. Die meisten Kraftstationen enthalten einen oder mehrere Generatoren, eine rotierende Maschine, die konvertiert mechanische Kraft hinein Dreiphasen elektrische Leistung. Das Relativbewegung zwischen a Magnetfeld und ein Dirigent creates an elektrischer Strom. Die Energiequelle zum Drehen des Generators variiert stark. Die meisten Kraftstationen der Welt brennen fossile Brennstoffe wie zum Beispiel Kohle, Öl, und Erdgas Strom erzeugen. Zu den saubereren Quellen gehören Atomkraftund eine zunehmende Verwendung von erneuerbare Energien wie zum Beispiel Solar-, Wind, Welle und Wasserkraft.

Fahrzeuggeneratoren

Mobiler elektrischer Generator

Straßenfahrzeuge

Kraftfahrzeuge benötigen elektrische Energie, um ihre Instrumente mit Strom zu versorgen, den Motor selbst in Betrieb zu halten und ihre Batterien aufzuladen. Bis ungefähr in den 1960er Jahren nutzten Kraftfahrzeuge tendenziell DC -Generatoren (Dynamos) mit elektromechanischen Aufsichtsbehörden. Nach dem obigen historischen Trend und aus vielen der gleichen Gründe wurden diese nun durch ersetzt durch Lichtmaschinen mit integriert Gleichrichter Schaltungen.

Fahrräder

Fahrräder erfordern Energie, um Lauflicht und andere Geräte zu senken. Es gibt zwei gemeinsame Arten von Generator, die auf Fahrrädern verwendet werden: Flaschendynamos die den Reifen des Fahrrads auf einer nach Bedarf einbeziehen, und Hub Dynamos die direkt am Antriebszug des Fahrrads befestigt sind. Der Name ist konventionell, da es sich um kleine alte-Magnet Dynamos. Etwas Elektrofahrräder sind fähig Regenerative Bremsung, wo der Antriebsmotor als Generator verwendet wird, um beim Bremsen etwas Energie wiederherzustellen.

Segelboote

Segelboote können mit einem Wasser- oder Windgenerator die Batterien verwenden. Ein kleines Propeller, Windkraftanlage oder Turbine ist mit einem Generator mit geringer Leistung verbunden, um Ströme bei typischen Wind- oder Kreuzfahrten zu liefern.

Elektrische Roller

Elektrische Roller Mit regenerativem Bremsen sind auf der ganzen Welt populär geworden. Ingenieure verwenden kinetische Energie Wiederherstellungssysteme im Scooter, um den Energieverbrauch zu verringern und den Bereich um bis zu 40 bis 60% zu erhöhen, indem sie einfach die Energie mit der magnetischen Bremse wiederherstellen, die erzeugt elektrische Energie zur weiteren Verwendung. Moderne Fahrzeuge erreichen eine Geschwindigkeit von bis zu 25 bis 30 km/h und können bis zu 35 bis 40 km verlaufen.

Genset

Ein Motorgenerator ist die Kombination eines elektrischen Generators und eines Motor (Prime Mover) zusammengebaut, um ein einzelnes Stück in sich geschlossener Geräte zu bilden. Die verwendeten Motoren sind normalerweise Kolbenmotoren, aber auch Gasturbinen können verwendet werden, und es gibt sogar Hybrid-Diesel-Gas-Einheiten, die als Dual-Brennstoff-Einheiten bezeichnet werden. Viele verschiedene Versionen von Motorgeneratoren sind erhältlich - von sehr kleiner tragbar Benzin Powered Sets zu großen Turbineninstallationen. Der Hauptvorteil von Motorgeneratoren ist die Fähigkeit, unabhängig Strom zu liefern und die Einheiten als Backup-Leistungslösungen zu ermöglichen.^[19]

Elektrische Generatoren mit menschlicher angetriebener Elektro

Ein Generator kann auch vom Menschen angetrieben werden Muskel Strom (zum Beispiel in Field Radio Station Equipment).

Demonstranten bei Besetzen Sie die Wall Street Mit Fahrrädern, die an eine Motor- und Einwegdiode angeschlossen sind, um Batterien für ihre Elektronik zu laden^[20]

Elektrische Generatoren für menschliche angetriebene elektrische Generatoren sind im Handel erhältlich und waren das Projekt einiger DIY Enthusiasten. In der Regel mit Pedalleistung, einem umgebauten Fahrradtrainer oder einer Fußpumpe, können solche Generatoren praktisch zum Laden von Batterien verwendet werden und werden in einigen Fällen mit einem integralen Wechselrichter ausgelegt. Ein durchschnittlicher "gesunder Mensch" kann für einen vollen Zeitraum von acht Stunden einen stetigen 75 Watt (0,1 PS) produzieren, während ein "erstklassiger Athlet" für einen ähnlichen Zeitraum ungefähr 298 Watt (0,4 PS) produzieren kann. Am Ende, dessen unbestimmte Ruhe- und Wiederherstellungsphase erforderlich ist. Bei 298 Watt wird der durchschnittliche "gesunde Mensch" innerhalb von 10 Minuten erschöpft.^[21] Die produzierte Netto -Stromleistung ist aufgrund der Effizienz des Generators geringer. Tragbare Funkempfänger mit einer Kurbel werden hergestellt, um die Anforderungen an den Kauf von Batterien zu reduzieren, siehe Uhrwerk Radio. Mitte des 20. Jahrhunderts wurden im gesamten 20. Jahrhundert pedalgestützte Funkgeräte verwendet Australisches Hinterland, um eine Schule zu versorgen (Luftschule), medizinische und andere Bedürfnisse in abgelegenen Stationen und Städten.

Mechanische Messung

Ein Tachogenerator ist ein elektromechanisches Gerät, das eine Ausgangsspannung proportional zu seiner Wellengeschwindigkeit erzeugt. Es kann für einen Geschwindigkeitsanzeige oder in einem Rückkopplungsgeschwindigkeitskontrollsystem verwendet werden. Tachogeneratoren werden häufig zur Stromversorgung verwendet Tachometer Um die Geschwindigkeiten von Elektromotoren, Motoren und die Ausrüstung zu messen, die sie mit Strom versorgen. Generatoren erzeugen Spannungen ungefähr proportional zur Wellengeschwindigkeit. Mit präziser Konstruktion und Konstruktion können Generatoren gebaut werden, um sehr genaue Spannungen für bestimmte Bereiche von Wellengeschwindigkeiten zu erzeugen.

Gleichartiger Schaltkreis

Äquivalente Schaltung von Generator und Last.

• G, Generator
• V_G, Generator Open-Circuit-Spannung
• R_G, Generatorinneren Widerstand
• V_L, Generator On-Load-Spannung
• R_L, Lastwiderstand

Ein gleichartiger Schaltkreis eines Generators und einer Last wird im angrenzenden Diagramm gezeigt. Der Generator wird durch eine dargestellt Zusammenfassung Generator bestehend aus einem Ideal Spannungsquelle und eine interne Impedanz. Die Generator des Generators ${\ displayStyle v _ {\ text {g}}}$ und ${\ displayStyle r _ {\ text {g}}}$ Parameter können durch Messung des Wickelwiderstands bestimmt werden (korrigiert bis Betriebstemperatur) und Messung des offenen Kreislaufs und der geladenen Spannung für eine definierte Stromlast.

Dies ist das einfachste Modell eines Generators. Für eine genaue Darstellung müssen möglicherweise weitere Elemente hinzugefügt werden. Insbesondere kann die Induktivität hinzugefügt werden, um die Wicklungen und den magnetischen Leckagefluss der Maschine zu ermöglichen.^[22] Aber eine vollständige Darstellung kann viel komplexer werden als diese.^[23]

Siehe auch

Verweise