Просмотр кода страницы Генератор переменного тока

{{Значения|Генератор}}
'''Генера́тор переме́нного то́ка''' ''(«альтерна́тор»)'' — [[электрическая машина]], преобразующая [[Механическая энергия|механическую энергию]] в [[Электрическая энергия|электрическую энергию]] [[Переменный ток|переменного тока]]. Большинство генераторов переменного тока используют [[вращающееся магнитное поле]].
[[Файл:Gorskii 04414u.jpg|thumb|right|320px|Машинный зал Гиндукушской [[Гидроэлектростанция|ГЭС]] на реке [[Мургаб (река)|Мургаб]]. Генератор переменного тока с [[Возбудитель (электрогенератор)|возбудителем]] изготовлен в [[Будапешт]]е ([[Венгрия]]), на [[Ganz Works]].<br />''Фотография [[Прокудин-Горский|Прокудина-Горского]], [[1911 год]].'']]
Принцип работы генератора заключается в преобразовании механической энергии в электрическую путем вращения проволочной катушки в магнитном поле. Электрический ток вырабатывается и тогда, когда силовые линии движущегося магнита пересекают витки проволочной катушки<!-- Где рисунок? -->. Электроны  перемещаются по направлению к положительному полюсу магнита, а электрический ток течет от положительного полюса к отрицательному. До тех пор, пока силовые линии магнитного поля пересекают катушку (проводник), в проводнике индуцируется электрический ток. Аналогичный принцип работает и при перемещении проволочной рамки относительно магнита, то есть когда рамка пересекает силовые линии магнитного поля. Индуцированный электрический ток течет таким образом, что его поле отталкивает магнит, когда рамка приближается к нему, и притягивает, когда рамка удаляется. Каждый раз, когда рамка изменяет ориентацию относительно полюсов магнита, электрический ток также изменяет свое направление на противоположное. Все то время, пока источник механической энергии вращает проводник (или магнитное поле), генератор будет вырабатывать переменный электрический ток.

== История ==
Электрические машины, генерирующие переменный ток, были известны в простом виде со времён открытия [[магнитная индукция|магнитной индукции]] [[Электрический ток|электрического тока]]. Ранние машины были разработаны [[Майкл Фарадей|Майклом Фарадеем]] и [[Ипполит Пикси|Ипполитом Пикси]].

Фарадей разработал «вращающийся прямоугольник», действие которого было ''многополярным'' — каждый активный проводник пропускался последовательно через область, где [[магнитное поле]] было в противоположных направлениях. Первая публичная демонстрация наиболее сильной «альтернаторной системы» имела место в [[1886 год]]у. Большой двухфазный генератор переменного тока был построен британским электриком {{нп4|Гордон, Джеймс Эдвард Генри|Джеймсом Гордоном|en|James Edward Henry Gordon}} ({{lang-en|James Edward Henry Gordon}}) в [[1882 год]]у. [[Лорд Кельвин]] и {{нп4|Ферранти, Себастьян Пьетро Инноченцо Адемар Зиани де|Себастьян Ферранти|en|Sebastian Ziani de Ferranti}} ({{lang-en|Sebastian Pietro Innocenzo Adhemar Ziani de Ferranti}}) также разработали ранний альтернатор, производивший переменный ток частотой между 100 и 300 [[Герц (единица измерения)|герц]]. В [[1891 год]]у [[Никола Тесла]] запатентовал практический «высокочастотный» альтернатор (который действовал на частоте около 15000 герц). После 1891 года были изобретены многофазные альтернаторы. Генератор трехфазного тока с трехпроводной нагрузкой  разработал и продемонстрировал русский инженер [[Доливо-Добровольский, Михаил Осипович|Доливо-Добровольский]], работавший главным инженером [[AEG|берлинской компании AEG]]. В 1893 году продемонстрированное им изобретение было  использовано А. Н. Щенсновичем при строительстве первой промышленной трехфазной электростанции в составе Новороссийского зернового элеватора.<ref>{{публикация |1=статья |ссылка=https://cyberleninka.ru/article/n/istoricheskie-aspekty-stroitelstva-obektov-dlya-perevalki-zerna-v-novorossiyskom-morskom-portu-na-rubezhe-xix-xx-vv |автор=Рыбникова |автор имя=И. А. |автор2=Рыбников |автор2 имя=А. М. |заглавие=Исторические аспекты строительства объектов для перевалки зерна в Новороссийском морском порту на рубеже XIX-XX вв |год=2014 |издание=ВЕСТНИК ИрГТУ |номер=7 (90) |страницы= |issn=1814-3520 |архив дата=2019-07-25 |архив=https://web.archive.org/web/20190725170325/https://cyberleninka.ru/article/n/istoricheskie-aspekty-stroitelstva-obektov-dlya-perevalki-zerna-v-novorossiyskom-morskom-portu-na-rubezhe-xix-xx-vv }}{{начало цитаты}} Электростанция предназначалась для обеспечения питания электродвигателей механизмов элеватора, … . Руководил строительством А. Н. Щенснович, использовавший изобретение И. О. Доливо-Добровольского. Чертежи для станции выполнила швейцарская фирма «Броун Бовери», а все основное электрооборудование было изготовлено на месте в механических мастерских элеватора, в том числе обмотка и сборка электродвигателей.{{конец цитаты}}</ref>

== Теория генератора переменного тока ==
[[Файл:Alternator 1.svg|thumb|В прямоугольном контуре вращается постоянный магнит.]]

Принцип действия генератора основан на законе [[Электромагнитная индукция|электромагнитной индукции]] — индуцирование [[Электродвижущая сила|электродвижущей силы]] в прямоугольном контуре (проволочной рамке), находящейся в однородном вращающемся [[Магнитное поле|магнитном поле]]. ''Или наоборот, прямоугольный контур вращается в однородном неподвижном магнитном поле.''

Допустим, что однородное магнитное поле, создаваемое [[постоянный магнит|постоянным магнитом]], вращается вокруг своей оси в проводящем контуре (проволочной рамке) с равномерной [[Угловая скорость|угловой скоростью]] <math>\omega</math>. Две равные порознь вертикальные стороны контура ''(см. рисунок)'' являются '''''активными''''', так как их пересекают магнитные линии магнитного поля. Две равные порознь горизонтальные стороны контура — не активные, так как магнитные линии магнитного поля их не пересекают, магнитные линии скользят вдоль горизонтальных сторон, электродвижущая сила в них не образуется.

В каждой из активных сторон контура индуктируется электродвижущая сила, величина которой определяется по формуле:

<math>e_1 = Blv \sin \omega t</math> и <math>e_2 = Blv \sin ( \omega t +</math><math>\pi</math><math>)= - Blv \sin \omega t</math>,

где

<math>e_1</math> и <math>e_2</math> — мгновенные значения [[Электродвижущая сила|электродвижущих сил]], индуктированных в активных сторонах контура, в [[вольт]]ах;

<math>B</math> — [[магнитная индукция]] [[Магнитное поле|магнитного поля]] в [[вольт]]-[[секунда]]х на [[квадратный метр]] ([[Тесла (единица измерения)|'''Тл''', ''Тесла'']]);

<math>l</math> — длина каждой из активных сторон контура в [[метр]]ах;

<math>v</math> — [[линейная скорость]], с которой вращаются активные стороны контура, в метрах в секунду;

<math>t</math> — [[время]] в [[секунда]]х;

<math>\omega t</math> и <math>\omega t +</math><math>\pi</math> — [[Угол|углы]], под которыми магнитные линии пересекают активные стороны контура.

Так как электродвижущие силы, индуктированные в активных сторонах контура, действуют согласно друг с другом, то результирующая электродвижущая сила, индуктируемая в контуре,

будет равна <math>e = 2Blv \sin \omega t</math>, то есть индуктированная электродвижущая сила в контуре изменяется по [[синусоида]]льному закону.

'''Если в контуре вращается однородное магнитное поле с равномерной угловой скоростью, то в нём индуктируется синусоидальная электродвижущая сила'''.

Можно преобразовать формулу <math>e = 2Blv \sin \omega t</math>, выразив её через максимальный магнитный поток <math>\Phi_m</math>, пронизывающий контур.

Относительная линейная скорость <math>v</math> активных сторон равна произведению радиуса вращения <math>\frac{\alpha}{2}</math> на угловую скорость <math>\omega</math>, то есть <math>v = \frac{\alpha}{2} \omega</math>.

Тогда получим <math>e = 2Bl \frac{\alpha}{2} \omega \sin \omega t</math>,

где

<math>\omega \Phi_m</math> — [[амплитуда]] синусоидальной электродвижущей силы;

<math>\omega t</math> — [[Фаза колебаний|фаза]] синусоидальной электродвижущей силы;

<math>\omega</math> — [[угловая скорость]] синусоидальной электродвижущей силы, в данном случае равная угловой скорости вращения магнита в контуре.

С учётом того, что контур состоит из многих витков провода, электродвижущая сила пропорциональна количеству витков <math>w</math> и формула будет выглядеть так: <math>e = w2Bl \frac{\alpha}{2} \omega \sin \omega t</math>.

Если ввести в формулу максимальный магнитный поток, тогда <math>e = w \Phi_m \sin \omega t</math>.

== Устройство генератора переменного тока ==
[[File:Alternado-ru.svg|thumb|Схематическое устройство однофазного 4-полюсного генератора переменного тока. Генератор с вращающимися магнитными полюсами и неподвижным статором.]]
[[Файл:Dynamo.JPG|thumb|[[Автомобильный генератор]] переменного тока в разрезе. Видны полюсные наконечники.]]
[[Файл:3-phase flow.gif|thumb|К трёхфазному генератору (соединение «звездой») подключена активная нагрузка (соединение «звездой»), [[нейтральный провод]] отсутствует.]]

'''По конструкции можно выделить:'''
* генераторы с неподвижными магнитными полюсами и вращающимся [[Якорь (электротехника)|якорем]];
* генераторы с вращающимися магнитными полюсами и неподвижным статором. 
Последние получили большее распространение, так как благодаря неподвижности статорной обмотки отпадает необходимость снимать с ротора большой ток высокого напряжения с использованием [[Щёточно-коллекторный узел|скользящих контактов (щёток)]] и [[Контактные кольца|контактных колец]].

Подвижная часть генератора называется [[Ротор (техника)|ротор]], а неподвижная — [[статор]].

Статор собирается из отдельных [[Железо|железных]] листов, [[Изоляция (электротехника)|изолированных]] друг от друга. На внутренней поверхности статора имеются пазы, куда вкладываются [[провод]]а статорной обмотки генератора.

Ротор изготавливается, обычно, из сплошного железа, полюсные наконечники [[Магнитный полюс|магнитных полюсов]] ротора собираются из листового железа. При вращении между статором и полюсными наконечниками ротора присутствует минимальный зазор, для создания максимально возможной магнитной индукции. Геометрическая форма полюсных наконечников подбирается такой, чтобы вырабатываемый генератором ток был наиболее близок к синусоидальному.

На сердечники полюсов посажены катушки возбуждения, питаемые постоянным током. Постоянный ток подводится с помощью щёток к контактным кольцам, расположенным на [[Вал (деталь машин)|валу]] генератора.

'''По способу возбуждения генераторы переменного тока делятся на:'''
* генераторы, [[Катушка индуктивности|обмотки возбуждения]] которых питаются постоянным током от постороннего источника электрической энергии, например от [[Электрический аккумулятор|аккумуляторной батареи]] (''генераторы с независимым возбуждением'').
* генераторы, обмотки возбуждения которых питаются от постороннего [[Генератор постоянного тока|генератора постоянного тока]] малой мощности (''[[Возбудитель (электрогенератор)|возбудителя]]''), сидящего на одном валу с обслуживаемым им генератором.
* генераторы, обмотки возбуждения которых питаются [[Выпрямитель|выпрямленным током]] самих же генераторов (''генераторы с самовозбуждением''). ''См также [[бесщёточный синхронный генератор]].''
* генераторы с возбуждением от постоянных [[магнит]]ов.

'''Конструктивно можно выделить:'''
* генераторы с явно выраженными полюсами;
* генераторы с неявно выраженными полюсами.

'''По количеству [[Фаза колебаний|фаз]] можно выделить:'''
* Однофазные генераторы. ''См. также [[конденсаторный двигатель]], [[однофазный двигатель]]''.
* Двухфазные генераторы. ''См. также [[двухфазная электрическая сеть]], [[двухфазный двигатель]]''.
* Трёхфазные генераторы. ''См. также [[трёхфазная система электроснабжения]], [[трёхфазный двигатель]]''.

'''По соединению фазных обмоток трёхфазного генератора:'''
* шестипроводная система Тесла (практического значения не имеет);
* соединение «звездой»;
* соединение «треугольником»;
* соединение шести обмоток в виде одной "звезды" и одного "треугольника" на одном статоре.

Наиболее распространено соединение «звездой» с нейтральным [[провод]]ом (четырёхпроводная схема), позволяющее легко компенсировать фазовые перекосы и исключающее появление постоянной составляющей и паразитных кольцевых токов в обмотках генератора, приводящих к потерям энергии и перегреву.

Так как на практике в электросетях с множеством мелких потребителей нагрузка на разные фазы не является симметричной (подключается разная [[электрическая мощность]], или например, [[Резистор|активная]] нагрузка на одной фазе, а на другой [[Индуктивность|индуктивная]] или [[Электрическая ёмкость|ёмкостная]], то при соединении «треугольником» или «звездой» без [[Нейтральный провод|нейтрального провода]] можно получить такое неприятное явление как «[[Несимметрия токов и напряжений|перекос фаз]]», например, [[Лампа накаливания|лампы накаливания]], подключенные к одной из фаз, слабо светятся, а на другие фазы подаётся чрезмерно большое [[электрическое напряжение]] и включенные приборы  «сгорают».
{{-}}
{{Панорама|Соединение обмоток звезда-звезда.svg|700px|К трёхфазному генератору (соединение «звездой») подключена активная нагрузка (соединение «звездой») с нейтральным проводом.}}
{{Панорама|Соединение обмоток треугольник-треугольник.svg|700px|К трёхфазному генератору (соединение «треугольником») подключена активная нагрузка (соединение «треугольником»).}}

== Частота переменного тока, вырабатываемого генератором ==
Данные генераторы являются '''синхронными''', то есть [[угловая скорость]] (число оборотов) [[Вращающееся магнитное поле|вращающегося магнитного поля]] линейно зависит от угловой скорости (числа оборотов) ротора генератора и '''асинхронными''', в которых имеется скольжение, то есть, отставание магнитного поля статора от угловой скорости ротора. Ввиду некоторой громоздкости регулирования асинхронные генераторы получили небольшое распространение.

Если ротор генератора двухполюсный, то за один его полный оборот индуктированная электродвижущая сила совершит полный цикл своих изменений.

Следовательно, [[частота]] электродвижущей силы синхронного генератора будет: <math>f = \frac{n}{60}</math>,

где

<math>f</math> — частота в [[Герц (единица измерения)|герцах]];

<math>n</math> — число оборотов ротора в [[Минута|минуту]].

Если генератор имеет число пар полюсов <math>p</math>, то соответственно этому частота электродвижущей силы такого генератора будет

в <math>p</math> раз больше частоты электродвижущей силы двухполюсного генератора: <math>f =p \frac{n}{60}</math>.

[[Частота]] [[Переменный ток|переменного тока]] в [[Электрическая сеть|электрических сетях]] [[Качество электрической энергии|должна строго соблюдаться]], в России и других странах она составляет 50 периодов в секунду ('''[[Герц (единица измерения)|герц]]'''). В ряде стран, например в [[США]], [[Канада|Канаде]], [[Япония|Японии]], в электрическую сеть подаётся переменный ток с частотой 60 герц. Переменный ток с частотой 400 герц применяется в бортовой сети самолётов.
; В таблице показана зависимость частоты генерированного переменного тока от количества магнитных полюсов и числа оборотов генератора
Данный фактор следует учитывать при конструировании генераторов.

{| class="wikitable wide"
|-
! Число полюсов
! Число оборотов ротора для частоты 50 герц,<br />в 1 минуту
! Число оборотов ротора для частоты 60 герц,<br />в 1 минуту
! Число оборотов ротора для частоты 400 герц,<br />в 1 минуту
|-
| 2
| 3 000
| 3 600
| 24 000
|-
| 4
| 1 500
| 1 800
| 12 000
|-
| 6
| 1 000
| 1 200
| 8 000
|-
| 8
| 750
| 900
| 6 000
|-
| 10
| 600
| 720
| 4 800
|-
| 12
| 500
| 600
| 4 000
|-
| 14
| 428,6
| 514,3
| 3 429
|-
| 16
| 375
| 450
| 3 000
|-
| 18
| 333,3
| 400
| 2 667
|-
| 20
| 300
| 360
| 2 400
|-
| 40
| 150
| 180
| 1 200
|-
|}
Например, [[паровая турбина]] оптимально работает при 3000 оборотов в минуту, число полюсов генератора равняется двум.

Например, для [[Дизельный двигатель|дизельного двигателя]], применяемого на [[Дизельная электростанция|дизельных электростанциях]], оптимальный режим работы 750 оборотов в минуту, тогда генератор должен иметь 8 полюсов.

Например, массивные и тихоходные [[Турбина|гидравлические турбины]] на крупных [[гидроэлектростанция]]х вращаются со скоростью 150 оборотов в минуту, тогда генератор должен иметь 40 полюсов.
: ''Данные примеры приведены для частоты переменного тока 50 герц.''

== Параметры синхронного генератора ==
Основными величинами, характеризующими синхронный генератор, являются:
* [[электрическое напряжение]] на зажимах <math>U</math>, [[вольт]];
* [[сила тока]] <math>I</math>, [[ампер]];
* полная мощность[вольт-ампер]
* активная мощность <math>P_i</math>, [[ватт]];
* число оборотов ротора в минуту <math>n</math>;
* [[коэффициент мощности]] <math>\cos \phi</math> ''([[Тригонометрические функции|косинус]] «[[фи]]»)''.
* тип возбуждения обмотки 
== Характеристика холостого хода генератора ==
[[Электродвижущая сила]] генератора переменного тока пропорциональна величине [[Магнитный поток|магнитного потока]] <math>\Phi</math> и числу оборотов <math>n</math> ротора генератора в минуту:

<math>E = c n \Phi</math>, где <math>c</math> — коэффициент пропорциональности (определяется конструкцией генератора).

Хотя величина [[Электродвижущая сила|ЭДС]] синхронного генератора зависит от числа оборотов <math>n</math> ротора, регулировать её путём изменения скорости вращения ротора невозможно, так как с числом оборотов ротора генератора связана частота переменного тока, генерируемого генератором. При работе генератора в [[Электрическая сеть|электрических сетях]] частота [[Качество электрической энергии|должна строго соблюдаться]] (в России 50 [[Герц (единица измерения)|герц]]).

Следовательно, единственный способ изменить величину ЭДС синхронного генератора — изменить [[магнитный поток]] <math>\Phi</math>.

Магнитный поток <math>\Phi</math> пропорционален [[Сила тока|силе тока]] в контуре <math>I</math> ([[ампер|'''А''', ''ампер'']]) и [[Индуктивность|индуктивности]] <math>L</math> ([[Генри (единица измерения)|'''Гн''', ''генри'']]):

<math>\Phi = LI</math>.

Отсюда формула ЭДС синхронного генератора будет выглядеть так: <math>E = c n L I</math>.

Регулирование ЭДС путём изменения магнитного потока осуществляется [[Последовательное и параллельное соединение проводников|последовательным включением]] в цепь обмоток возбуждения [[реостат]]ов или электронных [[Регулятор напряжения|регуляторов напряжения]]. На роторе генератора находятся [[контактные кольца]], ток возбуждения подводится через щёточный узел ([[Щёточно-коллекторный узел|скользящие контакты]]). В том случае, если на общем валу с генератором находится малый генератор-возбудитель — тогда регулирование осуществляется опосредованно, путём регулирования тока возбуждения генератора-возбудителя.

В том случае, когда используются генераторы переменного тока с возбуждением от постоянных магнитов (например, в малой энергетике) — осуществляется регулирование выходного напряжения с помощью внешних устройств: [[Регулятор напряжения|регуляторы]] и [[Стабилизатор напряжения|стабилизаторы напряжения]]. ''См. также [[стабилизаторы переменного напряжения]], [[импульсный стабилизатор напряжения]].''

Если безразлично, ток какой частоты получается на зажимах генератора (например, переменный ток затем выпрямляется, как на [[тепловоз]]ах с передачей переменно-постоянного тока, таких как [[ТЭ109]], [[ТЭ114]], [[ТЭ129]], [[ТЭМ7]] и др.) — ЭДС регулируется и изменением тока возбуждения и изменением числа оборотов [[Тяговый генератор|тягового генератора]].

== Параллельная работа синхронных генераторов ==

На [[электростанция]]х синхронные генераторы соединяются друг с другом [[Параллельное соединение|параллельно]] для совместной работы на общую [[Электрическая сеть|электрическую сеть]]. Когда нагрузка на электрическую сеть мала, работает только часть генераторов, при повышенном энергопотреблении («[[час пик]]») включаются резервные генераторы. Этот способ выгоден, так как каждый генератор работает на полную [[Электрическая мощность|мощность]], следовательно, с наиболее высоким [[Коэффициент полезного действия|коэффициентом полезного действия]].

=== Синхронизация генератора с электрической сетью ===
В момент подключения резервного генератора к [[Шина (энергосистема)|электрическим шинам]] его  [[электродвижущая сила]] должна быть численно равна [[Электрическое напряжение|напряжению]] на этих шинах,  иметь одинаковую с ним [[Частота|частоту]], и [[Сдвиг фаз|фазовый сдвиг]] равный нулю. Процесс выведения резервного генератора на режим, при котором обеспечивается указанное условие, называется ''синхронизацией'' генератора.

Если это условие не будет выполнено (подключаемый генератор не выведен на синхронный режим), то из сети в генератор может пойти большой ток, генератор заработает в режиме электродвигателя, что может привести к аварии.

Для выполнения синхронизации подключаемого генератора с электрической сетью применяются специальные устройства, в простейшем виде — '''синхроноско́п'''.

Синхроноскоп представляет собой [[Лампа накаливания|лампу накаливания]] и «нулевой» [[вольтметр]], включенные параллельно контактам [[рубильник]]а, отключающего генератор от шин сети (соответственно сколько фаз, столько ламп накаливания и вольтметров).
: ''При разомкнутом состоянии рубильника [[Параллельное соединение|параллельная сборка]] «лампа накаливания — „нулевой“ вольтметр» оказывается включенной [[Последовательное соединение|последовательно]] цепи «фаза генератора — фаза электросети».
''
После запуска генератора (при разомкнутом рубильнике) его выводят на номинальные обороты, и регулируя ток возбуждения, добиваются того, чтобы [[электрическое напряжение]] на клеммах генератора и на шинах сети было приблизительно одинаковым.

Когда генератор приближается к режиму синхронизации, лампы накаливания начинают мигать, и в момент почти полной синхронизации они гаснут. Однако лампы гаснут при напряжении, не равном нулю, для индикации полного нуля служат [[вольтметр]]ы («нулевые» вольтметры). Как только и «нулевые» вольтметры покажут '''0 [[вольт]]''' — генератор и электрическая сеть синхронизированы, можно замыкать рубильник. Если две лампы накаливания (на двух фазах) погасли, а третья — нет, это означает, что одна из фаз генератора подключена неправильно к шине электрической сети.

== Генераторы переменного тока на транспорте ==
[[Файл:Jeep 2.5 liter 4-cylinder engine chromed e.jpg|thumb|180px|[[Автомобильный генератор]] переменного тока. Приводной ремень снят.]]
Трёхфазные генераторы переменного тока с встроенным [[диодный мост|полупроводниковым мостовым]] [[трёхфазный выпрямитель|трёхфазным выпрямителем]] используются на современных автомобилях для зарядки [[Автомобильный аккумулятор|автомобильного аккумулятора]], а также для питания [[Электрооборудование автомобиля#Потребители электроэнергии|электропотребителей]], таких как [[система зажигания]], [[автомобильная светотехника]], [[Карпьютер|бортовой компьютер]], [[K-Line|система диагностики]] и других. Постоянство напряжения в бортовой сети поддерживается специализированным [[регулятор напряжения|регулятором напряжения]].

Применение [[Автомобильный генератор|автомобильных генераторов]] переменного тока позволяет уменьшить габаритные размеры, вес генератора, повысить его надёжность, сохранив или даже увеличив его мощность по сравнению с генераторами постоянного тока<ref>Такие же преимущества имеет генератор переменного тока, применяемый в системе электроснабжения [[Пассажирский вагон#Системы электроснабжения пассажирских вагонов|пассажирского вагона]]</ref>.
: ''Например, генератор постоянного тока Г-12 (автомобиль [[ГАЗ-69]]) весит 11 кг, номинальный ток 20 [[ампер]], а генератор переменного тока Г-250П2 (автомобиль [[УАЗ-469]]) при массе 5,2 кг выдаёт номинальный ток 28 ампер.''

Генераторы переменного тока применяются в [[Гибридный автомобиль|гибридных автомобилях]], позволяющих совмещать тягу [[Двигатель внутреннего сгорания|двигателя внутреннего сгорания]] и [[Электродвигатель|электродвигателя]]. Это позволяет избежать работы ДВС в режиме малых нагрузок, а также реализовывать [[Рекуперативное торможение|рекуперацию кинетической энергии]], что повышает топливную эффективность силовой установки.

На [[тепловоз]]ах, таких как [[ТЭ109]], [[ТЭ114]], [[ТЭ129]], [[ТЭМ7]], [[ТЭМ9]], [[ТЭРА1]], [[ТЭП150]], [[2ТЭ25К]] применяется электрическая передача переменно-постоянного тока, устанавливаются синхронные трёхфазные [[Тяговый генератор|тяговые генераторы]]. Тяговые электродвигатели постоянного тока, вырабатываемая генератором электроэнергия выпрямляется полупроводниковой выпрямительной установкой. Замена генератора постоянного тока на генератор переменного тока позволила снизить массу электрооборудования, резерв может быть использован для установки более мощного [[Дизельный двигатель|дизельного двигателя]]. Однако тяговый генератор переменного тока не может использоваться как [[Пусковая система двигателя внутреннего сгорания|стартер]] для двигателя внутреннего сгорания, запуск производится [[Генератор постоянного тока|генератором постоянного тока]] для цепей управления.

На опытном тепловозе [[2ТЭ137]], новых российских локомотивах [[2ТЭ25А]], [[ТЭМ21]] применяется электрическая передача переменно-переменного тока, с асинхронными тяговыми электродвигателями.

== Асинхронные двигатели как генераторы переменного тока ==
Как [[Обратимость электрических машин|обратимая электрическая машина]] [[Асинхронная машина|асинхронный электродвигатель]] переменного тока может быть переведён в [[Асинхронная машина#Режимы работы|генераторный режим]].

В генераторном режиме скольжение (разница между угловой скоростью ротора и угловой скоростью вращающегося магнитного поля) меняет знак, то есть '''асинхронный двигатель работает как асинхронный генератор'''.

Данное включение используется в основном на транспорте для [[Реостатное торможение|реостатного]] или [[Рекуперативное торможение|рекуперативного торможения]] (там, где в качестве [[Тяговый электродвигатель|тяговых электродвигателей]] применяются асинхронные).

== Охлаждение генераторов переменного тока ==
[[Файл:Turbogenerator01.jpg|thumb|Генератор с водородным охлаждением, окрашен в красный цвет]]
Во время работы в генераторе возникают потери энергии, превращающиеся в теплоту и нагревающие его элементы. Хотя [[КПД]] современных генераторов очень высок, абсолютные потери достаточно велики, что приводит к значительному повышению температуры активной стали, меди и [[Изоляция (электротехника)|изоляции]]. Повышение температуры конструктивных элементов, в свою очередь, ведёт к их [[Износ (техника)|постепенному разрушению]] и уменьшению срока службы генератора<ref name="Электрические станции">{{Cite web |url=http://gendocs.ru/v20747/?cc=3 |title=Электрические станции и подстанции. Тема 2. Синхронные генераторы и компенсаторы |access-date=2013-04-29 |archive-date=2016-03-05 |archive-url=https://web.archive.org/web/20160305131705/http://gendocs.ru/v20747/?cc=3 |deadlink=no }}</ref><ref>{{Cite web |url=http://www.ural-mep.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=10:proizvodstvo-gazoohladitelej-go-ogp-ogpf-ot-og-dlja-ohlazhdenija-turbogeneratorov&catid=3:gazoohladiteli&Itemid=110 |title=Газоохладители электрических машин |access-date=2013-04-29 |archive-date=2013-05-17 |archive-url=https://web.archive.org/web/20130517080013/http://www.ural-mep.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=10:proizvodstvo-gazoohladitelej-go-ogp-ogpf-ot-og-dlja-ohlazhdenija-turbogeneratorov&catid=3:gazoohladiteli&Itemid=110 |deadlink=no }}</ref>. Для предотвращения этого применяют различные системы охлаждения.

Выделяют следующие типы систем охлаждения: поверхностное (косвенное) и непосредственное охлаждение<ref name="Электрические станции"/>. Косвенное охлаждение в свою очередь может быть воздушным и водородным.

Водородные системы охлаждения чаще устанавливаются на крупные генераторы, так как они обеспечивают лучший отвод тепла<ref>[http://www.aes.bezkz.su/203.php Система водородного охлаждения Генератора]{{Недоступная ссылка|date=Июнь 2018 |bot=InternetArchiveBot }}</ref> (по сравнению с воздухом [[водород]] имеет большую [[теплопроводность]] и в 10 раз меньшую плотность<ref>{{Cite web |url=http://principact.ru/content/view/96/108/1/3/ |title=Принцип действия и конструкция синхронных машин |access-date=2013-04-29 |archive-date=2014-09-13 |archive-url=https://web.archive.org/web/20140913114640/http://principact.ru/content/view/96/108/1/3/ |deadlink=no }}</ref>). Водород пожаро- и взрывоопасен, поэтому применяется изоляция вентиляционной системы и поддержание повышенного давления.

== См. также ==
* [[Генератор постоянного тока]]
* [[Динамо Йедлика]]
* [[Электронный генератор]]
* [[Сдвиг фаз]]
* [[Компенсация реактивной мощности]]
* [[Регулирование частоты в энергосистемах]]
* [[Конденсаторный двигатель]]
* [[Однофазный двигатель]]
* [[Двухфазная электрическая сеть]]
* [[Двухфазный двигатель]]
* [[Трёхфазная система электроснабжения]]
* [[Трёхфазный двигатель]]

== Примечания ==
{{примечания}}
== Литература ==
* {{публикация|книга|язык=en
|автор=Thompson
|автор имя=S. P.
|заглавие=Dynamo-Electric Machinery
|подзаголовок=A Manual for Students of Electrotechnics
|инфо=Part 1
|место=New York
|издательство=Collier and Sons
|год=1902
|ref=Thompson
}}

== Ссылки ==
{{Навигация}}
* [http://www.tpub.com/content/construction/14273/css/14273_47.htm Alternators] {{Wayback|url=http://www.tpub.com/content/construction/14273/css/14273_47.htm |date=20040429203843 }}. Integrated Publishing (TPub. com).
* [http://www.otherpower.com/pmg2.html Wooden Low-RPM Alternator]. ForceField, Fort Collins, Colorado, USA.
* [https://web.archive.org/web/20040405172313/http://www.windstuffnow.com/main/3_phase_basics.htm Understanding 3 phase alternators]. WindStuffNow.
* [http://home.freeuk.net/dunckx/wireless/sparksnarcs/sparksnarcs.html Alternator, Arc and Spark. The first Wireless Transmitters]. The G0UTY Homepage.
* White, Thomas H., ''[http://earlyradiohistory.us/sec008.htm Alternator-Transmitter Development] (1891—1920)''. EarlyRadioHistory.us.

{{внешние ссылки}}
{{^|1em}}
{{rq|style|check}}

[[Категория:Электрогенераторы]]
[[Категория:Электромеханика]]