すべての発電機の動作原理は、電磁誘導の現象に基づき、その内容は、回路によって囲まれた表面を介して、時間的に変化する磁場が通過する場合、閉回路に起電力が誘導されることです。この現象は、1831年8月29日に英国のマイケル・ファラデー物理化学者によって発見されました。
電磁誘導の典型的な例は、永久磁石の磁場に導電性フレームの回転です。その場合磁場は一定ですが、フレームが回転するときに磁場におけるその投影が常に変化します。いわゆる、固定されたフレームが連続的に変化する磁場に配置される状況は電磁誘導現象の定義に対応します。
電磁誘導の発生には、時間的に変化して電流が誘導される閉回路を通過する磁場が作成される方法は任意です。上述の場合には、固定枠が回転移動させましたが、固定枠内に回転する磁石が配置される場合に同じ効果を達成することができます。2つの基礎要素の相対的な動きが同じです。
一つのフレームの要素(フレームまたは磁石)を回転させると起電力が発生します。そのために、ガソリンまたは蒸気エネルギーなどの燃料で稼働するエンジンが使用されます。燃料エネルギーが発電機ロータが搭載されたシャフト回転の機械エネルギーに変換され、次いで電気エネルギーに変換されるため、燃料のエネルギーを使用することによって電気エネルギーを得ることは 達成されます。
最も広く使用される構造の主なタイプは、交流と直流の発電機です。同様の全体構造と同じ要素にもかかわらず、根本的な違いがあります。
交流発電機の基本的な要素はロータおよびステータを含みます。ロータは、永久磁石またはベアリングに基づいた発電機のシャフト上に取り付けられた電磁石で、その場合に回転磁場の発生源になります。電磁石はシャフト上に摺動接点を介して一定の電流を必要としながら、永久磁石は追加の装置を必要としません。摺動接点は、接触リングとその上に摺動するブラシで形成されます。
ロータの回転は互いに位相ずれた巻線に起電力を交互に誘導する磁場を回転させます。巻線の数は発電機が供給する相系、ロータが回転する速度および得られる交流電流の周波数によって確定されます。主に50ヘルツの周波数の単相および三相電力網が使用されます。ロータの回転速度は、通常にロータシャフトに機械的エネルギーを伝達するモーターの種類によります。
他の例示的な例は、直流発電機の構造です。主構成要素はロータとステータで、交流発電機と同様ですが、一方、電磁石の励磁巻線がステータ上に配置され、起電力が誘起される巻線がロータ上に配置されるという違いがあります。ロータはまたアンカーと呼ばれ、巻線はアンカーの巻線とされます。ロータ巻線が接続される相互に結合しない二つの半リングが形成する集電体は直流発電機もう一つの相違点です。集電体の半リングの電流は二つの固定ブラシによって除去されます。
直流電流によって供給されるステータ電磁石の極は、ロータが回転する静磁場を発生します。電機子巻線のシングルコイルを考慮して、直流を得る原理を説明します。フレームが回転すると、フレームの導体における起電力が発生し、その移動方向は導体の磁極に対する相対運動の方向に依存し、右手の法則によって確定されます。集電ブラシが静止して集電リングは非連続セグメントに分割されるため、各ブラシが任意の一時点に同じ電流方向の導体に接続されます。
直流電流は実際に一定ではなく、最小値と最大値との脈動の一連です。一つのフレームが回転する場合、発生される電流は最大値とゼロ値2回になります。最大値の電流はほとんど使用できないため、実際の直流発電機の巻線がコイルの数が多くて複数の極の電磁石が使用されます。その場合、集電体はより複雑な構造を有し、半環ではなく集電板の複合から構成されることにより、最終的に発生される電流脈動を低減することができます。
ロータの永久磁石の稼働方法に従って分類されます。
永久磁石の使用は、すべての追加の機器を省略することができますが、低性能の発電機しか使用されません。他の場合には電磁石が使用されます。独立励起の発電機は、電磁石用の直流の他の電源を使用します。また、直流を発生するには交流整流器が使用されることがあります。自己励起の直流発電機の場合は発電機が巻線を供給します。さらに、励磁巻線の接続図に応じて、パラレル、シリアル、混合励起に細分されます。
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