Μια γεννήτρια ηλεκτρικού ρεύματος είναι μια συσκευή σχεδιασμένη για τη μετατροπή μη ηλεκτρικών τύπων ενέργειας (χημική, μηχανική, θερμική) σε ηλεκτρική ενέργεια. Επιπλέον, ο σχεδιασμός του βασίζεται στη χρήση της αρχής της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής.
Η αρχή της λειτουργίας και η συσκευή του απλούστερου εναλλάκτη
Η ηλεκτρομαγνητική επαγωγή είναι ένα φαινόμενο που ανακαλύφθηκε το 1831 από τον Άγγλο φυσικό Michael Faraday (1791-1867), ο οποίος ανακάλυψε ότι όταν μια μαγνητική ροή μεταβαλλόμενη στο χρόνο περνά μέσα από ένα κλειστό αγώγιμο κύκλωμα, ένα ηλεκτρικό ρεύμα παράγεται στο τελευταίο. Αυτή η αρχή βασίζεται σε οποιαδήποτε γεννήτρια.
Στην πράξη, η αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής εφαρμόζεται ως εξής: ένα ηλεκτρικό ρεύμα προκύπτει σε ένα κλειστό πλαίσιο (ρότορας) όταν διασχίζεται από ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο που σχηματίζεται, ανάλογα με το σκοπό και το σχεδιασμό της γεννήτριας, από μόνιμους μαγνήτες ή ειδικούς περιελίξεις διέγερσης. Όταν περιστρέφετε το πλαίσιο, αλλάζει το μέγεθος της μαγνητικής ροής. Όσο πιο γρήγορα περιστρέφεται, τόσο υψηλότερη είναι η τάση εξόδου.
Το 1827, ο ουγγρικός φυσικός Anjos Istvan Jedlik (1800-1895) ανακάλυψε αυτό το φαινόμενο και το χρησιμοποίησε για να δημιουργήσει ένα πρωτότυπο μοντέλο μιας γεννήτριας ηλεκτρικού ρεύματος. Ωστόσο, πιστεύοντας ότι είναι διάσημη, ο επιστήμονας δεν κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας την ανακάλυψή του και ανακοίνωσε τη δημιουργία του πρώτου δυναμό το 1850.
Για την αποστράγγιση του ηλεκτρικού ρεύματος, το πλαίσιο είναι εξοπλισμένο με έναν συλλέκτη ρεύματος, ο οποίος το μετατρέπει σε κλειστό βρόχο και εξασφαλίζει συνεχή επαφή του περιστρεφόμενου πλαισίου με τα σταθερά στοιχεία της γεννήτριας. Οι βούρτσες με ελατήριο πιέζονται στους δακτυλίους συλλέκτη και έτσι το ηλεκτρικό ρεύμα τροφοδοτείται στους ακροδέκτες εξόδου της γεννήτριας.
Περιστρεφόμενα, τα μισά του πλαισίου περνούν διαδοχικά κοντά στους πόλους του μαγνήτη. Σε αυτήν την περίπτωση, συμβαίνει μια κυκλική αλλαγή στην κατεύθυνση της κίνησης του αναδυόμενου ρεύματος - σε κάθε πόλο, το ρεύμα κινείται προς μία κατεύθυνση.
Ανάλογα με τη σχεδίαση του συλλέκτη, η γεννήτρια μπορεί να παράγει τόσο συνεχές όσο και εναλλασσόμενο ρεύμα.
- Στις γεννήτριες DC, για κάθε μισό τύλιγμα στο συγκρότημα συλλεκτών, υπάρχουν μισοί δακτύλιοι απομονωμένοι μεταξύ τους. Λόγω του γεγονότος ότι αυτοί οι μισοί δακτύλιοι αλλάζουν συνεχώς με τις βούρτσες, το ρεύμα δεν αλλάζει την κατεύθυνσή του, αλλά απλώς παλμούς
- Σε εναλλάκτες, τα άκρα του πλαισίου είναι δεμένα με δακτυλίους ολίσθησης και ολόκληρη αυτή η δομή περιστρέφεται γύρω από τον άξονά της. Όταν περιστρέφεται το πλαίσιο, οι βούρτσες, καθεμία από τις οποίες είναι στενά δίπλα στο δικό της δακτύλιο, παρέχουν έναν αξιόπιστο αγωγό κάτω. Σε αυτήν την περίπτωση, δεν υπάρχει κυκλική αλλαγή στη θέση των πινέλων.
Το περιστρεφόμενο μέρος της γεννήτριας ονομάζεται ρότορας και το στάσιμο τμήμα ονομάζεται στάτορας.
Η αρχή της λειτουργίας γεννητριών εναλλασσόμενου και συνεχούς ρεύματος είναι ίδια. Διαφέρουν μεταξύ τους στο σχεδιασμό των δακτυλίων ολίσθησης που βρίσκονται στον περιστρεφόμενο ρότορα και στη διαμόρφωση των περιελίξεων.
Σε εναλλάκτες, χρησιμοποιείται μια αρχική τεχνική λύση, με βάση το γεγονός ότι το EMF συμβαίνει σε έναν αγωγό όχι μόνο όταν περιστρέφεται σε μαγνητικό πεδίο, αλλά και όταν το ίδιο το μαγνητικό πεδίο περιστρέφεται σε σχέση με έναν σταθερό αγωγό.
Αυτό το εφέ χρησιμοποιείται ευρέως από προγραμματιστές που τοποθετούν ηλεκτρικούς ή μόνιμους μαγνήτες σε περιστρεφόμενο ρότορα. Σε αυτήν την περίπτωση, η τάση απομακρύνεται από το σταθερό εγκατεστημένο τύλιγμα, το οποίο καθιστά δυνατή την απαλλαγή από περίπλοκα σχέδια των μονάδων συλλογής ρεύματος.
Γεννήτριες εναλλασσόμενου ρεύματος
- εποικοδομητική απόδοση
- μέθοδος ενθουσιασμού?
- αριθμός φάσεων
Σύμφωνα με τη μέθοδο διέγερσης, ο καταναλωτής μπορεί να συναντήσει μονάδες:
- με ανεξάρτητη διέγερση - η περιέλιξη διέγερσης τροφοδοτείται από συνεχές ρεύμα από ανεξάρτητη πηγή ισχύος.
- με αυτοδιέγερση - ένα διορθωμένο ρεύμα από την ίδια τη γεννήτρια τροφοδοτείται στο τύλιγμα διέγερσης.
- με διέγερση από μόνιμους μαγνήτες - δεν υπάρχει τύλιγμα διέγερσης.
- με διέγερση από τον διεγέρτη - μια γεννήτρια συνεχούς ρεύματος χαμηλής ισχύος, "κάθεται" στον ίδιο άξονα με τη γεννήτρια να συντηρείται.
Με τον αριθμό των φάσεων, οι ηλεκτρικές γεννήτριες είναι:
- μονή φάση;
- διφασικό;
- τρεις φάσεις.
Στην πράξη, οι τριφασικοί εναλλάκτες είναι οι πιο συνηθισμένοι. Αυτό οφείλεται σε ορισμένα πλεονεκτήματα που χαρακτηρίζουν αυτόν τον τύπο αδρανών:
- επίτευξη οικονομικής επίδρασης στην ανάπτυξη συστημάτων μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις - μείωση της κατανάλωσης υλικού συσκευών μετασχηματιστή και καλωδίων ισχύος · Αυτό διευκολύνεται από την παρουσία ενός κυκλικού μαγνητικού πεδίου.
- αυξημένη διάρκεια ζωής, η οποία εξασφαλίζει την ισορροπία του συστήματος.
- ταυτόχρονη χρήση τάσης γραμμής και φάσης.
Δομικά, μια τριφασική ηλεκτρική γεννήτρια έχει τρεις ανεξάρτητες περιελίξεις τοποθετημένες στον στάτορα σε κύκλο με μετατόπιση 120 ° το ένα στο άλλο. Σε αυτήν την περίπτωση, κάθε τύλιγμα είναι μονοφασική γεννήτρια, η οποία είναι ικανή να παρέχει εναλλακτική τάση στον καταναλωτή R. Μια τέτοια περιέλιξη ονομάζεται «φάση». Οι περιελίξεις φάσης μπορούν να διασυνδεθούν από το "δέλτα" ή το "αστέρι".
Υπάρχουν άλλα σχήματα για τη σύνδεση των περιελίξεων, για παράδειγμα, το εξασύρματο σύστημα Tesla ή η σύνδεση Slavyanka (ένας συνδυασμός έξι περιελίξεων με τη μορφή ενός «αστεριού» και ενός «τριγώνου»), αλλά δεν χρησιμοποιήθηκαν ευρέως.
Ο ρόλος του πλαισίου σε συσκευές που παράγουν εναλλασσόμενο ρεύμα παίζεται από έναν ηλεκτρομαγνήτη, ο οποίος, ενώ περιστρέφεται, μετατοπίζει το εναλλασσόμενο EMF που προκαλείται στις περιελίξεις κατά το ένα τρίτο ενός κύκλου το ένα σε σχέση με το άλλο.
Μεταξύ των πολλών εναλλακτών, υπάρχουν δύο βασικοί τύποι του σχεδιασμού τους: σύγχρονοι και ασύγχρονοι. Πρόσφατα, δεδομένου του μεγάλου αριθμού σύνθετων ηλεκτρονικών συσκευών που ελέγχονται από μικροεπεξεργαστές, εμφανίστηκε ένας νέος τύπος ηλεκτρικής γεννήτριας - μετατροπέας.
Σύγχρονες γεννήτριες ισχύος
Ένας σύγχρονος εναλλάκτης αποτελείται δομικά από δύο μέρη - έναν κινητό δρομέα και έναν σταθερό στάτορα.
Όταν ο ρότορας περιστρέφεται, ο οποίος είναι ένας ηλεκτρομαγνήτης με έναν πυρήνα και μια περιέλιξη διέγερσης, συνδεδεμένος με μια εξωτερική πηγή ισχύος χρησιμοποιώντας έναν μηχανισμό πινέλου, ένα EMF προκαλείται στην περιέλιξη του στάτη, η οποία τροφοδοτείται στους ακροδέκτες εξόδου της γεννήτριας. Αυτή η σχεδίαση εξαλείφει την ανάγκη για συρόμενες επαφές, γεγονός που απλοποιεί σε μεγάλο βαθμό το σχεδιασμό της μονάδας. Αρχικά, η μαγνητική ροή διεγείρεται από έναν διεγέρτη τρίτου μέρους συνδεδεμένο σε έναν κοινό άξονα και συνδέεται στο σύστημα χρησιμοποιώντας έναν σύνδεσμο.
Στις σύγχρονες ηλεκτρικές γεννήτριες χαμηλής ισχύος, η περιέλιξη διέγερσης τροφοδοτείται από διορθωμένο ρεύμα. Σε αυτήν την περίπτωση, το ηλεκτρικό κύκλωμα σχηματίζεται λόγω της ενεργοποίησης των μετασχηματιστών που περιλαμβάνονται στο κύκλωμα φορτίου. Ένας ανορθωτής ημιαγωγών περιλαμβάνεται επίσης εκεί. Το κύριο ηλεκτρικό κύκλωμα περιλαμβάνει:
- τύλιγμα διέγερσης
- ρύθμιση του ρεοστάτη.
Το κύριο χαρακτηριστικό μιας σύγχρονης γεννήτριας είναι ότι η συχνότητα του παραγόμενου ηλεκτρικού ρεύματος είναι ανάλογη με την ταχύτητα του ρότορα.
Ασύγχρονες γεννήτριες ισχύος
Ο σχεδιασμός των ασύγχρονων γεννητριών είναι απλός, αλλά ταυτόχρονα έχει τα χειρότερα τεχνικά χαρακτηριστικά σε σύγκριση με τις σύγχρονες μονάδες - το σφάλμα στη συχνότητα μπορεί να φτάσει το 4% και από την άποψη της τάσης - έως και 10%. Επιπλέον, οι ασύγχρονες γεννήτριες είναι κρίσιμες για το ρεύμα εκκίνησης. Επομένως, συνιστάται η χρήση τους σε συνδυασμό με σταθεροποιητές, και σε ορισμένες περιπτώσεις, για παράδειγμα, για μια μαλακή εκκίνηση ενός ηλεκτροκινητήρα, μπορεί να χρειαστεί ένας μετατροπέας συχνότητας.
Γεννήτριες μετατροπέα
Μια ηλεκτρική γεννήτρια μετατροπέα είναι μια συμβατική ασύγχρονη γεννήτρια, στην έξοδο της οποίας είναι εγκατεστημένος ένας πρόσθετος σταθεροποιητής παραμέτρων εξόδου.
Λειτουργεί ως εξής: η τάση που παράγεται από την ασύγχρονη γεννήτρια εισέρχεται στον μετατροπέα, όπου πρώτα διορθώνεται και στη συνέχεια σχηματίζονται παλμοί μιας δεδομένης συχνότητας και κύκλου λειτουργίας από τη ληφθείσα σταθερή τάση. Στην έξοδο της συσκευής, αυτοί οι παλμοί μετατρέπονται σε ημιτονοειδή τάση με σχεδόν ιδανικά τεχνικά χαρακτηριστικά.
Μονάδα εναλλαγής
Σε οικιακό περιβάλλον, ο ρότορας της γεννήτριας τροφοδοτείται από κινητήρες εσωτερικής καύσης (ICE) που λειτουργούν με καύσιμα όπως βενζίνη ή ντίζελ. Ταυτόχρονα, η διάρκεια ζωής των γεννητριών βενζίνης που είναι εξοπλισμένοι με δίχρονους κινητήρες εσωτερικής καύσης είναι περίπου 500 ώρες ετησίως (όχι περισσότερο από 4 ώρες την ημέρα). το τετράχρονο ICE φτάνει τις 5000 ώρες ετησίως.
Συνιστάται να χρησιμοποιείτε γεννήτριες βενζίνης για σύντομες διακοπές ρεύματος ή / και για έξοδο στην ύπαιθρο.
Οι γεννήτριες ντίζελ είναι πιο ισχυρές και πιο ανθεκτικές από τις γεννήτριες βενζίνης. Μεταξύ αυτών υπάρχουν μοντέλα με ψύξη αέρα και υγρού. Οι αερόψυκτες μονάδες συνιστώνται για χρήση σε μέρη όπου συχνά διακόπτεται η ηλεκτρική ενέργεια
Η χρήση τέτοιων οικιακών συσκευών είναι εξαιρετικά απλή - πρέπει να γεμίσετε καύσιμο στη δεξαμενή, να γυρίσετε το κλειδί για να ξεκινήσετε τον κινητήρα και να συνδέσετε το φορτίο. Ο πίνακας ελέγχου τους διαθέτει όλες τις απαραίτητες και διαισθητικές ετικέτες και σύμβολα.
Οι γεννήτριες ντίζελ ψύξης υγρού είναι συσκευές εντελώς διαφορετικής κατηγορίας. Είναι σε θέση να εργάζονται για μέρες και νύχτες και χρησιμοποιούνται κυρίως σε επιχειρήσεις ως πηγές εφεδρικής ισχύος.
Οι βιομηχανικές γεννήτριες, που έχουν σχεδιαστεί για να παράγουν εναλλασσόμενο ρεύμα και να το προμηθεύουν στους καταναλωτές σε μεγάλες αποστάσεις χρησιμοποιώντας γραμμές ισχύος υψηλής τάσης (PTL), λειτουργούν ενεργοποιώντας υδραυλικούς ή ατμοστρόβιλους. Σε τέτοιες μονάδες, ο μηχανισμός του ρότορα συνδέεται απευθείας στον τροχό τουρμπίνας.
Οι γεννήτριες ισχύος στροβίλων χαρακτηρίζονται από υψηλή ισχύ (έως 100.000 kW) και είναι σε θέση να παράγουν εναλλασσόμενο ρεύμα με τάση έως 16 kV. Σε αυτήν την περίπτωση, το μήκος και η διάμετρος του ρότορά τους μπορούν να φτάσουν τα 6,5 και 15 μέτρα, αντίστοιχα, και η ταχύτητα περιστροφής του τελευταίου είναι στην περιοχή 1500 ... 3000 σ.α.λ. Τέτοιες μονάδες εγκαθίστανται σε ξεχωριστούς χώρους σε ειδικά προετοιμασμένες βάσεις από σκυρόδεμα.
Επιλογές και δυνατότητες οικιακής γεννήτριας
Για ευκολία στη χρήση, οι κατασκευαστές εξοπλίζουν τα προϊόντα τους με μια σειρά χρήσιμων επιλογών, μεταξύ των οποίων είναι:
- συσκευή για αυτόματη εκκίνηση της μονάδας σε περίπτωση διακοπής ρεύματος.
- την παρουσία ενός ενσωματωμένου RCD που αποσυνδέει τη συσκευή από το δίκτυο σε περίπτωση βλάβης της μόνωσης και την εμφάνιση ρεύματος διαρροής ·
- έλεγχος των παραμέτρων και της εμφάνισής τους στην οθόνη.
- προστασία από υπερφόρτωση.
Όταν ένα φορτίο συνδέεται με μια ηλεκτρική γεννήτρια, η τιμή της οποίας θα είναι χαμηλότερη από την ονομαστική, η μονάδα θα αρχίσει να "τρώει" μέρος του υγρού καυσίμου μάταια, χωρίς να χρησιμοποιεί πλήρως τις δυνατότητές της.
Δεν θα ήταν περιττό να υπάρχει ένα ειδικό περίβλημα που καταστέλλει το θόρυβο, ένα διευρυμένο ρεζερβουάρ καυσίμου, ένα περίβλημα που προστατεύει τη μονάδα από τις επιπτώσεις των χαμηλών θερμοκρασιών κ.λπ.
Χαρακτηριστικά εγκατάστασης
Ο δυνητικός ιδιοκτήτης ενός εναλλάκτη πριν από την αγορά θα πρέπει να φροντίσει να προετοιμάσει ένα μέρος για την εγκατάστασή του. Ανεξάρτητα από το πού θα εγκατασταθεί μια τέτοια μονάδα, σε εσωτερικούς ή εξωτερικούς χώρους, θα χρειαστεί μια επίπεδη και συμπαγής πλατφόρμα. Η εγκατάσταση ηλεκτρικής γεννήτριας σε ανώμαλη γείωση θα αυξήσει τους κραδασμούς, γεγονός που θα επιταχύνει τη φθορά των εξαρτημάτων και μπορεί να προκαλέσει βλάβη μιας ακριβής συσκευής.
Κατά την εγκατάσταση της γεννήτριας σε εσωτερικούς χώρους, είναι σημαντικό να υπάρχει εξαερισμός. Επιπλέον, κατά τη διάρκεια της λειτουργίας της μονάδας, συνιστάται να αφήσετε την πόρτα του δωματίου ανοιχτή, η οποία με τη σειρά της θα απαιτήσει την εγκατάσταση μιας σχάρας στην πόρτα που εμποδίζει την πρόσβαση των εξωτερικών και, κυρίως, των παιδιών, στη ζώνη κινδύνου.
Συνδέστε τη γεννήτρια στο δίκτυο, σύμφωνα με τις απαιτήσεις που ορίζονται στις οδηγίες λειτουργίας. Σε αυτήν την περίπτωση, το ηλεκτρικό καλώδιο πρέπει να συνδεθεί μετά την εισαγωγική μηχανή και τον ηλεκτρικό μετρητή.
