Elektros srovės generatorius yra įtaisas, skirtas neelektrinėms energijos rūšims (cheminėms, mechaninėms, šiluminėms) paversti elektros energija. Be to, jo dizainas pagrįstas elektromagnetinės indukcijos principo naudojimu.
Veikimo principas ir paprasčiausio generatoriaus įtaisas
Elektromagnetinė indukcija yra reiškinys, kurį 1831 m. Atrado anglų fizikas Michaelas Faraday (1791–1867), kuris atrado, kad kai kintantis laiko magnetinis srautas praeina per uždarą laidžią grandinę, pastarojoje susidaro elektros srovė. Būtent šis principas yra bet kurio generatoriaus pagrindas.
Praktiškai elektromagnetinės indukcijos principas įgyvendinamas taip: elektros srovė atsiranda uždarame rėme (rotoriuje), kai jį kerta sukamasis magnetinis laukas, susidarantis, priklausomai nuo generatoriaus paskirties ir konstrukcijos, nuolatinių magnetų ar specialių. sužadinimo apvijos. Pasukus rėmelį, pasikeičia magnetinio srauto dydis. Kuo greičiau jis sukasi, tuo didesnė išėjimo įtampa.
1827 m. Vengrų fizikas Anjos Istvan Jedlik (1800-1895) atrado šį efektą ir panaudojo jį kurdamas originalų elektros srovės generatoriaus modelį. Tačiau manydamas, kad tai garsus, mokslininkas savo atradimo nepatentavo ir apie pirmojo dinamo sukūrimą paskelbė tik 1850 m.
Elektros srovei nutekėti rėme yra srovės kolektorius, kuris paverčia jį uždara kilpa ir užtikrina nuolatinį besisukančio rėmo kontaktą su nejudančiais generatoriaus elementais. Spyruokliniai šepečiai prispaudžiami prie kolektoriaus žiedų, taigi elektros srovė tiekiama į generatoriaus išvesties gnybtus.
Besisukant, rėmo pusės eina šalia magneto ašių. Tokiu atveju atsiranda ciklinis kylančios srovės judėjimo krypties pokytis - prie kiekvieno poliaus srovė juda viena kryptimi.
Priklausomai nuo kolektoriaus konstrukcijos, generatorius gali gaminti tiek nuolatinę, tiek kintamąją srovę.
- Nuolatinės srovės generatoriuose kiekvienai kolektoriaus surinkimo apvijos pusei yra pusžiedžiai, izoliuoti vienas nuo kito. Dėl to, kad šie pusžiedžiai nuolat keičiasi teptukais, srovė nekeičia savo krypties, o tiesiog pulsuoja.
- Generatoriuose rėmo galai yra susieti su slydimo žiedais ir visa ši konstrukcija sukasi aplink savo ašį. Kai rėmas sukasi, šepečiai, kurių kiekvienas yra glaudžiai greta savo žiedo, užtikrina patikimą žemyn laidininką. Šiuo atveju ciklinio šepetėlių padėties pokyčio nėra.
Sukamoji generatoriaus dalis vadinama rotoriumi, o stacionarioji dalis - statoriumi.
Kintamosios ir nuolatinės srovės generatorių veikimo principas yra identiškas. Jie skiriasi vienas nuo kito dėl slydimo žiedų, esančių ant besisukančio rotoriaus, konstrukcijos ir apvijų konfigūracijos.
Kintamosios srovės generatoriuose dažnai naudojamas originalus techninis sprendimas, pagrįstas tuo, kad EMF laidininke atsiranda ne tik tada, kai jis sukasi magnetiniame lauke, bet ir tada, kai pats magnetinis laukas sukasi nejudančio laidininko atžvilgiu.
Šį efektą plačiai naudoja kūrėjai, dedantys elektrinius ar nuolatinius magnetus ant besisukančio rotoriaus. Šiuo atveju įtampa pašalinama iš stacionarios sumontuotos apvijos, o tai leidžia atsikratyti sudėtingų srovės surinkimo įrenginių konstrukcijų.
Kintamosios srovės generatoriai
- konstruktyvus pasirodymas;
- jaudulio metodas;
- fazių skaičius.
Pagal sužadinimo metodą vartotojas gali susidurti su vienetais:
- su nepriklausomu sužadinimu - sužadinimo apviją maitina nuolatinė srovė iš nepriklausomo energijos šaltinio;
- su savaiminiu sužadinimu - ištaisyta paties generatoriaus srovė tiekiama į sužadinimo apviją;
- su sužadinimu iš nuolatinių magnetų - nėra sužadinimo apvijos;
- su sužadintuvu iš žadintuvo - mažos galios nuolatinės srovės generatorius, „sėdintis“ ant to paties veleno, kuriame aptarnaujamas generatorius.
Pagal fazių skaičių elektros generatoriai yra:
- vienfazis;
- dvifazis;
- trifazis.
Praktiškai dažniausiai naudojami trifaziai generatoriai. Taip yra dėl daugybės privalumų, būdingų šio tipo užpildams:
- gauti ekonominį efektą kuriant elektros energijos perdavimo dideliais atstumais sistemas - mažinant transformatorių ir maitinimo laidų medžiagų sunaudojimą; Tai palengvina apskrito magnetinio lauko buvimas;
- ilgesnis tarnavimo laikas, kuris užtikrina sistemos pusiausvyrą;
- tuo pačiu metu naudojama linijos ir fazės įtampa.
Struktūriškai trifazis elektros generatorius turi tris nepriklausomas apvijas, esančias statoriuje ratu, kurio poslinkis yra 120 ° vienas kito atžvilgiu. Šiuo atveju kiekviena apvija yra vienfazis generatorius, galintis tiekti kintamą įtampą vartotojui R. Tokia viena apvija vadinama „faze“. Fazių apvijos gali būti sujungtos „delta“ arba „žvaigždute“.
Yra ir kitų apvijų prijungimo schemų, pavyzdžiui, šešių laidų „Tesla“ sistema arba „Slavyanka“ jungtis (šešių apvijų derinys vienos „žvaigždės“ ir vieno „trikampio“ pavidalu), tačiau jos nebuvo plačiai naudojamos.
Rėmelio vaidmenį įtaisuose, generuojančiuose kintamą srovę, atlieka elektromagnetas, kuris, sukdamasis, išstumia apvijose sukeltą kintamą EMF trečdaliu ciklo vienas kito atžvilgiu.
Tarp daugybės generatorių yra du pagrindiniai jų konstrukcijos tipai: sinchroninis ir asinchroninis. Neseniai, atsižvelgiant į daugybę sudėtingų elektroninių prietaisų, valdomų mikroprocesoriais, atsirado naujas elektros generatoriaus tipas - keitiklis.
Sinchroniniai elektros generatoriai
Sinchroninis kintamosios srovės generatorius struktūriškai susideda iš dviejų dalių - judamo rotoriaus ir fiksuoto statoriaus.
Kai sukasi rotorius, kuris yra elektromagnetas su šerdimi ir sužadinimo apvija, prijungtas prie išorinio maitinimo šaltinio, naudojant šepetėlio mechanizmą, statoriaus apvijoje indukuojamas EMF, kuris tiekiamas į generatoriaus išvesties gnybtus. Ši konstrukcija pašalina stumdomų kontaktų poreikį, o tai labai supaprastina įrenginio dizainą. Iš pradžių magnetinis srautas sužadinamas iš trečiosios šalies žadintuvo, pritvirtinto prie bendro veleno ir prijungto prie sistemos naudojant movą.
Mažos galios sinchroniniuose elektros generatoriuose sužadinimo apvija maitinama ištaisyta srove. Tokiu atveju elektros grandinė susidaro dėl įjungtų transformatorių, įtrauktų į apkrovos grandinę. Čia taip pat yra puslaidininkinis lygintuvas. Pagrindinę elektros grandinę sudaro:
- sužadinimo apvija;
- reguliuojantis reostatas.
Pagrindinis sinchroninio generatoriaus bruožas yra tas, kad generuojamos elektros srovės dažnis yra proporcingas rotoriaus greičiui.
Asinchroniniai elektros generatoriai
Asinchroninių generatorių konstrukcija yra paprasta, tačiau tuo pačiu metu ji turi blogiausias technines charakteristikas, palyginti su sinchroniniais įrenginiais - dažnio paklaida gali siekti 4%, o įtampos atžvilgiu - iki 10%. Be to, asinchroniniai generatoriai yra labai svarbūs paleidimo srovei. Todėl rekomenduojama juos naudoti kartu su stabilizatoriais, o kai kuriais atvejais, pavyzdžiui, norint minkštai paleisti elektros variklį, gali prireikti dažnio keitiklio.
Inverterių generatoriai
Inverterio elektrinis generatorius yra įprastas asinchroninis generatorius, kurio išėjime yra sumontuotas papildomas išėjimo parametrų stabilizatorius.
Jis veikia taip: asinchroninio generatoriaus sukurta įtampa patenka į keitiklį, kur pirmiausia ištaisoma, o tada iš gautos pastovios įtampos susidaro tam tikro dažnio ir darbo ciklo impulsai. Prietaiso išvestyje šie impulsai paverčiami sinusine įtampa, turinčia beveik idealias technines charakteristikas.
Generatoriaus pavara
Buitinėje aplinkoje generatoriaus rotorių varo vidaus degimo varikliai (ICE), kurie dirba su tokiu kuru kaip benzinas ar dyzelinas. Tuo pačiu metu benzininių generatorių su dvitakčiais vidaus degimo varikliais tarnavimo laikas yra apie 500 valandų per metus (ne daugiau kaip 4 valandas per dieną); keturių taktų ICE siekia 5000 valandų per metus.
Trumpiems elektros energijos tiekimo sutrikimams ir (arba) išvykimui į kaimą patartina naudoti benzino generatorius.
Dyzeliniai generatoriai yra galingesni ir patvaresni nei benzino generatoriai. Tarp jų yra modelių su oro ir skysčių aušinimu. Oru aušinamus įrenginius rekomenduojama naudoti tose vietose, kur dažnai ilgam nutrūksta elektros energija.
Tokių buitinių prietaisų naudojimas yra itin paprastas - į baką reikia įpilti degalų, pasukti raktą, kad užvestumėte variklį ir prijungti krovinį. Jų valdymo skydelyje yra visos reikalingos ir intuityvios etiketės ir simboliai.
Skysčiu aušinami dyzeliniai elektros generatoriai yra visiškai kitos kategorijos prietaisai. Jie gali dirbti dieną ir naktį ir dažniausiai naudojami įmonėse kaip atsarginės energijos šaltiniai.
Pramoniniai generatoriai, skirti kintamajai srovei generuoti ir vartotojams tiekti dideliais atstumais, naudojant aukštos įtampos elektros linijas (PTL), veikia įjungdami hidraulines arba garo turbinas. Tokiuose agregatuose rotoriaus mechanizmas yra tiesiogiai sujungtas su turbinos ratu.
Turbinų energijos generatoriai pasižymi didele galia (iki 100 000 kW) ir gali generuoti kintamąją srovę, kurios įtampa yra iki 16 kV. Tokiu atveju jų rotoriaus ilgis ir skersmuo gali siekti atitinkamai 6,5 ir 15 metrų, o pastarojo sukimosi greitis yra 1500 ... 3000 aps / min. Tokie agregatai montuojami atskirose patalpose ant specialiai paruoštų betoninių pagrindų.
Namų ūkio generatoriaus galimybės ir galimybės
Kad būtų lengviau naudoti, gamintojai savo gaminius aprūpina daugybe naudingų galimybių, tarp jų:
- įtaisas automatiniam įrenginio paleidimui nutrūkus elektros energijos tiekimui;
- įmontuotas RCD, kuris atjungia prietaisą nuo maitinimo tinklo, esant izoliacijos sugedimui ir nuotėkio srovės atsiradimui;
- parametrų valdymas ir jų rodymas ekrane;
- apsauga nuo perkrovos.
Prijungus apkrovą prie elektros generatoriaus, kurio vertė bus mažesnė už vardinę, įrenginys pradės veltui „suvalgyti“ dalį skystojo kuro, nevisiškai išnaudodamas savo galimybes.
Nebus nereikalinga, kad pristatymo komplekte būtų specialus triukšmą slopinantis korpusas, padidintas degalų bakas, korpusas, apsaugantis įrenginį nuo žemos temperatūros poveikio ir kt.
Diegimo ypatybės
Prieš pirkdamas potencialus kintamosios srovės generatoriaus savininkas turėtų pasirūpinti vietos paruošimu jo montavimui. Nepaisant to, kur toks įrenginys bus sumontuotas, patalpose ar lauke, jam reikės plokščios ir tvirtos platformos. Sumontavus elektros generatorių ant nelygaus pagrindo, padidės vibracija, kuri pagreitins dalių susidėvėjimą ir gali sugesti brangus prietaisas.
Montuojant generatorių patalpose svarbu pasirūpinti ištraukiamąja ventiliacija. Be to, eksploatuojant įrenginį, rekomenduojama palikti atidarytas kambario duris, dėl kurių savo ruožtu reikės įrengti groteles tarpduryje, kuri blokuoja pašalinius asmenis, o svarbiausia - vaikus, patekti į pavojingą zoną.
Prijunkite generatorių prie elektros tinklo griežtai laikydamiesi naudojimo instrukcijoje nustatytų reikalavimų. Tokiu atveju elektros kabelis turi būti prijungtas po įvadinės mašinos ir elektros skaitiklio.
