Penjana arus elektrik adalah peranti yang direka untuk menukar jenis tenaga bukan elektrik (kimia, mekanikal, termal) menjadi tenaga elektrik. Lebih-lebih lagi, reka bentuknya berdasarkan penggunaan prinsip aruhan elektromagnit.
Prinsip operasi dan peranti alternatif yang paling mudah
Induksi elektromagnetik adalah fenomena yang ditemui pada tahun 1831 oleh ahli fizik Inggeris Michael Faraday (1791-1867), yang mendapati bahawa apabila fluks magnetik yang berubah-ubah masa melalui litar konduktif tertutup, arus elektrik dihasilkan pada yang terakhir. Prinsip inilah yang mendasari mana-mana penjana.
Dalam praktiknya, prinsip induksi elektromagnetik dilaksanakan seperti berikut: arus elektrik timbul dalam bingkai tertutup (rotor) ketika disilangkan oleh medan magnet berputar yang terbentuk, bergantung pada tujuan dan reka bentuk penjana, oleh magnet kekal atau khas penggulungan pengujaan. Apabila anda memutar bingkai, magnitud fluks magnet berubah. Semakin cepat berputar, semakin tinggi voltan keluaran.
Pada tahun 1827, ahli fizik Hungaria Anjos Istvan Jedlik (1800-1895) menemui kesan ini dan menggunakannya untuk membuat model asal penjana arus elektrik. Namun, dengan mempercayainya, saintis itu tidak memberikan hak penemuannya, dan mengumumkan penciptaan dinamo pertama hanya pada tahun 1850.
Untuk mengalirkan arus elektrik, bingkai dilengkapi dengan pengumpul arus, yang mengubahnya menjadi gelung tertutup dan memastikan hubungan tetap dari bingkai berputar dengan elemen pegun generator. Berus pegas ditekan ke gelang pengumpul dan dengan itu arus elektrik dibekalkan ke terminal output penjana.
Berputar, bahagian kerangka berturut-turut melewati kutub magnet. Dalam kes ini, perubahan kitaran dalam arah pergerakan arus yang muncul berlaku - di setiap tiang, arus bergerak dalam satu arah.
Bergantung pada reka bentuk pengumpul, penjana dapat menghasilkan arus searah dan arus bolak.
- Dalam penjana DC, untuk setiap separuh penggulungan dalam pemasangan pemungut, terdapat setengah cincin yang diasingkan antara satu sama lain. Kerana kenyataan bahawa cincin separuh ini sentiasa berubah dengan berus, arus tidak mengubah arahnya, tetapi hanya berdenyut.
- Sebagai alternatif, hujung bingkai diikat pada gelang gelincir dan keseluruhan struktur ini berputar di sekitar paksinya. Apabila bingkai berputar, berus, masing-masing berdekatan dengan cincinnya sendiri, memberikan konduktor bawah yang boleh dipercayai. Dalam kes ini, tidak ada perubahan kitaran pada kedudukan berus.
Bahagian penjana berputar dipanggil pemutar, dan bahagian pegun disebut stator.
Prinsip operasi penjana arus ulang-alik dan arus searah adalah sama. Mereka berbeza antara satu sama lain dalam reka bentuk gelincir gelincir yang terletak di rotor berputar dan konfigurasi belitan.
Sebagai pengganti, penyelesaian teknikal yang asli sering digunakan, berdasarkan fakta bahawa EMF berlaku pada konduktor bukan sahaja ketika berputar di medan magnet, tetapi juga ketika medan magnet itu sendiri berputar berbanding dengan konduktor pegun.
Kesan ini digunakan secara meluas oleh pemaju yang meletakkan magnet elektrik atau kekal pada rotor berputar. Dalam kes ini, voltan dikeluarkan dari belitan terpasang pegun, yang memungkinkan untuk menyingkirkan reka bentuk kompleks unit pengumpul arus.
Penjana arus bergantian
- prestasi yang membina;
- kaedah kegembiraan;
- bilangan fasa.
Menurut kaedah pengujaan, pengguna mungkin menghadapi unit:
- dengan pengujaan bebas - penggulungan pengujaan dikuasakan oleh arus terus dari sumber kuasa bebas;
- dengan pengujaan diri - arus yang diperbaiki dari penjana itu sendiri dibekalkan ke penggulungan pengujaan;
- dengan pengujaan dari magnet kekal - tidak ada penggulungan eksitasi;
- dengan pengujaan dari pengujung - penjana arus terus kuasa rendah, "duduk" pada batang yang sama dengan penjana diservis.
Dengan bilangan fasa, penjana elektrik adalah:
- fasa tunggal;
- biphasic;
- tiga fasa.
Dalam praktiknya, alternator tiga fasa adalah yang paling biasa. Ini disebabkan oleh beberapa kelebihan yang terdapat pada jenis agregat ini:
- memperoleh kesan ekonomi dalam pengembangan sistem penghantaran elektrik dalam jarak jauh - mengurangkan penggunaan bahan peranti pengubah dan wayar kuasa; Ini difasilitasi oleh adanya medan magnet bulat;
- peningkatan jangka hayat, yang memastikan keseimbangan sistem;
- penggunaan voltan talian dan fasa secara serentak.
Secara struktural, penjana elektrik tiga fasa mempunyai tiga belitan bebas yang terletak di stator dalam bulatan dengan ofset 120 ° antara satu sama lain. Dalam kes ini, setiap belitan adalah generator fasa tunggal, yang mampu membekalkan voltan bergantian kepada pengguna R. Penggulungan tunggal seperti itu disebut "fasa". Gulungan fasa dapat dihubungkan oleh "delta" atau "bintang".
Terdapat skema lain untuk menghubungkan belitan, misalnya, sistem Tesla enam wayar atau sambungan Slavyanka (gabungan enam belitan dalam bentuk satu "bintang" dan satu "segitiga"), tetapi ia tidak digunakan secara meluas.
Peranan bingkai dalam peranti yang menghasilkan arus bolak-balik dimainkan oleh elektromagnet, yang, semasa berputar, menggantikan EMF bergantian yang disebabkan oleh belitan oleh sepertiga kitaran yang saling berkaitan.
Di antara banyak pengganti, terdapat dua jenis reka bentuk utama: segerak dan tidak segerak. Baru-baru ini, memandangkan sebilangan besar peranti elektronik kompleks yang dikendalikan oleh mikropemproses, sejenis penjana elektrik baru muncul - penyongsang.
Penjana kuasa segerak
Alternator segerak terdiri dari dua bahagian - rotor bergerak dan stator tetap.
Apabila rotor berputar, yang merupakan elektromagnet dengan inti dan penggulungan eksitasi, disambungkan ke sumber kuasa luaran menggunakan mekanisme sikat, EMF diinduksi dalam belitan stator, yang diumpankan ke terminal output generator. Reka bentuk ini menghilangkan keperluan untuk melancarkan kenalan, yang sangat memudahkan reka bentuk unit. Pada mulanya, fluks magnet teruja dari alat pengujung pihak ketiga yang dilekatkan pada poros biasa dan disambungkan ke sistem menggunakan gandingan.
Dalam penjana elektrik segerak rendah, penggulungan pengujaan dikuasakan oleh arus yang diperbaiki. Dalam kes ini, litar elektrik terbentuk kerana pengaktifan transformer yang termasuk dalam litar beban. Penyearah semikonduktor juga disertakan di sana. Litar elektrik utama merangkumi:
- penggulungan pengujaan;
- menyesuaikan rheostat.
Ciri utama penjana segerak ialah frekuensi arus elektrik yang dihasilkan berkadar dengan kelajuan pemutar.
Penjana kuasa tak segerak
Reka bentuk penjana tak segerak adalah ringkas, tetapi pada masa yang sama ia mempunyai ciri teknikal terburuk berbanding dengan unit segerak - kesalahan dalam frekuensi boleh mencapai 4%, dan dari segi voltan - hingga 10%. Sebagai tambahan, penjana tak segerak sangat penting untuk arus permulaan. Oleh itu, disyorkan untuk mengoperasikannya bersama dengan penstabil, dan dalam beberapa kes, misalnya, untuk permulaan motor elektrik yang lembut, penukar frekuensi mungkin diperlukan.
Penjana penyongsang
Penjana elektrik penyongsang adalah penjana tak segerak konvensional, di mana output penstabil tambahan parameter output dipasang.
Ia berfungsi seperti berikut: voltan yang dihasilkan oleh penjana tak segerak memasuki penyongsang, di mana ia pertama kali diperbaiki, dan kemudian denyutan frekuensi dan kitaran tugas tertentu terbentuk dari voltan malar yang diperoleh. Pada output peranti, denyutan ini ditukar menjadi voltan sinusoidal dengan ciri teknikal yang hampir ideal.
Pemacu Alternator
Dalam persekitaran domestik, rotor penjana dikuasakan oleh enjin pembakaran dalaman (ICE) yang beroperasi pada bahan bakar seperti petrol atau diesel. Pada masa yang sama, jangka hayat generator petrol yang dilengkapi dengan enjin pembakaran dalaman dua lejang adalah sekitar 500 jam setahun (tidak lebih dari 4 jam sehari); ICE empat lejang mencapai 5000 jam setahun.
Sebaiknya gunakan generator petrol untuk pemadaman elektrik yang pendek dan / atau untuk keluar ke kawasan luar bandar.
Penjana diesel lebih berkuasa dan lebih tahan lama daripada penjana petrol. Antaranya terdapat model dengan penyejukan udara dan cecair. Unit berpendingin udara disyorkan untuk digunakan di tempat di mana elektrik sering terputus dalam jangka masa yang lama.
Menggunakan peralatan rumah tangga seperti ini - anda perlu mengisi bahan bakar ke dalam tangki, menghidupkan kunci untuk menghidupkan enjin dan menyambungkan beban. Panel kawalan mereka dilengkapi dengan semua label dan simbol yang diperlukan dan intuitif.
Penjana kuasa diesel yang disejukkan dengan cecair adalah peranti dari kategori yang sama sekali berbeza. Mereka mampu bekerja siang dan malam dan digunakan terutama di perusahaan sebagai sumber kekuatan sandaran.
Penjana industri, yang dirancang untuk menghasilkan arus bolak-balik dan membekalkannya kepada pengguna dari jarak jauh menggunakan talian kuasa voltan tinggi (PTL), beroperasi dengan mengaktifkan turbin hidraulik atau wap. Dalam unit sedemikian, mekanisme pemutar disambungkan terus ke roda turbin.
Penjana kuasa turbin dicirikan oleh daya tinggi (sehingga 100,000 kW) dan mampu menghasilkan arus bolak dengan voltan hingga 16 kV. Dalam kes ini, panjang dan diameter rotornya masing-masing dapat mencapai 6,5 dan 15 meter, dan kelajuan putaran yang terakhir berada dalam lingkungan 1500 ... 3000 rpm. Unit sedemikian dipasang di bilik berasingan di pangkalan konkrit yang disediakan khas.
Pilihan dan Keupayaan Penjana Isi Rumah
Untuk kemudahan penggunaan, pengeluar melengkapkan produk mereka dengan sejumlah pilihan yang berguna, antaranya adalah:
- peranti untuk memulakan unit secara automatik sekiranya berlaku gangguan bekalan elektrik;
- kehadiran RCD bawaan yang memutuskan peranti dari rangkaian sekiranya berlaku kerosakan penebat dan kemunculan arus kebocoran;
- kawalan parameter dan paparannya di paparan;
- perlindungan berlebihan.
Apabila beban disambungkan ke penjana elektrik, nilainya akan lebih rendah daripada yang dinilai, unit akan mula "memakan" sebahagian bahan bakar cair dengan sia-sia, tidak menggunakan sepenuhnya kemampuannya.
Tidak perlu mempunyai casing penekan bunyi khas, tangki bahan bakar yang diperbesar, selongsong yang melindungi unit dari kesan suhu rendah, dll.
Ciri pemasangan
Potensi pemilik alternatif sebelum membeli harus menjaga persiapan tempat untuk pemasangannya. Tidak kira di mana unit tersebut akan dipasang, di dalam atau di luar rumah, ia memerlukan platform yang rata dan padat. Memasang penjana elektrik di tanah yang tidak rata akan meningkatkan getaran, yang akan mempercepat keausan alat ganti dan boleh menyebabkan alat yang mahal tidak berfungsi.
Semasa memasang penjana di dalam rumah, penting untuk menyediakan pengudaraan ekzos. Di samping itu, semasa operasi unit, disarankan untuk membiarkan pintu bilik terbuka, yang pada gilirannya akan memerlukan pemasangan parut di pintu yang menghalang orang luar, dan yang paling penting kanak-kanak, masuk ke zon bahaya.
Sambungkan penjana ke soket dengan ketat mengikut keperluan yang dinyatakan dalam arahan operasi. Dalam kes ini, kabel elektrik mesti disambungkan selepas mesin pengenalan dan meter elektrik.
