Ang aparato at prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga alternator

Ang isang kasalukuyang generator ng kuryente ay isang aparato na idinisenyo upang gawing enerhiyang elektrikal ang mga di-kuryenteng uri ng enerhiya (kemikal, mekanikal, thermal). Bukod dito, ang disenyo nito ay batay sa paggamit ng prinsipyo ng electromagnet induction.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo at ang aparato ng pinakasimpleng alternator

Ang electromagnetic induction ay isang hindi pangkaraniwang bagay na natuklasan noong 1831 ng pisisista ng Ingles na si Michael Faraday (1791-1867), na natuklasan na kapag ang isang nag-iiba-ibang magnetikong pagkilos ng bagay ay dumaan sa isang saradong kondaktibo na circuit, isang kasalukuyang kuryente ay nabuo sa huli. Ang prinsipyong ito ang pinagbabatayan ng anumang generator.

Sa pagsasagawa, ang prinsipyo ng electromagnetic induction ay ipinatupad tulad ng sumusunod: isang kasalukuyang kuryente ang lumabas sa isang saradong frame (rotor) kapag tinawid ito ng isang umiikot na magnetic field na nabuo, depende sa layunin at disenyo ng generator, ng mga permanenteng magnet o espesyal paggulo windings. Kapag umiikot ang frame, nagbabago ang halaga ng magnetic flux. Ang mas mabilis na pag-ikot nito, mas mataas ang boltahe ng output.

Noong 1827, natuklasan ng Hungarian physicist na si Anjos Istvan Jedlik (1800-1895) ang epektong ito at ginamit ito upang lumikha ng isang orihinal na modelo ng isang kasalukuyang generator ng kuryente. Gayunpaman, sa paniniwalang ito ay kilalang-kilala, ang siyentipiko ay hindi nag-patent sa kanyang pagtuklas, at inihayag ang paglikha ng unang dinamo noong 1850 lamang.

Upang maubos ang kasalukuyang kuryente, ang frame ay nilagyan ng isang kasalukuyang kolektor, na ginagawang isang closed loop at tinitiyak ang patuloy na pakikipag-ugnay sa umiikot na frame sa mga nakatigil na elemento ng generator. Ang mga brush na puno ng spring ay pinindot laban sa mga singsing ng kolektor at sa gayon ang kasalukuyang kuryente ay ibinibigay sa mga output terminal ng generator.

Umiikot, ang mga halves ng frame ay sunud-sunod na pumasa malapit sa mga poste ng pang-akit. Sa kasong ito, ang isang paikot na pagbabago sa direksyon ng paggalaw ng umuusbong na kasalukuyang nangyayari - sa bawat poste, ang kasalukuyang gumagalaw sa isang direksyon.

Nakasalalay sa disenyo ng kolektor, ang generator ay maaaring gumawa ng parehong direkta at alternating kasalukuyang.

• Sa mga generator ng DC, para sa bawat kalahati ng paikot-ikot sa pagpupulong ng kolektor, may mga kalahating singsing na nakahiwalay sa bawat isa. Dahil sa ang katunayan na ang mga kalahating singsing na ito ay patuloy na nagbabago ng mga brush, ang kasalukuyang hindi binabago ang direksyon nito, ngunit simpleng pumipinta.
• Sa mga alternator, ang mga dulo ng frame ay nakatali sa mga slip ring at ang buong istraktura ay umiikot sa axis nito. Kapag umiikot ang frame, ang mga brush, na ang bawat isa ay mahigpit na katabi ng sarili nitong singsing, magbigay ng isang maaasahang down conductor. Sa kasong ito, walang pagbabago sa paikot sa posisyon ng mga brush.

Ang umiikot na bahagi ng generator ay tinatawag na rotor, at ang nakatigil na bahagi ay tinatawag na stator.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga AC at DC power generator ay magkapareho. Nag-iiba sila sa bawat isa sa disenyo ng mga singsing na slip na matatagpuan sa umiikot na rotor at ang pagsasaayos ng mga paikot-ikot.

Sa mga alternator, ang isang orihinal na solusyon sa teknikal ay madalas na ginagamit, batay sa ang katunayan na ang EMF ay nangyayari sa isang konduktor hindi lamang kapag umiikot ito sa isang magnetic field, kundi pati na rin kung ang magnetikong patlang mismo ay umiikot na may kaugnayan sa isang nakatigil na konduktor.

Ang epektong ito ay malawakang ginagamit ng mga developer na naglalagay ng mga de-kuryenteng o permanenteng magnet sa isang umiikot na rotor. Sa kasong ito, ang boltahe ay tinanggal mula sa nakatigil na naka-install na paikot-ikot, na ginagawang posible upang mapupuksa ang mga kumplikadong disenyo ng mga kasalukuyang yunit ng pagkolekta.

Mga alternatibong kasalukuyang generator

Ang isang malaking bilang ng isang iba't ibang mga alternating kasalukuyang mga generator ay ginawa. Maaari silang mauri ayon sa mga sumusunod na parameter:

• nakabubuo na pagganap;
• pamamaraan ng kaguluhan;
• bilang ng mga phase.

Ayon sa pamamaraan ng paggulo, ang consumer ay maaaring makatagpo ng mga yunit:

• na may independiyenteng paggulo - ang paggulo ng paikot-ikot ay pinalakas ng direktang kasalukuyang mula sa isang independiyenteng mapagkukunan ng lakas;
• na may pagganyak sa sarili - isang inayos na kasalukuyang mula sa generator mismo ay ibinibigay sa paggulo ng paikot-ikot;
• na may paggulo mula sa permanenteng mga magnet - walang paikot-ikot na paggulo;
• na may paggulo mula sa isang exciter - isang mababang lakas na DC generator, "nakaupo" sa parehong baras na may serbisyong generator.

Sa bilang ng mga phase, ang mga electric generator ay:

• solong yugto;
• biphasic;
• tatlong yugto.

Sa pagsasagawa, ang mga three-phase alternator ang pinakakaraniwan. Ito ay dahil sa isang bilang ng mga kalamangan na katangian ng ganitong uri ng mga pinagsama-sama:

• pagkuha ng isang pang-ekonomiyang epekto sa pagbuo ng mga system para sa paghahatid ng kuryente sa mahabang distansya - binabawasan ang materyal na pagkonsumo ng mga aparato ng transpormer at mga wire ng kuryente; Pinadali ito ng pagkakaroon ng isang pabilog na magnetic field;
• nadagdagan ang buhay ng serbisyo, na tinitiyak ang balanse ng system;
• sabay-sabay na paggamit ng linya at phase boltahe.

Sa istruktura, ang isang three-phase electric generator ay may tatlong independiyenteng paikot-ikot na matatagpuan sa stator sa isang bilog na may isang offset na 120 ° na may kaugnayan sa bawat isa. Sa kasong ito, ang bawat paikot-ikot ay isang solong-phase generator, na may kakayahang magbigay ng isang alternating boltahe sa consumer na R. Ang nasabing solong paikot-ikot ay tinatawag na "phase". Ang mga paikot-ikot na yugto ay maaaring magkakaugnay sa pamamagitan ng "delta" o "bituin".

Mayroong iba pang mga iskema para sa pagkonekta ng mga paikot-ikot, halimbawa, ang anim na kawad na sistema ng Tesla o ang koneksyon ng Slavyanka (isang kumbinasyon ng anim na paikot-ikot na anyo ng isang "bituin" at isang "tatsulok"), ngunit hindi ito malawakang ginamit.

Ang papel na ginagampanan ng frame sa mga aparato na lumilikha ng alternating kasalukuyang ay nilalaro ng isang electromagnet, na, habang umiikot, ay pinalitan ang alternating EMF na sapilitan sa mga windings ng isang ikatlo ng isang cycle na may kaugnayan sa bawat isa.

Kabilang sa maraming mga alternator, mayroong dalawang pangunahing uri ng kanilang disenyo: kasabay at hindi kasabay. Kamakailan, binigyan ang malaking bilang ng mga kumplikadong elektronikong aparato na kinokontrol ng microprocessors, isang bagong uri ng electric generator ang lumitaw - inverter.

Mga kasabay na tagabuo ng kuryente

Ang isang kasabay na alternator ay istrakturang binubuo ng dalawang bahagi - isang palipat-lipat na rotor at isang nakapirming stator.

Kapag ang rotor ay umiikot, na kung saan ay isang electromagnet na may isang core at isang paggulo ng paikot-ikot, na konektado sa isang panlabas na mapagkukunan ng kuryente gamit ang isang mekanismo ng brush, isang EMF ay sapilitan sa paikot-ikot na stator, na kung saan ay pinakain sa mga output terminal ng generator. Tinatanggal ng disenyo na ito ang pangangailangan para sa mga contact sa pag-slide, na lubos na pinapasimple ang disenyo ng yunit. Sa una, ang magnetic flux ay nasasabik mula sa isang third-party na exciter na nakakabit sa isang pangkaraniwang baras at konektado sa system gamit ang isang pagkabit.

Sa mga low-power na kasabay na electric generator, ang paggulo ng paikot-ikot ay pinalakas ng naituwid na kasalukuyang. Sa kasong ito, ang circuit ng elektrisidad ay nabuo dahil sa pag-aktibo ng mga transformer na kasama sa load circuit. Ang isang semiconductor rectifier ay kasama rin doon. Kasama sa pangunahing circuit ng kuryente ang:

• paikot-ikot na paikot-ikot;
• pagsasaayos ng rheostat.

Ang pangunahing tampok ng isang kasabay na generator ay ang dalas ng nabuong kasalukuyang kuryente ay proporsyonal sa bilis ng rotor.

Hindi magkakasabay na mga tagabuo ng kuryente

Ang isang asynchronous alternator ay naiiba mula sa isang magkasabay sa pamamagitan ng kawalan ng isang matibay na koneksyon sa pagitan ng mga bilis ng rotor at ng sapilitan EMF. Ang pagkakaiba sa pagitan ng mga parameter na ito ay tinatawag na "slip". Mayroong isang puwang ng hangin sa pagitan ng rotor at stator ng generator ng induction. Sa kasong ito, ang dalas ng nabuong EMF ay apektado ng braking torque na nangyayari kapag ang pagkarga ay nakakonekta at pinipigilan ang rotor mula sa pag-ikot. Samakatuwid, ang lakas ng kuryente sa mga asynchronous na electric generator ay nabuo sa isang mas mataas na bilis ng pag-ikot ng rotor.

Ang disenyo ng mga asynchronous na generator ay simple, ngunit sa parehong oras mayroon itong pinakamasamang mga teknikal na katangian sa paghahambing sa mga kasabay na yunit - ang error sa dalas ay maaaring umabot sa 4%, at sa mga tuntunin ng boltahe - hanggang sa 10%. Bilang karagdagan, ang mga asynchronous na generator ay kritikal sa panimulang kasalukuyang. Samakatuwid, inirerekumenda na patakbuhin ang mga ito kasabay ng mga stabilizer, at sa ilang mga kaso, halimbawa, para sa isang malambot na pagsisimula ng isang de-kuryenteng motor, maaaring kailanganin ng converter ng dalas.

Mga generator ng inverter

Ang isang inverter electric generator ay isang maginoo asynchronous generator, sa output kung saan naka-install ang isang karagdagang pampatatag ng mga parameter ng output.

Gumagana ito tulad ng sumusunod: ang boltahe na nabuo ng asynchronous generator ay pumapasok sa inverter, kung saan ito unang naitama, at pagkatapos ay ang mga pulso ng isang naibigay na dalas at cycle ng tungkulin ay nabuo mula sa nakuha na pare-parehong boltahe. Sa output ng aparato, ang mga pulso na ito ay ginawang isang sinusoidal boltahe na may halos perpektong mga teknikal na katangian.

Alternator drive

Sa isang panloob na kapaligiran, ang rotor ng generator ay hinihimok ng panloob na mga combustion engine (ICE) na tumatakbo sa mga fuel tulad ng gasolina o diesel. Sa parehong oras, ang buhay ng serbisyo ng mga generator ng gasolina na nilagyan ng dalawang-stroke na panloob na mga engine ng pagkasunog ay halos 500 oras bawat taon (hindi hihigit sa 4 na oras bawat araw); ang apat na stroke na ICE ay umabot sa 5000 na oras bawat taon.

Maipapayo na gumamit ng mga generator ng gasolina para sa maikling pagkawala ng kuryente at / o para sa paglabas sa kanayunan.

Ang mga generator ng diesel ay mas malakas at mas matibay kaysa sa mga generator ng gasolina. Kabilang sa mga ito ay may mga modelo na may paglamig ng hangin at likido. Inirerekomenda ang mga yunit na pinalamig ng hangin para magamit sa mga lugar kung saan ang kuryente ay madalas na napuputol sa mahabang panahon.

Ang paggamit ng gayong mga aparato sa sambahayan ay lubos na simple - kailangan mong punan ang fuel sa tanke, i-on ang susi upang masimulan ang makina at ikonekta ang pagkarga. Ang kanilang control panel ay ibinibigay sa lahat ng kinakailangan at madaling maunawaan na mga label at simbolo.

Ang mga likidong likido na cooled ng likido ay mga aparato ng isang ganap na naiibang kategorya. May kakayahang magtrabaho araw at gabi at pangunahing ginagamit sa mga negosyo bilang mapagkukunan ng backup na lakas.

Ang mga pang-industriya na generator, na idinisenyo upang makabuo ng kasalukuyang alternating at ibigay ito sa mga mamimili sa mahabang distansya gamit ang mga linya ng kuryente na may mataas na boltahe (PTL), na pinapatakbo sa pamamagitan ng pag-aktibo ng haydroliko o mga turbine ng singaw. Sa mga naturang yunit, ang mekanismo ng rotor ay konektado nang direkta sa gulong turbine.

Ang mga tagabuo ng kuryente ng turbine ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na lakas (hanggang sa 100,000 kW) at may kakayahang bumuo ng alternating kasalukuyang may boltahe hanggang 16 kV. Sa kasong ito, ang haba at diameter ng kanilang rotor ay maaaring umabot sa 6.5 at 15 metro, ayon sa pagkakabanggit, at ang bilis ng pag-ikot ng huli ay nasa saklaw na 1500 ... 3000 rpm. Ang mga nasabing yunit ay naka-install sa magkakahiwalay na silid sa mga espesyal na handa na kongkretong base.

Mga pagpipilian at kakayahan ng generator ng sambahayan

Para sa kadalian ng paggamit, ang mga tagagawa ay nagbibigay ng kasangkapan sa kanilang mga produkto sa isang bilang ng mga kapaki-pakinabang na pagpipilian, bukod sa mga ito ay:

• aparato para sa awtomatikong pagsisimula ng yunit sa kaso ng pagkawala ng kuryente;
• ang pagkakaroon ng isang built-in na RCD na ididiskonekta ang aparato mula sa mains sakaling pagkasira ng pagkakabukod at ang hitsura ng isang kasalukuyang tagas;
• kontrol ng mga parameter at ang kanilang display sa display;
• sobrang proteksyon.

Kapag ang isang pagkarga ay konektado sa isang de-kuryenteng generator, ang halaga na mas mababa kaysa sa na-rate, ang yunit ay magsisimulang "kumain" ng bahagi ng likidong gasolina nang walang kabuluhan, hindi ganap na ginagamit ang mga kakayahan nito.

Hindi ito magiging labis upang magkaroon sa paghahatid ng pagtatakda ng isang espesyal na casing na pinipigilan ang ingay, isang pinalaki na tangke ng gasolina, isang pambalot na nagpoprotekta sa yunit mula sa mga epekto ng mababang temperatura, atbp.

Mga tampok sa pag-install

Ang potensyal na may-ari ng isang alternator bago bumili ay dapat alagaan ang paghahanda ng isang lugar para sa pag-install nito. Hindi alintana kung saan mai-install ang naturang yunit, sa loob ng bahay o sa labas, kakailanganin nito ang isang patag at solidong platform. Ang pag-install ng isang de-kuryenteng generator sa isang hindi pantay na lupa ay magpapataas ng panginginig ng boses, na magpapabilis sa pagkasuot ng mga bahagi at maaaring maging sanhi ng pagkabigo ng isang mamahaling aparato.

Kapag ang pag-install ng generator sa loob ng bahay, mahalagang magbigay para sa bentilasyon ng maubos. Bilang karagdagan, sa panahon ng pagpapatakbo ng yunit, inirerekumenda na iwanan ang pintuan ng silid na bukas, na kung saan ay mangangailangan ng pag-install ng isang rehas na bakal sa pintuan na humahadlang sa mga tagalabas, at pinakamahalaga sa mga bata, ang pag-access sa mapanganib na sona.

Ikonekta ang generator sa mains nang mahigpit na alinsunod sa mga kinakailangang itinakda sa mga tagubilin sa pagpapatakbo. Sa kasong ito, ang elektrikal na kable ay dapat na konektado pagkatapos ng panimulang makina at ang electric meter.