Az elektromos áramgenerátor egy olyan eszköz, amelyet arra terveztek, hogy a nem elektromos típusú (kémiai, mechanikai, termikus) energiát villamos energiává alakítsa. Ezenkívül tervezése az elektromágneses indukció elvének alkalmazásán alapszik.
A működés elve és a legegyszerűbb generátor berendezése
Az elektromágneses indukciót 1831-ben fedezte fel Michael Faraday (1791-1867) brit fizikus, aki felfedezte, hogy amikor egy időben változó mágneses fluxus áthalad egy zárt vezető áramkörön, akkor az elektromos áram keletkezik az utóbbiban. Ez az elv alapul minden generátor.
A gyakorlatban az elektromágneses indukció elvét az alábbiak szerint hajtják végre: elektromos áram akkor lép fel egy zárt keretben (rotorban), amikor keresztezi egy forgó mágneses teret, amelyet a generátor rendeltetésétől és kialakításától függően állandó mágnesek vagy speciális gerjesztési tekercsek képeznek. Amikor a keret forog, a mágneses fluxus nagysága megváltozik. Minél gyorsabban forog, annál nagyobb a kimeneti feszültség.
1827-ben ezt a hatást felfedezték és felhasználták az elektromos áramgenerátor eredeti modelljének megalkotásához Jedlik Agnos István (1800-1895) magyar fizikus. Tekintettel arra, hogy ismert, a tudós nem szabadalmazta felfedezését, és csak 1850-ben jelentette be az első dinamó létrehozását.
Az elektromos áram eltávolítása érdekében a keretet egy áramgyűjtővel látják el, amely zárt hurokká alakítja és biztosítja a forgó keret állandó érintkezését a generátor helyhez kötött elemeivel. A rugóval ellátott keféket a kollektorgyűrűkhez nyomják, és így az áram áramot juttatja a generátor kimeneti kapcsaihoz.
Forogva a keret felei egymás után haladnak a mágnes pólusainak közelében. Ebben az esetben a feltörekvő áram mozgásának ciklikus változása történik - minden póluson az áram egy irányba mozog.
A kollektor kivitelétől függően a generátor mind egyen-, mind váltakozó áramot képes generálni.
- Az egyenáramú generátorokban a kollektorcsomópont tekercsének mindkét felén egymástól elkülönített gyűrűk vannak. Mivel ezek a félgyűrűk folyamatosan változnak a kefék között, az áram nem változtatja meg az irányát, hanem egyszerűen pulzál.
- A váltakozó áramú generátorokban a keret végei csúszógyűrűkhez vannak kötve, és az egész szerkezet a tengelye körül forog. A keret forgatásakor a kefék, amelyek mindegyike szorosan szomszédos a gyűrűvel, megbízható levezetőt biztosítanak. Ebben az esetben a kefék ciklikus helyzete nem fordul elő.
A generátor forgó részét forgórésznek, az álló részt statornak nevezik.
A váltakozó és egyenáramú generátorok működési elve azonos. Ezek különböznek egymástól a forgó forgórészen elhelyezett csúszógyűrűk felépítésében és a tekercsek konfigurációjában.
A váltakozó áramú generátorokban gyakran használnak eredeti műszaki megoldást, annak alapján, hogy az EMF nem csak a mágneses mezőben forog, hanem akkor is, amikor a mágneses mező egy álló vezetőhöz képest forog.
Ezt a hatást széles körben használják azok a fejlesztők, akik elektromos vagy állandó mágneseket helyeznek el egy forgó forgórészre. Ebben az esetben a helyhez kötött tekercsről eltávolítják a feszültséget, amely lehetővé teszi a kollektor szerelvények komplex terveitől való megszabadulást.
Váltóáramú generátorok
Hatalmas számú legkülönbözőbb váltóáramú generátor készül. A következő paraméterek szerint lehet osztályozni:
- konstruktív tervezés;
- gerjesztési módszer;
- fázisok száma.
A fogyasztót gerjesztő módszerrel aggregátumok találhatók:
- független gerjesztéssel - a gerjesztési tekercset egyenárammal látják el független áramforrásból;
- öngerjesztéssel - maga a generátor egyenirányított áramot vezet a gerjesztési tekercshez;
- állandó mágnesek gerjesztésével - nincs gerjesztési tekercs;
- a kórokozó gerjesztésével - kis fogyasztású egyenáramú generátor, "ül" ugyanabban a tengelyen a kiszolgált generátorral.
A fázisok száma szerint az elektromos generátorok:
- egyfázisú;
- kétfázisú;
- három fázis.
A gyakorlatban leggyakrabban háromfázisú generátorokat találnak. Ennek oka az ilyen típusú aggregátumokra jellemző számos előny:
- gazdasági hatás elérése a nagy távolságú energiaátviteli rendszerek fejlesztésében - a transzformátor eszközök és a tápvezetékek anyagfogyasztásának csökkentése; Ez hozzájárul a kör alakú mágneses mező jelenlétéhez;
- megnövekedett működési erőforrás, amely biztosítja a rendszer egyensúlyát;
- a lineáris és fázisfeszültség egyidejű használata.
Szerkezetileg egy háromfázisú villamos generátor három független tekercseléssel rendelkezik, amelyek az állórészben a kerület körül helyezkednek el egymással szemben 120 ° -os eltolással. Ezenkívül minden tekercs egyfázisú generátor, amely váltakozó feszültséget képes szolgáltatni az R fogyasztónak. Egy ilyen tekercset "fázisnak" hívnak. A fázistekercseket "háromszög" vagy "csillag" kapcsolhatja össze.
Vannak más rendszerek a tekercsek csatlakoztatására, például a hatvezetékes Tesla rendszer vagy a Slavyanka csatlakozás (hat tekercs kombinációja egy „csillag” és egy „háromszög” formájában), de ezeket nem használták széles körben.
A keret szerepét a váltakozó áramot generáló készülékekben egy elektromágnes játszik, amely forgatva elmozdítja a tekercsek által indukált EMF változókat egy ciklus egyharmadával egymáshoz viszonyítva.
A sok generátor között a tervezésnek két fő típusa van: szinkron és aszinkron. A közelmúltban, tekintettel a mikroprocesszorok által vezérelt összetett elektronikus eszközök nagy számára, megjelent egy új típusú áramfejlesztő - inverter.
Szinkron áramfejlesztők
A szinkron generátor két részből áll - mozgatható rotorból és rögzített állórészből.
A forgórész forgatásakor, amely egy maggal és egy gerjesztő tekercseléssel ellátott elektromágnes egy kefemechanizmus segítségével egy külső áramforráshoz csatlakoztatva, egy EMF indukálódik az állórész tekercsében, amelyet a generátor kimeneti kapcsaihoz vezetnek. Ez a kialakítás kiküszöböli a csúszó érintkezők szükségességét, ami nagyban leegyszerűsíti az egység kialakítását. Kezdetben a mágneses fluxust egy harmadik fél által gerjesztett gerjesztő gerjeszti, amely egy közös tengelyre van felszerelve, és egy kapcsolóval a rendszerhez kapcsolódik.
Kis fogyasztású szinkron generátorokban a tekercselést egyenirányított áram táplálja. Ebben az esetben az elektromos áramkör a terhelési körbe beépített transzformátorok aktiválása miatt jön létre. Egy félvezető egyenirányítót is mellékelünk. A fő elektromos áramkör a következőket tartalmazza:
- tekercselés;
- a reostata beállítása.
A szinkrongenerátor fő jellemzője, hogy a generált elektromos áram frekvenciája arányos a forgórész sebességével.
Aszinkron áramfejlesztők
Az aszinkron generátor különbözik a szinkron váltakozó áramtól, ha nincs merev kapcsolat a forgórész fordulatszáma és az indukált emf között. A paraméterek közötti különbséget „csúszásnak” nevezzük. Légrés van a forgórész és az aszinkron generátor állórésze között. Ugyanakkor a fékezési nyomaték, amely a rakomány csatlakoztatásakor jelentkezik és megakadályozza a forgórész forgását, befolyásolja a generált EMF frekvenciáját. Ezért az aszinkron generátorok villamos energiáját megnövelt fordulatszámmal állítják elő.
Az aszinkron generátorok tervezése egyszerű, de a legrosszabb műszaki jellemzőkkel rendelkezik a szinkron egységekhez képest - a frekvencia hibája elérheti a 4% -ot, a feszültség pedig a 10% -ot. Ezenkívül az aszinkron generátorok kritikusak a bekapcsolási áram szempontjából. Ezért ajánlott ezeket stabilizátorokkal együtt üzemeltetni, és bizonyos esetekben, például az elektromos motor zökkenőmentes indításához, frekvenciaváltóra lehet szükség.
Inverter generátorok
Az inverter generátor egy hagyományos aszinkron generátor, amelynek kimenetén a kimeneti paraméterek további stabilizátora van felszerelve.
Az alábbiak szerint működik: az aszinkron generátor által generált feszültség az inverterre megy, ahol először korrigálják, majd az eredményül kapott DC feszültségből egy adott frekvencia és teherbírású impulzusok alakulnak ki. A készülék kimeneténél ezeket az impulzusokat szinuszos feszültségre konvertálják szinte tökéletes műszaki jellemzőkkel.
Generátor hajtás
Háztartási körülmények között a generátorrotorot belső égésű motorok hajtják (ICE), amelyek olyan üzemanyagokat használnak, mint benzin vagy dízelüzemanyag. Ugyanakkor a push-pull ICE-kkel felszerelt benzingenerátorok élettartama évente körülbelül 500 óra (legfeljebb napi 4 óra); A négyütemű ICE évi 5000 órát ér el.
Ajánlatos benzinüzemű generátorokat használni rövid áramszünetekhez és / vagy vidéki távozáshoz.
A dízel üzemanyaggal működő generátorok nagy teljesítményű és sokkal tartósabb benzin jellemzik. Között vannak olyan modellek, amelyek lég- és folyadékhűtéssel rendelkeznek. Léghűtéses egységeket ajánlott használni olyan helyeken, ahol az elektromosság gyakran hosszú ideig kikapcsol.
Az ilyen háztartási gépek használata rendkívül egyszerű - meg kell tölteni az üzemanyagot a tartályban, el kell forgatni a kulcsot a motor indításához és a teher csatlakoztatásához. Vezérlőpanelük fel van szerelve minden szükséges és intuitív felirattal és szimbólummal.
A folyadékhűtéses dízelgenerátorok teljesen más kategóriába tartoznak. Napok óta képesek dolgozni, és főként a vállalkozásokban használják tartalék áramforrásként.
Az ipari generátorok, amelyek váltakozó áram előállítására és a fogyasztók számára nagy távolságok táplálására szolgálnak nagyfeszültségű távvezetékek (távvezetékek) felhasználásával, hidraulikus vagy gőzturbinák aktiválásával működnek. Ilyen egységekben a forgórész-mechanizmust közvetlenül a turbinakerékhez kell csatlakoztatni.
A turbinagenerátorok nagyteljesítményűek (100 000 kW-ig) és 16 kV-ig terjedő feszültségű váltakozó áramot képesek generálni. Forgórészük hossza és átmérője eléri a 6,5 és a 15 métert, utóbbi forgási sebessége pedig 1500 ... 3000 fordulat / perc.Telepítse ezeket az egységeket külön helyiségekben a speciálisan előkészített beton aljzatokra.
Háztartási villamos generátorok lehetőségei és lehetőségei
A használat megkönnyítése érdekében a gyártók számos hasznos opcióval felszerelik termékeiket, köztük a következőket:
- eszköz az egység automatikus indításához áramszünet alatt;
- beépített RCD jelenléte, amely leválasztja az eszközt a hálózatról a szigetelés meghibásodása és a szivárgási áram megjelenése során;
- vezérli a paramétereket, és megjeleníti azokat a kijelzőn;
- túltöltés elleni védelem.
Ha egy terhelést egy villamos generátorhoz csatlakoztatnak, amelynek értéke alacsonyabb lesz, mint a névleges, az egység a folyékony tüzelőanyag egy részét semmilyen módon nem fogyasztja el anélkül, hogy teljes mértékben kihasználná a képességeit.
Nem lesz felesleges, ha a szállításhoz speciális hangtompító burkolatot, megnövelt üzemanyag-tartályt, házat véd az alacsony hőmérsékletnek való kitettség ellen, stb.
Telepítési szolgáltatások
A generátor potenciális tulajdonosának vásárlás előtt gondoskodnia kell a telepítési hely előkészítéséről. Függetlenül attól, hogy hol telepítik egy ilyen egységet, akár kültéren, akár belül, sík és szilárd platformra lesz szükség. Ha az elektromos generátort egyenetlen helyre telepíti, akkor növekszik a rezgés, ami felgyorsítja az alkatrészek kopását és provokálhatja egy drága készülék meghibásodását.
Amikor a generátort egy helyiségbe telepíti, fontos gondoskodni a kipufogó szellőzésről. Ezenkívül az egység működése közben javasoljuk, hogy hagyja nyitva a helyiség ajtaját, ami viszont rács beépítését teszi szükségessé az ajtóban, amely blokkolja a kívülállók és - ami a legfontosabb - a gyermekeket, hogy belépjenek a veszélyzónába.
Az elektromos generátort az üzemeltetési utasításban meghatározott követelményekkel összhangban szigorúan a hálózatra kell csatlakoztatni. Ebben az esetben az elektromos kábelt a bevezető gép és az elektromos fogyasztásmérő után kell csatlakoztatni.
