Elektriskās strāvas ģenerators ir ierīce, kas paredzēta neelektrisko enerģijas veidu (ķīmiskās, mehāniskās, termiskās) pārvēršanai elektriskajā enerģijā. Turklāt tā dizains ir balstīts uz elektromagnētiskās indukcijas principa izmantošanu.
Vienkāršākā ģeneratora darbības princips un ierīce
Elektromagnētiskā indukcija ir parādība, kuru 1831. gadā atklāja britu fiziķis Maikls Faraday (1791-1867), kurš atklāja, ka laikā, kad mainīga magnētiskā plūsma iet caur slēgtu vadītspējīgu ķēdi, pēdējā rodas elektriskā strāva. Šis princips ir pamatā jebkuram ģeneratoram.
Praksē elektromagnētiskās indukcijas princips tiek īstenots šādi: elektriskā strāva rodas slēgtā rāmī (rotorā), kad tas krustojas ar rotējošu magnētisko lauku, kuru atkarībā no ģeneratora mērķa un konstrukcijas veido pastāvīgie magnēti vai speciāli ierosmes tinumi. Kad rāmis rotē, mainās magnētiskās plūsmas lielums. Jo ātrāk tas griežas, jo lielāks ir izejas spriegums.
1827. gadā šo efektu atklāja un izmantoja, lai izveidotu oriģinālo elektriskās strāvas ģeneratora modeli, kuru izstrādāja ungāru fiziķis Agnos Istvan Jedlik (1800-1895). Tomēr, uzskatot to par slavenu, zinātnieks savu patentu nepatentēja un pirmā dinamo izveidi paziņoja tikai 1850. gadā.
Lai noņemtu elektrisko strāvu, rāmis ir aprīkots ar strāvas savācēju, kas to pārvērš slēgtā cilpā un nodrošina rotējoša rāmja pastāvīgu kontaktu ar ģeneratora stacionāriem elementiem. Pavasara sukas tiek nospiestas pret kolektora gredzeniem, un tādējādi elektriskā strāva tiek piegādāta ģeneratora izejas spailēm.
Rotējot, rāmja puses secīgi iet gar magnēta poliem. Šajā gadījumā notiek cikliskas topošās strāvas kustības virziena izmaiņas - pie katra pola strāva pārvietojas vienā virzienā.
Atkarībā no kolektora konstrukcijas, ģenerators var radīt gan tiešu, gan maiņstrāvu.
- Līdzstrāvas ģeneratoros katrai tinuma pusei kolektora mezglā ir izolēti gredzeni viens no otra. Sakarā ar to, ka šie pusgredzeni pastāvīgi maina sukas, strāva nemaina savu virzienu, bet vienkārši pulsē.
- Ģeneratoros rāmja gali ir piesaistīti slīdēšanas gredzeniem, un visa šī konstrukcija griežas ap savu asi. Rotējot rāmi, sukas, katra no tām ir cieši blakus savam gredzenam, nodrošina uzticamu lejupejošu vadītāju. Šajā gadījumā nenotiek cikliskas sukas stāvokļa izmaiņas.
Ģeneratora rotējošo daļu sauc par rotoru, bet stacionāro daļu sauc par statoru.
Maiņstrāvas un līdzstrāvas ģeneratoru darbības princips ir identisks. Tie savā starpā atšķiras ar slīdošo gredzenu dizainu, kas atrodas uz rotējoša rotora, un tinumu konfigurāciju.
Maiņstrāvas ģeneratoros bieži tiek izmantots oriģināls tehniskais risinājums, pamatojoties uz to, ka EML diriģentā parādās ne tikai tad, kad tas rotē magnētiskajā laukā, bet arī gadījumā, kad pats magnētiskais lauks griežas attiecībā pret nekustīgu vadītāju.
Šo efektu plaši izmanto izstrādātāji, kuri uz rotējoša rotora novieto elektriskos vai pastāvīgos magnētus. Šajā gadījumā spriegums tiek noņemts no stacionārā uzstādītā tinuma, kas ļauj atbrīvoties no kolektoru mezglu sarežģītām konstrukcijām.
Maiņstrāvas ģeneratori
Tiek ražots milzīgs skaits visdažādāko maiņstrāvas ģeneratoru. Tos var klasificēt pēc šādiem parametriem:
- konstruktīvs dizains;
- ierosināšanas metode;
- fāžu skaits.
Ar patērētāja ierosināšanas metodi var atrast kopsavilkumus:
- ar neatkarīgu ierosmi - ierosināšanas tinumu piegādā ar līdzstrāvu no neatkarīga enerģijas avota;
- ar pašiz ierosināšanu - ierosināšanas tinumam tiek piegādāta rektificēta strāva no paša ģeneratora;
- ar ierosmi no pastāvīgajiem magnētiem - bez ierosmes tinuma;
- ar ierosmi no patogēna - mazjaudas līdzstrāvas ģenerators, "sēžot" uz vienas ass ar pasniegto ģeneratoru.
Pēc fāžu skaita elektriskie ģeneratori ir:
- vienfāze;
- divfāžu;
- trīs fāzes.
Praksē visbiežāk tiek atrasti trīsfāžu ģeneratori. Tas ir saistīts ar vairākām priekšrocībām, kas raksturīgas šāda veida minerāliem:
- ekonomiska efekta iegūšana tālsatiksmes enerģijas pārvades sistēmu attīstībā - transformatoru ierīču un strāvas vadu materiāla patēriņa samazināšana; Tas veicina apļveida magnētiskā lauka klātbūtni;
- palielināts darbības resurss, kas nodrošina sistēmas līdzsvaru;
- vienlaicīga lineārā un fāzes sprieguma izmantošana.
Strukturāli trīsfāzu elektriskajam ģeneratoram ir trīs neatkarīgi tinumi, kas atrodas statorā ap apkārtmēru ar nobīdi 120 ° attiecībā pret otru. Turklāt katrs tinums ir vienfāzes ģenerators, kas patērētājam R. var piegādāt mainīgu spriegumu. Šādu vienotu tinumu sauc par “fāzi”. Fāžu tinumus var savstarpēji savienot ar "trīsstūri" vai "zvaigzni".
Ir arī citas shēmas tinumu savienošanai, piemēram, sešstiepļu Tesla sistēma vai Slavyanka savienojums (sešu tinumu kombinācija vienas “zvaigznes” un viena “trīsstūra” formā), taču tās netika plaši izmantotas.
Rāmja lomu ierīcēs, kas ģenerē maiņstrāvu, spēlē elektromagnēts, kurš, rotējot, novirza tinumos ierosinātos EML mainīgos lielumus par cikla trešdaļu viens pret otru.
Starp daudzajiem ģeneratoriem ir divi galvenie to dizaina veidi: sinhroni un asinhroni. Nesen, ņemot vērā lielo skaitu sarežģītu elektronisko ierīču, kuras kontrolē mikroprocesori, ir parādījies jauna veida elektroģenerators - invertors.
Sinhronie enerģijas ģeneratori
Sinhronais ģenerators sastāv no divām daļām - kustīga rotora un fiksēta statora.
Kad rotors tiek pagriezts, kas ir elektromagnēts ar serdi un ierosmes tinumu, kas savienots ar ārēju enerģijas avotu, izmantojot sukas mehānismu, statora tinumā tiek ierosināta EMF, kas tiek padota uz ģeneratora izejas spailēm. Šis dizains novērš vajadzību pēc bīdāmiem kontaktiem, kas ievērojami vienkāršo vienības dizainu. Sākotnēji magnētisko plūsmu ierosina no trešās puses ierosinātāja, kas uzstādīts uz kopējās vārpstas un savienots ar sistēmu, izmantojot savienojumu.
Sinhronos ģeneratoros ar mazu jaudu lauka tinumu darbina ar taisngrieztu strāvu. Šajā gadījumā elektriskā ķēde veidojas, pateicoties transformatoru aktivizēšanai, kas iekļauti slodzes ķēdē. Iekļauts arī pusvadītāju taisngriezis. Galvenā elektriskā ķēde ietver:
- lauka tinums;
- reostata pielāgošana.
Sinhronā ģeneratora galvenā iezīme ir tāda, ka ģenerētās elektriskās strāvas frekvence ir proporcionāla rotora ātrumam.
Asinhronie enerģijas ģeneratori
Asinhronais ģenerators atšķiras no sinhronā, ja nav stingra savienojuma starp rotora ātrumu un ierosināto emf. Atšķirību starp šiem parametriem sauc par “slīdēšanu”. Starp rotoru un asinhronā ģeneratora statoru ir gaisa sprauga. Tajā pašā laikā bremzēšanas moments, kas rodas, kad slodze ir savienota, un novērš rotora griešanos, ietekmē radītā EML frekvenci. Tāpēc asinhronajos ģeneratoros elektrība tiek ģenerēta ar palielinātu rotora ātrumu.
Asinhrono ģeneratoru dizains ir vienkāršs, taču tam ir sliktākie tehniskie parametri, salīdzinot ar sinhronajiem blokiem - frekvences kļūda var sasniegt 4%, bet spriegumā - līdz 10%. Turklāt asinhronajiem ģeneratoriem ir kritiska ietekme uz ieejas strāvu. Tādēļ ieteicams tos darbināt kopā ar stabilizatoriem, un dažos gadījumos, piemēram, lai vienmērīgi iedarbinātu elektromotoru, var būt nepieciešams frekvences pārveidotājs.
Invertora ģeneratori
Invertora ģenerators ir parasts asinhronais ģenerators, kura izejā ir uzstādīts papildu izejas parametru stabilizators.
Tas darbojas šādi: asinhronā ģeneratora radītais spriegums nonāk līdz invertoram, kur tas vispirms tiek koriģēts, un pēc tam no iegūtā līdzstrāvas sprieguma tiek izveidoti noteikta frekvences un darba cikla impulsi. Ierīces izejā šie impulsi tiek pārveidoti sinusoidālā spriegumā ar gandrīz ideāliem tehniskajiem parametriem.
Ģeneratora piedziņa
Vietējos apstākļos ģeneratora rotoru darbina iekšdedzes dzinēji (ICE), kas darbojas ar degvielu, piemēram, benzīnu vai dīzeļdegvielu. Tajā pašā laikā ar push-pull ICE aprīkotu benzīna ģeneratoru darbības laiks ir apmēram 500 stundas gadā (ne vairāk kā 4 stundas dienā); četrtaktu ICE sasniedz 5000 stundas gadā.
Īsas elektriskās strāvas padeves pārtraukšanai un / vai izbraukšanai uz laukiem ieteicams izmantot benzīna elektriskos ģeneratorus.
Ģeneratorus, kas darbojas ar dīzeļdegvielu, raksturo liela jauda un daudz izturīgāks benzīns. Starp tiem ir modeļi ar gaisa un šķidruma dzesēšanu. Gaisa dzesēšanas ierīces ieteicams lietot vietās, kur elektrība bieži tiek izslēgta uz ilgu laiku.
Šādu sadzīves tehnikas lietošana ir ārkārtīgi vienkārša - jums jāpilda degviela tvertnē, jāpagriež atslēga, lai iedarbinātu motoru un savienotu kravu. Viņu vadības panelis ir aprīkots ar visiem nepieciešamajiem un intuitīvajiem uzrakstiem un simboliem.
Ar šķidrumu dzesējami dīzeļģeneratori ir pilnīgi citā kategorijā ietilpstošas ierīces. Viņi spēj strādāt vairākas dienas un galvenokārt tiek izmantoti uzņēmumos kā rezerves enerģijas avoti.
Rūpnieciskie ģeneratori, kas paredzēti maiņstrāvas ģenerēšanai un piegādes patērētājiem lielos attālumos, izmantojot augstsprieguma elektropārvades līnijas (pārvades līnijas), darbojas, aktivizējot hidrauliskās vai tvaika turbīnas. Šādās vienībās rotora mehānisms ir tieši savienots ar turbīnas riteni.
Turbīnu ģeneratoriem raksturīga liela jauda (līdz 100 000 kW) un tie spēj radīt maiņstrāvu ar spriegumu līdz 16 kV. Viņu rotora garums un diametrs var sasniegt attiecīgi 6,5 un 15 metrus, un pēdējā rotācijas ātrums ir diapazonā no 1500 līdz 3000 apgr./min.Instalējiet šādas vienības atsevišķās telpās uz speciāli sagatavotiem betona pamatnēm.
Mājsaimniecības elektroģeneratoru iespējas un iespējas
Lietošanas ērtībai ražotāji aprīko savus produktus ar vairākām noderīgām iespējām, starp kurām ir:
- ierīce vienības automātiskai palaišanai strāvas padeves pārtraukuma laikā
- iebūvēta RCD klātbūtne, atvienojot ierīci no tīkla izolācijas sabrukšanas un noplūdes strāvas parādīšanās laikā;
- kontrolēt parametrus un parādīt tos displejā;
- aizsardzība pret pārslodzi.
Kad slodze tiek pievienota elektriskajam ģeneratoram, kura vērtība būs mazāka par nominālo, iekārta sāks “apēst” daļu šķidrā kurināmā velti, pilnībā neizmantojot savas iespējas.
Nebūs lieki, ja piegādes komplektā ir īpašs trokšņa slāpēšanas apvalks, palielināta degvielas tvertne, apvalks, kas aizsargā ierīci no zemas temperatūras iedarbības utt.
Instalācijas iespējas
Potenciālam ģeneratora īpašniekam pirms pirkšanas ir jārūpējas par uzstādīšanas vietas sagatavošanu. Neatkarīgi no tā, kur šāda ierīce tiks uzstādīta, iekštelpās vai ārā, tai būs nepieciešama plakana un cieta platforma. Elektriskā ģeneratora uzstādīšana nelīdzenā vietā palielinās vibrāciju, kas paātrinās detaļu nodilumu un var izprovocēt dārgas ierīces kļūmi.
Uzstādot ģeneratoru telpā, ir svarīgi nodrošināt izplūdes ventilācijas klātbūtni. Turklāt vienības darbības laikā istabas durvis ir ieteicams atstāt atvērtas, kas savukārt durvju ailē prasīs uzstādīt režģi, kas bloķē nepiederošo personu un, pats galvenais, bērnu piekļuvi bīstamajai zonai.
Elektrisko ģeneratoru pievieno elektrotīklam, stingri ievērojot lietošanas instrukcijā noteiktās prasības. Šajā gadījumā elektriskais kabelis jāpievieno pēc ievadmašīnas un elektriskā skaitītāja.
