Генератор електричне струје је уређај дизајниран за претварање неелектричних врста енергије (хемијске, механичке, термичке) у електричну. Штавише, његов дизајн заснован је на употреби принципа електромагнетне индукције.
Принцип рада и уређај најједноставнијег алтернатора
Електромагнетна индукција је феномен који је 1831. године открио британски физичар Мицхаел Фарадаи (1791-1867), који је открио да када временски променљив магнетни ток пролази кроз затворени проводни круг, у њему се јавља електрична струја. На овом принципу је подложан било који генератор.
У пракси се принцип електромагнетне индукције спроводи на следећи начин: електрична струја настаје у затвореном оквиру (ротору) када се пресијецава са ротирајућим магнетним пољем, које се формира у зависности од сврхе и дизајна генератора од стране сталних магнета или посебних узбудних намотаја. Када се оквир окреће, величина магнетног тока се мења. Што се брже окреће, то је већи излазни напон.
Овај ефекат је 1827. године открио и искористио за стварање оригиналног модела генератора електричне струје мађарски физичар Агнос Истван Једлик (1800-1895). Међутим, сматрајући га познатим, научник није патентирао своје откриће и најавио стварање првог динамома тек 1850. године.
За уклањање електричне струје, оквир је опремљен са сакупљачем струје, који га претвара у затворену петљу и омогућава стални контакт ротирајућег оквира са непомичним елементима генератора. Опружне четке су притиснуте на колекторске прстенове и на тај начин се електрична струја доводи до излазних терминала генератора.
Ротирајући, половине оквира пролазе узастопно у близини стубова магнета. У овом случају долази до цикличке промене смера кретања настајуће струје - на сваком полу се струја креће у једном правцу.
Зависно од дизајна колектора, генератор може да ствара и директну и наизменичну струју.
- У истосмјерним генераторима, за сваку половину намотаја у сабирном чвору, постоје изолирани прстенови један од другог. Због чињенице да ови полусукови непрестано мењају четке, струја не мења смер, већ једноставно пулсира.
- У алтернаторима, крајеви оквира су везани за клизне прстенове и цела ова структура се окреће око своје осе. При ротирању оквира четке, од којих је свака у непосредној близини прстена, пружају поуздан проводник. У овом случају не долази до цикличне промене положаја четкица.
Ротирајући део генератора назива се ротор, а непомични део се назива статор.
Принцип рада генератора наизменичне и истосмјерне струје је идентичан. Они се међусобно разликују у дизајну клизних прстенова смештених на ротирајућем ротору и конфигурацији намотаја.
У генераторима наизменичних струја често се користи оригинално техничко решење засновано на чињеници да се ЕМФ у проводнику појављује не само када се окреће у магнетном пољу, већ и у случају када се магнетно поље окреће у односу на стационарни проводник.
Овај ефекат широко користе програмери који на ротирајући ротор постављају електричне или трајне магнете. У том се случају напон уклања са стационарног монтираног намота, што омогућава да се ослободи сложених дизајна склопова колектора.
АЦ генератори
Производи се огроман број најразличитијих АЦ генератори. Они се могу класификовати по следећим параметрима:
- конструктиван дизајн;
- метода узбуде;
- број фаза.
Методом побуде за потрошача могу се наћи агрегати:
- са независном побудом - наматање узбуде се напаја директном струјом из независног извора напајања;
- са самопобуђивањем - исправљена струја из самог генератора доводи се у намотај побуде;
- узбуђење из сталних магнета - нема намотавања узбуђења;
- узбуђењем патогена - истосмјерни генератор мале снаге, „сједи“ на истој осовини са опслуженим генератором.
По броју фаза, електрични генератори су:
- монофазни;
- двофазна;
- трофазни.
У пракси се најчешће налазе трофазни алтернатори. То је због бројних предности карактеристичних за ову врсту агрегата:
- постизање економског ефекта у развоју преносних система за пренос на даљину - смањење потрошње материјала трансформаторских уређаја и струјних жица; Ово доприноси присуству кружног магнетног поља;
- повећан оперативни ресурс, који обезбеђује равнотежу система;
- истовремено коришћење линеарног и фазног напона.
Структурно, трофазни електрични генератор има три независна намотаја која се налазе у статору око обода са одмиком од 120 ° у односу на један други. Поред тога, свако намотавање је једнофазни генератор који може да напаја наизменични напон до потрошача Р. Такав се један намота назива "фаза". Фазни намотаји могу бити повезани "троуглом" или "звездом".
Постоје и друге шеме за повезивање намотаја, на пример, шестероводни Теслин систем или веза Славјанка (комбинација шест намотаја у облику једне „звезде“ и једног „троугла“), али нису широко коришћене.
Улогу оквира у уређајима који стварају наизменичну струју игра електромагнет, који ротирајући помера ЕМФ променљиве индуковане у намотима за трећину циклуса у односу један на други.
Међу многим алтернаторима, постоје две главне врсте њиховог дизајна: синхрони и асинхрони. Недавно, с обзиром на велики број сложених електронских уређаја којима управљају микропроцесори, појавила се нова врста електричног генератора - инвертер.
Синхрони генератори напајања
Синхрони алтернатор састоји се од два дела - покретног ротора и фиксног статора.
Када се ротор окреће, а то је електромагнет са језгром и узбудним намотом, повезан са спољним извором напајања помоћу механизма четком, у намоту статора индукује се ЕМФ, који се доводи до излазних терминала генератора. Овај дизајн елиминише потребу за клизним контактима, што увелико поједностављује дизајн јединице. У почетку се магнетни ток побуди из треће стране узбудника постављеног на заједничку осовину и спојеног на систем помоћу спојнице.
У синхроним генераторима мале снаге, теренски намот покреће исправљена струја. У овом случају, електрични круг настаје због активирања трансформатора укључених у круг оптерећења. У комплету је и полуводички исправљач. Главни електрични круг укључује:
- теренско навијање;
- подешавање реостата.
Главна карактеристика синхроног генератора је да је фреквенција генерисане електричне струје пропорционална брзини ротора.
Асинхрони генератори напајања
Асинхрони алтернатор се разликује од синхроног у недостатку чврсте везе између брзина ротора и индукованог емф. Разлика између ових параметара назива се "проклизавање". Између ротора и статора асинхроног генератора постоји ваздушни јаз. У исто време, кочиони момент који настаје када је оптерећење повезано и спречава ротацију ротора, утиче на фреквенцију генерисаног ЕМФ-а. Стога се електрична енергија у асинхроним генераторима ствара повећаном брзином ротора.
Дизајн асинхроних генератора је једноставан, али има најгоре техничке карактеристике у поређењу са синхроним јединицама - грешка у фреквенцији може достићи 4%, а у напону до 10%. Поред тога, асинхрони генератори су критични за улазну струју. Због тога се препоручује њихово управљање заједно са стабилизаторима, ау неким случајевима, на пример, за несметан старт електромотора, можда ће бити потребан фреквенцијски претварач.
Инвертерски генератори
Инвертерски генератор је конвенционални асинхрони генератор, на чијем се излазу уграђује додатни стабилизатор излазних параметара.
Она функционише на сљедећи начин: напон генерисан од асинхроног генератора одлази до претварача, гдје се прво исправља, а затим се од добијеног константног напона формирају импулси задате фреквенције и радног циклуса. На излазу уређаја, ови импулси се претварају у синусоидни напон са готово савршеним техничким карактеристикама.
Погон алтернатора
У домаћим условима, ротор генератора покрећу мотори са унутрашњим сагоревањем (ИЦЕ) који раде на горивима као што су бензин или дизел. Истовремено, радни век бензинских агрегата опремљених ИЦЕ-има за потискивање је око 500 сати годишње (не више од 4 сата дневно); четворотактни ИЦЕ достиже 5000 сати годишње.
Препоручљиво је користити бензинске електричне генераторе за краће нестанке струје и / или за излазак на природу.
Генераторе на дизел гориво карактерише велика снага и много издржљивији бензин. Међу њима су модели са ваздушним и течним хлађењем. Јединице са ваздушним хлађењем препоручују се за употребу на местима где је често искључена струја.
Употреба таквих кућанских апарата је крајње једноставна - морате да напуните гориво у резервоару, окренете кључ за покретање мотора и повежете оптерећење. Њихова контролна табла опремљена је свим потребним и интуитивним натписима и симболима.
Течно хлађени дизел генератори су уређаји у потпуно другој категорији. Они су у стању да раде данима и користе се углавном у предузећима као резервни извори енергије.
Индустријски генератори дизајнирани да стварају наизменичну струју и снабдевају је потрошачима на великим даљинама користећи високонапонске далеководе (далеководи) радећи активирањем хидрауличких или парних турбина. У таквим је јединицама механизам ротора спојен директно на точак турбине.
Турбинске генераторе карактерише велика снага (до 100.000 кВ) и способни су да стварају наизменичну струју напоном до 16 кВ. Дужина и пречник њиховог ротора могу достићи 6,5, односно 15 метара, а брзина ротације потоњег је у опсегу од 1500 ... 3000 о / мин.Монтирајте такве јединице у одвојеним просторијама на посебно припремљене бетонске подлоге.
Опције и могућности кућних електричних генератора
Ради једноставније употребе, произвођачи опремљавају своје производе низом корисних опција, међу којима су:
- уређај за аутоматски старт јединице током прекида напајања
- присуство уграђеног РЦД-а, искључивање уређаја из мреже током прекида изолације и појаве струје цурења;
- контролни параметри и приказују их на дисплеју;
- заштита од преоптерећења.
Када се на електрични генератор прикључи оптерећење, чија ће вредност бити нижа од називне, јединица ће почети да „поједе“ део течног горива ни за шта, а да у потпуности не искористи своје могућности.
Неће бити сувишно да у комплету за испоруку буду посебно кућиште за пригушивање, повећан резервоар за гориво, кућиште које штити јединицу од изложености ниским температурама итд.
Функције инсталације
Потенцијални власник алтернатора мора се побринути за припрему места за уградњу пре куповине. Без обзира где ће таква јединица бити постављена, у затвореном или на отвореном, биће јој потребна равна и чврста платформа. Инсталирање електричног генератора на неравном мјесту довешће до повећања вибрације, што ће убрзати трошење дијелова и може изазвати кварове скупог уређаја.
Када инсталирате генератор у соби, важно је обезбедити присуство испушне вентилације. Осим тога, током рада јединице препоручује се да се врата просторије оставе отворена, што ће заузврат захтевати постављање решетке на вратима која блокира стране људе, и што је најважније децу, да приступају опасној зони.
Електрични генератор прикључен је на мрежну мрежу у складу са захтевима који су наведени у упутству за употребу. У овом случају, електрични кабл мора бити повезан након уводне машине и бројила.
