Az elektromos áramgenerátor olyan eszköz, amelyet nem elektromos típusú (vegyi, mechanikai, termikus) energia elektromos energiává alakítására terveztek. Sőt, kialakítása az elektromágneses indukció elvének alkalmazásán alapul.
A legegyszerűbb generátor működési elve és eszköze
Az elektromágneses indukció olyan jelenség, amelyet 1831-ben fedezett fel Michael Faraday (1791-1867) angol fizikus, aki felfedezte, hogy amikor egy időben változó mágneses fluxus áthalad egy zárt vezető áramkörön, akkor utóbbiban elektromos áram keletkezik. Ez az elv az alapja minden generátornak.
A gyakorlatban az elektromágneses indukció elvét a következőképpen hajtják végre: egy elektromos áram zárt keretben (rotorban) keletkezik, amikor azt a generátor rendeltetésétől és kialakításától függően állandó mágnesek vagy speciális mágnesek képezik. gerjesztő tekercsek. A keret elforgatásakor a mágneses fluxus nagysága megváltozik. Minél gyorsabban forog, annál nagyobb a kimeneti feszültség.
1827-ben Jedlik Anjos István (1800-1895) magyar fizikus felfedezte ezt a hatást és felhasználta egy elektromos áramgenerátor eredeti modelljének elkészítésére. A híresnek hitt tudós azonban nem szabadalmaztatta felfedezését, és csak 1850-ben jelentette be az első dinamó létrehozását.
Az elektromos áram leeresztése érdekében a keret áramkollektorral van felszerelve, amely zárt hurkává alakítja, és biztosítja a forgó keret állandó érintkezését a generátor álló elemeivel. A rugós kefék a kollektorgyűrűkhöz vannak nyomva, és így az elektromos áram a generátor kimeneti kapcsaiba kerül.
Forogva a keret fele egymás után halad a mágnes pólusai közelében. Ebben az esetben ciklikus változás következik be a kialakuló áram mozgásirányában - az egyes pólusoknál az áram egy irányba mozog.
A kollektor kialakításától függően a generátor egyenáramot és váltakozó áramot is képes előállítani.
- Az egyenáramú generátorokban a kollektorszerkezet tekercsének mindkét feléhez félgyűrűk vannak egymástól elkülönítve. Annak a ténynek köszönhetően, hogy ezek a félgyűrűk kefékkel folyamatosan változnak, az áram nem változtatja meg az irányát, hanem egyszerűen lüktet.
- A generátorokban a keret végei csúszógyűrűkhöz vannak kötve, és ez az egész szerkezet a tengelye körül forog. Amikor a keret forog, a kefék, amelyek mindegyike szorosan szomszédos a saját gyűrűjével, megbízható lefelé vezetőt biztosítanak. Ebben az esetben nincs ciklikus változás a kefék helyzetében.
A generátor forgó részét forgórésznek, az álló részét pedig állórésznek nevezzük.
A váltakozó és egyenáramú generátorok működési elve azonos. A forgó rotoron elhelyezett csúszógyűrűk kialakításában és a tekercsek konfigurációjában különböznek egymástól.
A generátorokban gyakran használnak eredeti technikai megoldást, amely azon a tényen alapul, hogy az EMF egy vezetőben nemcsak akkor fordul elő, amikor a mágneses mezőben forog, hanem akkor is, amikor maga a mágneses tér forog egy álló vezetőhöz képest.
Ezt a hatást széles körben alkalmazzák azok a fejlesztők, akik elektromos vagy állandó mágneseket helyeznek el egy forgó rotorra. Ebben az esetben a feszültséget eltávolítják az álló telepített tekercsről, ami lehetővé teszi az áramgyűjtő egységek összetett kialakításának megszabadulását.
Váltakozó áramú generátorok
- konstruktív teljesítmény;
- izgalmi módszer;
- fázisok száma.
A gerjesztés módszere szerint a fogyasztó egységekkel találkozhat:
- független gerjesztéssel - a gerjesztő tekercset egy független áramforrásból származó egyenáram táplálja;
- öngerjesztéssel - a gerjesztő tekercsbe magából a generátorból származó egyenirányított áramot vezetik;
- állandó mágnesek gerjesztésével - gerjesztési tekercs nincs;
- a gerjesztő gerjesztésével - kis teljesítményű egyenáramú generátor, ugyanazon a tengelyen "ülve" a karbantartott generátorral.
A fázisok száma szerint az elektromos generátorok a következők:
- egyfázisú;
- kétfázisú;
- három fázis.
A gyakorlatban a háromfázisú generátorok a leggyakoribbak. Ennek oka az ilyen típusú aggregátumok számos előnye:
- gazdasági hatás elérése a villamos energia nagy távolságra történő továbbítására szolgáló rendszerek kifejlesztésében - a transzformátor eszközök és az elektromos vezetékek anyagfogyasztásának csökkentése; Ezt elősegíti a kör alakú mágneses mező jelenléte;
- megnövelt élettartam, amely biztosítja a rendszer egyensúlyát;
- a vezeték és a fázisfeszültség egyidejű használata.
Szerkezetileg egy háromfázisú elektromos generátor három független tekerccsel rendelkezik, amelyek az állórészben egy körben helyezkednek el, 120 ° eltolással egymáshoz képest. Ebben az esetben mindegyik tekercs egyfázisú generátor, amely képes váltakozó feszültség ellátására az R fogyasztó számára. Ilyen egyetlen tekercset "fázisnak" nevezünk. A fázis tekercseléseket "delta" vagy "csillag" kapcsolhatja össze.
A tekercsek összekapcsolására más sémák is léteznek, például a huzalos 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 eszközökben egy elektromágnes játssza, amely miközben forog, a tekercsekben indukált váltakozó EMF-et egy ciklus harmadával egymáshoz képest elmozdítja.
A sok generátor közül két fő típusuk van: szinkron és aszinkron. A közelmúltban, tekintettel a mikroprocesszorok által vezérelt komplex elektronikus eszközök nagyszámára, megjelent egy új típusú elektromos generátor - inverter.
Szinkron áramfejlesztők
A szinkron generátor szerkezetileg két részből áll - mozgatható rotorból és rögzített állórészből.
Amikor a rotor forog, amely egy maggal és egy gerjesztő tekerccsel ellátott elektromágnes, egy kefe mechanizmus segítségével külső áramforráshoz csatlakozik, az állórész tekercsében EMF indukálódik, amelyet a generátor kimeneti kapcsaiba táplálnak. Ez a kialakítás kiküszöböli a csúszó érintkezők szükségességét, ami jelentősen leegyszerűsíti az egység kialakítását. Kezdetben a mágneses fluxust egy harmadik tengely gerjesztője gerjeszti, amelyet egy közös tengelyhez csatlakoztatnak, és egy csatoló segítségével csatlakoztatnak a rendszerhez.
Kis teljesítményű szinkron elektromos generátorokban a gerjesztő tekercset egyenirányított áram táplálja. Ebben az esetben az elektromos áramkör a terhelési körbe tartozó transzformátorok aktiválása miatt jön létre. Egy félvezető egyenirányító is ide tartozik. A fő elektromos áramkör a következőket tartalmazza:
- gerjesztő tekercselés;
- reosztát beállítása.
A szinkron generátor fő jellemzője, hogy a keletkező elektromos áram frekvenciája arányos a rotor sebességével.
Aszinkron áramfejlesztők
Az aszinkron generátorok kialakítása egyszerű, ugyanakkor a legrosszabb műszaki jellemzőkkel rendelkezik a szinkron egységekhez képest - a frekvenciahiba elérheti a 4% -ot, a feszültséget tekintve pedig akár a 10% -ot is. Ezenkívül az aszinkron generátorok kritikus fontosságúak a kiindulási áram szempontjából. Ezért ajánlatos stabilizátorokkal együtt üzemeltetni őket, és bizonyos esetekben, például egy villanymotor lágy indításához, szükség lehet frekvenciaváltóra.
Inverter generátorok
Az inverteres elektromos generátor egy hagyományos aszinkron generátor, amelynek kimenetére a kimeneti paraméterek további stabilizátorát telepítik.
Ez a következőképpen működik: az aszinkron generátor által generált feszültség belép az inverterbe, ahol először helyrehozza, majd a kapott állandó feszültségből egy adott frekvenciájú és munkaciklusú impulzusok képződnek. A készülék kimenetén ezeket az impulzusokat szinte ideális műszaki jellemzőkkel rendelkező szinuszos feszültséggé alakítják át.
Generátor hajtás
Háztartási környezetben a generátor rotorját belső égésű motorok (ICE) hajtják, amelyek olyan üzemanyagokkal működnek, mint a benzin vagy a dízel. Ugyanakkor a kétütemű belső égésű motorral felszerelt benzingenerátorok élettartama körülbelül évi 500 óra (legfeljebb napi 4 óra); a négyütemű ICE eléri az évi 5000 órát.
Célszerű rövid áramkimaradáshoz és / vagy vidékre való kimenethez benzingenerátorokat használni.
A dízelgenerátorok erősebbek és tartósabbak, mint a benzingenerátorok. Köztük vannak lég- és folyadékhűtéses modellek. A léghűtéses egységeket olyan helyeken javasoljuk használni, ahol az áram gyakran hosszú időre megszakad.
Az ilyen háztartási eszközök használata rendkívül egyszerű - be kell tölteni az üzemanyagot a tartályba, el kell fordítani a motort, és be kell csatlakoztatni a rakományt. Vezérlőpultjuk minden szükséges és intuitív címkével és szimbólummal ellátva.
A folyadékhűtéses dízel áramfejlesztők teljesen más kategóriájú készülékek. Képesek éjjel-nappal dolgozni, és főként a vállalkozásokban használják tartalék energiaforrásként.
Ipari generátorok, amelyeket váltakozó áram előállítására terveztek, és nagyfeszültségű távvezetékek (PTL) segítségével nagy távolságra juttatták el a fogyasztókhoz, hidraulikus vagy gőzturbinák aktiválásával működnek. Ilyen egységekben a rotor mechanizmusa közvetlenül a turbina kerekéhez van csatlakoztatva.
A turbinás áramfejlesztőket nagy teljesítmény jellemzi (100 000 kW-ig), és képesek 16 kV feszültségű váltakozó áram előállítására. Ebben az esetben rotoruk hossza és átmérője elérheti a 6,5, illetve a 15 métert, utóbbi forgási sebessége 1500 ... 3000 fordulat / perc tartományban van. Az ilyen egységeket külön helyiségekben helyezik el, speciálisan előkészített beton alapokra.
A háztartási generátor opciói és képességei
A könnyű használat érdekében a gyártók számos hasznos lehetőséggel látják el termékeiket, amelyek a következők:
- készülék az egység automatikus beindításához áramkimaradás esetén;
- beépített RCD jelenléte, amely leválasztja az eszközt a hálózatról szigetelés meghibásodása és szivárgási áram megjelenése esetén;
- a paraméterek ellenőrzése és azok megjelenítése a kijelzőn;
- túltöltés elleni védelem.
Ha egy olyan áramfejlesztőhöz csatlakoztatnak egy terhelést, amelynek értéke alacsonyabb lesz, mint a névleges, akkor az egység hiába kezdi megenni a folyékony üzemanyag egy részét, nem használja ki teljes mértékben képességeit.
Nem lesz felesleges egy speciális zajcsökkentő burkolat, egy megnövelt üzemanyagtartály, egy ház, amely megvédi az egységet az alacsony hőmérséklet hatásaitól stb.
Telepítési jellemzők
A generátor potenciális tulajdonosának vásárlás előtt gondoskodnia kell a hely előkészítéséről a telepítéshez. Függetlenül attól, hogy egy ilyen egységet hová telepítik, beltéren vagy szabadban, sík és szilárd platformra lesz szüksége. Az elektromos generátor egyenetlen talajra történő telepítése növeli a rezgést, ami felgyorsítja az alkatrészek kopását, és egy drága eszköz meghibásodását okozhatja.
A generátor beltéri telepítésekor fontos gondoskodni a elszívó szellőzésről. Ezenkívül az egység működése során ajánlott nyitva hagyni a szoba ajtaját, amihez viszont rácsot kell telepíteni az ajtóban, amely elzárja a kívülállókat, és ami a legfontosabb a gyermekek számára, hozzáférést a veszélyzónához.
Csatlakoztassa a generátort az elektromos hálózathoz, szigorúan az üzemeltetési utasításban meghatározott követelményeknek megfelelően. Ebben az esetben az elektromos kábelt a bevezető gép és az elektromos mérő után kell csatlakoztatni.
