Conţinut:
Când oamenii s-au uitat mai atent la posibilitățile de electricitate, au început imediat să-și dea seama cum să pună în funcțiune această energie interesantă. Și a apărut o gamă întreagă de instrumente, dispozitive, instalații capabile să creeze tensiune electrică la două capete metalice. Au înșurubat imediat două șuruburi la capete și au început să atârne totul de ele, ceea ce a provocat acum o mulțime de efecte interesante. Aceste dispozitive au fost numite în general surse de electricitate sau generatoare. Și ceea ce era conectat la ei era un circuit electric. Și pe măsură ce circuitele au crescut și au luat un loc din ce în ce mai semnificativ și permanent în viața umană, au început să fie numite rețele electrice.
Generatoarele au fost cele care au creat întreaga noastră industrie electrică. Cum diferă principiul de funcționare al unui generator de curent alternativ de principiile de funcționare ale primelor surse? O anumită fiabilitate și constanță care provine din fiabilitatea și disponibilitatea universală a energiei din care generează electricitate. Aceasta este o mișcare mecanică. Dar lumea noastră este plină de mișcare. Și a fost destul de natural să faci rotoarele să se învârtă și să iei mișcarea pentru asta de la altceva. De la căldură. Combustibilul arde, rotorul se rotește - generatorul de curent funcționează.
Sursa originală a fost produsul primelor experimente. Chimie (baterii), electrificare (mașini electroforice) - toate acestea sunt oarecum slabe. Pentru că este disproporționat de scump în comparație cu cantitatea de energie pe care o necesitau rețelele. Mai întâi cele de iluminat, apoi aproape imediat cele de tramvai. Deci tramvaiul a împins generatoarele actuale în dezvoltare.
Linia de tramvai este locul în care electricitatea în sine produce mișcarea. Avantajul acestei abordări a fost furnizarea foarte convenabilă a unui astfel de „combustibil” pe distanțe lungi. Și s-a încadrat foarte organic în costurile de fabricație a liniei de tramvai în sine. Când pun șinele de cale ferată, de ce să nu așeze și un fir de-a lungul lor, furnizând curent tramvaielor, care acum pot fi amplasate oriunde pe linie și pot primi această energie cu aceeași ușurință.
Transformarea s-a dovedit a fi simetrică: designul generatorului de curent alternativ este aproape același cu cel al motorului. Numai scopul generatorului este de a genera electricitate prin rotirea unui rotor, în timp ce electricitatea celuilalt generator rotește un rotor aproape identic, iar acesta este roțile unui tramvai.
Mecanica secolelor trecute a visat doar la un astfel de transfer de energie. Până la urmă, pe vremuri, cu ajutorul unei roți de apă, arborii mașinilor de prelucrare din ateliere întregi erau rotite. Iar energia mecanică se transmitea și mecanic: cu ajutorul arborilor, scripetelor, curelelor, angrenajelor... Sunt doar două fire. Iar în cazul tramvaielor, în general există doar unul. Al doilea este șinele în sine.
curent AC și DC
Mai întâi au descoperit curentul electric când au văzut că acționează atunci când se manifestă. Apoi au descoperit că curentul poate fi constant, dar poate fi și alternativ.
Strict vorbind, generația actuală provine întotdeauna din schimbări câmp magnetic care trece prin înfăşurare. Iar tensiunea care apare pur și simplu trebuie să fie variabilă. Pentru că din punct de vedere tehnic este pur și simplu imposibil să faci câmpul magnetic să se schimbe strict uniform. Sursele de curent obținute în alt mod se bazau pe procese staționare (sau cvasi-staționare – ținând cont de descărcarea bateriilor), motiv pentru care asigurau exclusiv curent continuu. Când a fost inventat telegraful - probabil prima invenție electrică care a împins pentru crearea liniilor electrice la scară largă - același curent în ele a fost constant, deși intermitent. Curentul continuu de tensiune nu foarte mare provoaca pierderi uriase datorita rezistentei conductoarelor in transmisie pe distante mari. Samuel Morse s-a confruntat deja cu acest lucru când și-a întins prima linie de telegraf în 1844, de la Baltimore la Washington. El și un prieten au reușit să facă față acestui lucru utilizând „amplificarea activă” a semnalului folosind un releu.
Liniile de tramvai, după cum știți, au moștenit inițial această tradiție - să fie alimentate cu curent electric continuu, deși proiectarea magneților și a conductorilor care se rotesc în câmpul lor, atunci când sunt folosite ca generator, produce curent alternativ mai ușor și mai simplu.
Scopul generatorului este de a genera tensiune, directă și alternativă, de unde structura și principiul de funcționare a acestuia.
Iar tipurile de tensiune generate au determinat structura și principiul de funcționare al generatoarelor.
Prin urmare, generatoarele diferă ca tip - generator de curent continuu și generator de curent alternativ.
La generatoarele de curent continuu, această constanță se realizează prin trucuri de proiectare: prin crearea unei anumite configurații a câmpului magnetic, prin creșterea numărului de cadre de armătură din rotor, în care o diferență de potențial este indusă și îndepărtată din ele folosind un colector multi-contact. , prin organizarea unor moduri speciale de curent de excitație pe înfășurări speciale de excitație, montate pe magneți statori etc.
Dar s-a dovedit că este mai ușor să obțineți același efect într-un alt mod: un generator de curent alternativ cu inducție generează tensiune și apoi este „redresat” de un circuit de redresor cu diodă convențional. Asta face, de exemplu, un generator auto.
Cum funcționează dispozitivul
Un alternator este o mașină cu inducție mecanică care produce o tensiune electrică alternativă la contactele sale de ieșire ca răspuns la rotația părții sale mobile de către o forță externă.
Partea mobilă a generatorului (sau alternatorul) se numește rotor, iar partea staționară se numește stator.
Două părți ale generatorului produc următoarele: una dintre ele creează un câmp magnetic, iar a doua parte conține conductori amplasați astfel încât atunci când acest câmp magnetic se modifică în raport cu ele (să-l numim generator), la capetele lor opuse apare o diferență de potențial. Este îndepărtat și transferat de la acești conductori la contactele de ieșire.
Tipuri de alternatoare
Prin urmare, există două opțiuni de proiectare posibile pentru un generator de curent alternativ, în care:
- câmpul magnetic generator este creat în stator și este nemișcat;
- câmpul magnetic generator este creat în rotor și se rotește odată cu acesta.
În orice caz, tensiunea rezultată din generare trebuie îndepărtată nu din partea generatorului în care este creat câmpul magnetic, ci din partea opusă.
Inițial - începând cu experimente privind rotirea unui cadru al unui conductor într-un câmp magnetic staționar - rotorul a servit la inducerea inducției electrice în înfășurările (sau cadrele sale), care a generat mișcarea electronilor la diferite capete ale acestor conductori, motiv pentru care tensiunea. apărea.
Aparent, acest lucru se datorează faptului că magneții aleși au fost mai mari și mai grei pentru a crea un câmp puternic cu un gradient mare, iar cadrele purtătoare de curent erau foarte ușoare. Dar acum, atât rotorul, cât și statorul sunt părți masive montate precis unul pe celălalt. Tensiunea de la rotorul rotativ (sau armătura) trebuie îndepărtată folosind un mecanism special și trimisă la contactele de ieșire staționare. Un astfel de mecanism se numește colector (din latinescul „colector”), în care periile fixe cu arc, „întinse” de la stator, sunt presate strâns împotriva contactelor care se rotesc cu rotorul.
Poate, din punct de vedere structural, aceasta este cea mai îngustă parte a motoarelor și generatoarelor electrice. Necesită o execuție specială; la rotire, piesele sale sunt uzate; de la contacte proaste - când plăcile de contact sunt uzate, sau spațiile dintre ele, sau periile sunt uzate (care sunt de obicei din grafit - și produce praf conductiv) - scânteia începe în timpul rotației, iar asta nu este pentru nimeni pe care nu-mi place.
Prin urmare, cea mai convenabilă opțiune pentru generatoarele de curent alternativ este a doua. Acesta este momentul în care câmpul magnetic este rotit de rotor, iar tensiunea apare în statorul staționar. Și nu trebuie să fie îndepărtat într-un mod complicat.
Monofazic și multifazic
Principiul de funcționare
Câmpul magnetic poate fi condus (schimbat, rotit) peste un sistem de conductori (având doi poli) sau peste mai mulți.
Din figură este clar cum funcționează un generator simplu de curent alternativ. În ce constă generatorul? Părțile principale sunt rotorul și statorul. Vedem că rotorul cu magnetul N–S instalat în el se rotește. În acest caz, polii magnetului, apoi N, apoi S, sunt alternativ foarte aproape de bobinele cu înfășurări. Înfășurările sunt conectate în serie între ele și apoi la contactele de ieșire. Direcția și fluxul câmpului magnetic care trece prin înfășurări se modifică în timpul rotației. Aceasta este ceea ce provoacă tensiune alternativă la contactele de ieșire cu o frecvență f rotația rotorului. Este generată tensiune, iar atunci când este conectată la contactele de sarcină, apare o frecvență de curent alternativ f.
Această schemă este cea mai simplă. Este doar puțin mai complicat decât acele cadre care au fost rotite cândva în câmpul a doi magneți. Abia acum, dimpotrivă, magnetul montat pe rotor se rotește, iar bobinele staționare asigură tensiune.
Tensiunea se dovedește a fi sinusoidală, atingând un maxim și un minim atunci când polii magnetului trec în apropierea bobinelor - în apropierea acestora fluxul câmpului magnetic este cel mai dens și, prin urmare, are loc cea mai rapidă schimbare a câmpului. Și în acest moment tensiunea maximă U, sau - U, va fi indusă pe contacte. Când rotorul se rotește astfel încât magnetul să treacă orizontal, tensiunea de ieșire va trece de zero.
Alternator trifazat
Cu toate acestea, vedem că există încă mult spațiu liber în această mașină electrică simplă. Ei bine, puteți instala nu doar o pereche, ci mai multe perechi de bobine în jurul perimetrului statorului. Dar apoi va trebui să separați contactele de tensiune separate de la fiecare pereche de bobine, astfel încât tensiunile diferitelor perechi să nu se anuleze reciproc. Va fi ca mai multe generatoare într-unul, fiecare dintre ele va produce o tensiune sinusoidală, dar din moment ce bobinele sunt rotite una față de alta, sinusoidele vor fi deplasate exact la același unghi în care perechile de bobine sunt deplasate față de originalul nostru. unu.
Bobinele sunt distribuite uniform în jurul perimetrului statorului, adică sunt distanțate la un unghi de 120⁰ una de cealaltă. Exact aceeași schimbare de fază are loc în tensiuni. Tensiunea U1 este compensată la zero (aceasta este prima noastră pereche de bobine), tensiunea U2 este de 120⁰ și tensiunea U3 este de 240⁰.
Această tensiune se numește trifazat. Poate fi transmis folosind un sistem cu un singur fir - trei fire, câte unul pentru fiecare fază, iar zeroul tuturor trei este combinat într-unul singur. Acest lucru se poate face în două moduri: prin conectarea înfășurărilor bobinelor într-un tip „triunghi” sau „stea”.
Puteți veni cu alte scheme pentru generarea tensiunii alternative, de exemplu, instalând nu trei perechi de bobine, ci doar două. Atunci diferența de fază dintre ele va fi de 90⁰.
Sistemul de generare în trei faze a fost cel care și-a găsit aplicație.
Când se consumă tensiune trifazată, fazele separate sunt adesea separate și distribuite către diferiți consumatori. Când există mulți consumatori, este posibil să se „distribuie” fazele în mod aleatoriu - în medie, rezultatul este de obicei aceeași sarcină pe toate fazele. Dar acest lucru trebuie monitorizat. Pentru că dacă consumul în diferite faze este foarte diferit sau se comportă foarte neuniform în timp, apare un fenomen numit „dezechilibru de fază”. Tensiunea în diferite faze începe să difere. Și acest lucru duce la multe consecințe negative: consum excesiv de energie electrică, defecțiune a transformatoarelor, a aparatelor electrice și a motoarelor. La o centrală electrică - la o scădere a eficienței generatoarelor (vor începe să „șchiopătească”, așa cum ar fi) și chiar la defecțiunea generatoarelor de electricitate. Pentru a minimiza acest tip de daune, firul neutru este de obicei bine împământat, dar inginerii energetici ar trebui să monitorizeze și un astfel de fenomen neplăcut.
Excitația generatorului
Un generator real diferă de cel descris aici prin faptul că folosirea magneților permanenți ca sursă de câmp magnetic este un exercițiu inutil. Câmpul magnetic dintr-o instalație industrială trebuie să fie de o intensitate strict definită și strict menținută. Cum să obțineți strict aceeași tensiune a magneților la diferite faze într-un generator de curent alternativ trifazat? În caz contrar, tensiunile de pe ele vor fi diferite și vor exista faze „veșnic șchioape”. Prin urmare, în loc de magneți, pe rotor se folosesc electromagneți cu miez. Le este furnizată o tensiune constantă, iar în timpul funcționării generatorului, ele excită un câmp electromagnetic de o intensitate strict specificată. Tensiunea constantă este furnizată dintr-o sursă independentă - aceasta poate fi o baterie sau o altă sursă de curent continuu. Aici, din nou, există o problemă: fie puneți o baterie pe rotor pentru a alimenta bobinele de excitație, fie deranjați-vă din nou cu colectoarele pentru a transmite tensiunea de excitare. Soluția poate fi numită a lui Solomon: pentru a face două generatoare pe un rotor deodată, doar al doilea furnizează curent înfășurărilor de excitație ale primului. Și în stator, în consecință, se adaugă mai mulți electromagneți pentru a excita câmpul magnetic în acest al doilea generator, curentul de la care este utilizat numai în rotorul însuși, prin urmare, nimeni nu are nevoie de el din exterior. Și nu trebuie să blocați niciun colector pentru a-l elimina. Acest design a devenit cunoscut sub numele de „alternator sincron fără perii”.
Se numește sincron pentru că ambele surse - generatorul de curent de excitație și generatorul-dispozitiv care produce rezultatul final - tensiunea de ieșire - funcționează simultan pe același rotor.
Folosind curentul de excitație, puteți influența tensiunea furnizată de generatorul-dispozitiv: odată cu creșterea curentului de excitație, câmpul magnetic excitat de rotor crește în mod corespunzător, motiv pentru care înfășurările principale ale generatorului vor produce o tensiune alternativă. de amplitudine mai mare.
Acesta este folosit pentru reglarea tensiunii, deoarece viteza de rotație a rotorului nu poate fi modificată, altfel frecvența se va schimba și este strict specificată de caracteristicile tehnice ale întregii noastre rețele electrice.
Sistemul nostru de alimentare produce tensiune cu o frecvență strict de 50 Hz și este produs de generatoarele centralei electrice - toți își rotesc rotoarele la o viteză care este un multiplu de 50 Hz. Și designul rotorului emite o tensiune care se modifică de 50 de ori pe secundă.
Cu toate acestea, în multe cazuri în care acuratețea de înaltă frecvență a energiei generate nu este critică, se folosesc generatoare asincrone. Sunt mai simple și mai ieftine decât cele sincrone, dar furnizează tensiune cu o gamă largă de parametri. Nu contează unde va fi în continuare convertit într-o constantă prin schemele ulterioare.
Generatoarele de sine stătătoare sunt adesea indispensabile, iar lista completă a posibilelor lor utilizări este foarte lungă - de la furnizarea de energie electrică pentru o petrecere pe plajă de weekend până la funcționarea constantă într-o clădire privată. Gama largă de lucrări efectuate a dat naștere unui număr mare de tipuri de generatoare autonome, care diferă atât ca design, cât și ca caracteristici. Ceea ce au în comun este principiul de funcționare - un motor cu ardere internă de un tip sau altul rotește arborele unui generator electric, transformând energia mecanică în energie electrică.
- Un generator de uz casnic este, de regulă, o unitate portabilă cu motor pe benzină, care nu este destinată funcționării pe termen lung și care are o putere de câțiva kVA.
- Generatoarele profesionale au putere crescută și timp de funcționare continuă, iar pentru o mai mare eficiență a combustibilului și o durată de viață sporită, motoarele sunt de obicei instalate pe ele. În același timp, dacă generatoarele electrice de uz casnic produc o tensiune curentă de 220 V, atunci marea majoritate a generatoarelor profesionale sunt proiectate pentru o tensiune de ieșire de 380 V. Dimensiunile mari și greutatea forțează fie plasarea generatoarelor puternice pe un șasiu cu roți, fie stabilirea acestora.
Deci, în această clasificare am descoperit deja o serie de diferențe de design. Să le privim în ordine.
După cum știți, un motor pe benzină poate lucra ca. În același timp, eficiența scăzută și durata de viață limitată fac ca motoarele în doi timpi să nu fie cea mai bună alegere pentru a conduce un generator electric, deși au un design mai simplu și, prin urmare, mai ieftine și mai ușoare.
Motorul în patru timpi, deși mai dificil si mai scump, consumă semnificativ mai puțin combustibil și capabil să lucreze mult mai mult. Prin urmare, generatoarele cu o putere de până la 10 kVA, de regulă, sunt echipate cu motoare de acest tip.
Motoare ale generatoarelor de gaz de uz casnic nu este destinat utilizării continue pe termen lung. Depășirea timpului de funcționare specificat în instrucțiunile de utilizare (de obicei nu mai mult de 5-7 ore) va reduce durata de viață a motorului.Cu toate acestea, chiar și cele mai avansate motoare pe benzină au resurse limitate: cu îngrijirea corespunzătoare vor lucra timp de 3-4 mii de ore. Este mult sau puțin? Când este folosită ocazional pe drum, de exemplu, pentru a conecta o unealtă electrică, aceasta este o resursă destul de mare, dar alimentarea constantă a unei case private de la un generator de gaz înseamnă reconstruirea motorului său în fiecare an.
Mult au o resursă mai mare unitățile de putere, în plus, sunt mai profitabile în timpul funcționării pe termen lung datorită eficienței mai mari. Din acest motiv, toate grupurile electrogene puternice, atât portabile, cât și staționare, folosesc motoare diesel.
Pentru astfel de unități, o serie de dezavantaje ale motoarelor diesel în comparație cu motoarele pe benzină (cost ridicat, greutate mai mare și zgomot) nu sunt fundamentale; există un anumit inconvenient doar la pornirea motoarelor diesel pe vreme rece.
La operare, trebuie avut în vedere faptul că mersul în gol prelungit fără sarcină este dăunător pentru ei: arderea completă a combustibilului este perturbată, ceea ce duce la creșterea formării de funingine, înfundarea eșapamentului și diluarea uleiului de motor prin infiltrarea combustibilului diesel prin segmentele pistonului. Prin urmare, lista întreținerii de rutină a centralelor diesel trebuie să includă aducerea periodică la putere maximă.În plus, există generatoare care funcționează. Din punct de vedere structural, ele nu sunt diferite de cele pe benzină., cu excepția sistemului de alimentare: în loc de carburator, sunt echipate cu un reductor pentru reglarea presiunii gazului și o duză calibrată care alimentează cu gaz galeria de admisie. Mai mult, astfel de generatoare pot folosi nu numai un cilindru de gaz lichefiat ca sursă de combustibil, ci și o rețea de gaz - în acest caz, costurile cu combustibilul devin minime. Dezavantajul unor astfel de generatoare este mobilitatea redusă (butelia de gaz este mai mare și mai grea decât rezervorul de benzină, care, de altfel, poate fi alimentat chiar pe loc), precum și un risc crescut de incendiu, mai ales dacă este utilizat incorect. Cu toate acestea, ca sursă într-o casă conectată la o conductă de gaz, aceasta este o opțiune bună: nu este nevoie să vă faceți griji cu privire la menținerea nivelului și a calității combustibilului în rezervorul de benzină, iar durata de viață a motorului atunci când funcționează pe gaz este mai mare decât cand functioneaza pe benzina.
Curentul electric este principalul tip de energie care efectuează lucrări utile în toate sferele vieții umane. Pune în mișcare diverse mecanisme, oferă lumină, încălzește case și animă o mulțime de dispozitive care ne asigură existența confortabilă pe planetă. Într-adevăr, acest tip de energie este universal. Puteți obține orice din el și chiar distrugeri mari dacă este folosit inadecvat.
Dar a existat o vreme când efectele electrice erau încă prezente în natură, dar nu i-au ajutat în niciun fel pe oameni. Ce s-a schimbat de atunci? Oamenii au început să studieze fenomenele fizice și au venit cu mașini interesante - convertoare, care, în general, au făcut un salt revoluționar în civilizația noastră, permițând unei persoane să primească o energie de la alta.
Așa au învățat oamenii să genereze electricitate din metal obișnuit, magneți și mișcare mecanică - asta este tot. Au fost construite generatoare capabile să producă fluxuri colosale de energie, în valoare de megawați. Dar este interesant că principiul de funcționare al acestor mașini nu este atât de complicat și poate fi destul de înțeles chiar și pentru un adolescent. Ce este? Să încercăm să înțelegem această problemă.
Efect de inducție electromagnetică
Baza apariției curentului electric într-un conductor este forța electromotoare - EMF. Este capabil să provoace mișcarea particulelor încărcate, dintre care există multe în orice metal. Această forță apare numai dacă conductorul experimentează o modificare a intensității câmpului magnetic. Efectul în sine se numește inducție electromagnetică. Cu cât viteza de schimbare a fluxului undelor magnetice este mai mare, cu atât este mai mare fem. Adică, puteți muta un conductor lângă un magnet permanent sau puteți influența un fir staționar cu câmpul unui electromagnet, schimbându-i puterea, efectul va fi același - un curent electric va apărea în conductor.
Oamenii de știință Oersted și Faraday au lucrat la această problemă în prima jumătate a secolului al XIX-lea. Au descoperit și acest fenomen fizic. Ulterior, au fost create generatoare de curent și motoare electrice pe baza inducției electromagnetice. Interesant este că aceste mașini pot fi ușor transformate unele în altele.
Cum funcționează generatoarele DC și AC?
Este clar că un generator de curent electric este o mașină electromecanică care produce curent. Dar, de fapt, este un convertor de energie: vânt, apă, căldură, orice într-un EMF, care provoacă deja un curent în conductor. Designul oricărui generator nu este în mod fundamental diferit de un circuit conductor închis care se rotește între polii unui magnet, ca în primele experimente ale oamenilor de știință. Doar mărimea fluxului magnetic creat de magneți permanenți puternici sau, mai des, electrici este mult mai mare. Circuitul închis are forma unei înfășurări cu mai multe spire, dintre care într-un generator modern nu există unul, ci cel puțin trei. Toate acestea se fac pentru a obține cel mai mare EMF posibil.
Un generator electric standard AC (sau DC) este format din:
- Locuințe. Îndeplinește funcția de cadru în interiorul căruia este montat un stator cu poli de electromagneți. Conține rulmenți de rulare ai arborelui rotorului. Este fabricat din metal, protejează și întreaga umplere internă a mașinii.
- Stator cu poli magnetici.Înfășurarea de excitație a fluxului magnetic este atașată la acesta. Este realizat din otel feromagnetic.
- Rotor sau armătură. Aceasta este partea mobilă a generatorului, al cărei arbore este antrenat în rotație de o forță străină. O înfășurare cu autoexcitare este plasată pe miezul armăturii, unde este generat curentul electric.
- Nod de comutare. Acest element structural servește la eliminarea electricității din arborele rotorului mobil. Include inele conductoare care sunt conectate mobil la contacte de colectare a curentului din grafit.
Crearea curentului continuu
Într-un generator care produce curent continuu, circuitul conductor se rotește în spațiul de saturație magnetică. Mai mult, pentru un anumit moment de rotație, fiecare jumătate a circuitului se dovedește a fi aproape de unul sau altul pol. Sarcina din conductor se mișcă într-o direcție în timpul acestei jumătăți de tură.
Pentru a obține îndepărtarea particulelor, se realizează un mecanism de îndepărtare a energiei. Particularitatea sa este că fiecare jumătate a înfășurării (cadru) este conectată la un semi-inel conductiv. Jumătățile inele nu sunt închise între ele, ci sunt fixate pe un material dielectric. În perioada în care o parte a înfășurării începe să treacă de un anumit pol, jumătatea inelului este închisă în circuitul electric prin grupuri de contact cu perii. Se dovedește că la fiecare terminal vine un singur tip de potențial.
Ar fi mai corect să numim energia nu constantă, ci pulsantă, cu polaritate constantă. Ondularea este cauzată de faptul că fluxul magnetic pe conductor în timpul rotației are atât influență maximă, cât și minimă. Pentru a echilibra această ondulație, mai multe înfășurări sunt utilizate pe rotor și condensatoare puternice la intrarea circuitului. Pentru a reduce pierderile de flux magnetic, distanța dintre armătură și stator este menținută la minimum.
Circuitul alternatorului
Când partea mobilă a dispozitivului generator de curent se rotește, un EMF este, de asemenea, indus în conductorii cadru, ca într-un generator de curent continuu. Dar există o mică particularitate - generatorul de curent alternativ are un design diferit pentru unitatea de colectare. În el, fiecare terminal este conectat la propriul său inel conductor.
Principiul de funcționare al unui generator de curent alternativ este următorul: când jumătate din înfășurare trece în apropierea unui pol (celălalt, respectiv, lângă polul opus), curentul se mișcă în circuit într-o direcție de la valoarea sa minimă la cea mai mare. și din nou la zero. De îndată ce înfășurările își schimbă poziția față de poli, curentul începe să se miște în direcția opusă cu același model.
În acest caz, la intrarea circuitului, se obține o formă de semnal sub forma unui sinusoid cu o frecvență de semiundă corespunzătoare perioadei de rotație a arborelui rotorului. Pentru a obține un semnal stabil la ieșire, unde frecvența alternatorului este constantă, perioada de rotație a piesei mecanice trebuie să fie constantă.
tip de gaz
Proiectele generatoarelor de curent, în care în loc de un cadru metalic este folosită plasmă conductivă, lichid sau gaz ca purtător de sarcină, se numesc generatoare MHD. Substanțele sub presiune sunt conduse într-un câmp de intensitate magnetică. Sub influența aceleiași feme induse, particulele încărcate capătă mișcare direcțională, creând un curent electric. Mărimea curentului este direct proporțională cu viteza de trecere prin fluxul magnetic, precum și cu puterea acestuia.
Generatoarele MHD au o soluție de proiectare mai simplă - nu au mecanism de rotație a rotorului. Astfel de surse de alimentare sunt capabile să furnizeze cantități mari de energie în perioade scurte de timp. Sunt folosite ca dispozitive de rezervă și în situații de urgență. Coeficientul care determină acțiunea utilă (eficiența) acestor mașini este mai mare decât cel al unui generator electric de curent alternativ.
Generator de curent alternativ sincron
Există următoarele tipuri de generatoare de curent alternativ:
- Mașinile sunt sincrone.
- Mașinile sunt asincrone.
Un alternator sincron are o relație fizică strictă între mișcarea de rotație a rotorului și electricitate. În astfel de sisteme, rotorul este un electromagnet asamblat din miezuri, poli și înfășurări excitante. Acestea din urmă sunt alimentate de la o sursă de curent continuu prin perii și contacte inelare. Statorul este o bobină de sârmă conectată între ele conform principiului stea cu un punct comun - zero. EMF este deja indus în ele și se generează curent.
Arborele rotorului este antrenat de o forță externă, de obicei turbine, a căror frecvență este sincronizată și constantă. Circuitul electric conectat la un astfel de generator este un circuit trifazat, a cărui frecvență a curentului într-o linie separată este defazată cu 120 de grade față de celelalte linii. Pentru a obține sinusoidul corect, direcția fluxului magnetic în spațiul dintre părțile statorului și rotorului este controlată de proiectarea acestuia din urmă.
Alternatorul este excitat prin două metode:
- A lua legatura.
- Fără contact.
Într-un circuit de excitație de contact, electricitatea este furnizată înfășurărilor electromagneților printr-o pereche de perii de la un alt generator. Acest generator poate fi combinat cu arborele principal. De obicei are mai puțină putere, dar suficientă pentru a crea un câmp magnetic puternic.
Principiul fără contact prevede că generatorul de curent alternativ sincron de pe arbore are înfășurări trifazate suplimentare, în care este indusă o fem în timpul rotației și este generată electricitate. Este alimentat printr-un circuit de redresare la bobinele de excitație ale rotorului. Din punct de vedere structural, un astfel de sistem nu are contacte mobile, ceea ce simplifică sistemul, făcându-l mai fiabil.
Generator asincron
Există un generator de curent alternativ asincron. Dispozitivul său diferă de cel sincron. Nu are o dependență exactă a EMF de frecvența la care se rotește arborele rotorului. Există un astfel de concept ca „alunecarea S”, care caracterizează această diferență de influență. Cantitatea de alunecare este determinată prin calcul, deci este greșit să credem că nu există un model pentru procesul electromecanic într-un motor asincron.
Dacă un generator care funcționează în gol este încărcat, curentul care curge în înfășurări va crea un flux magnetic care împiedică rotorul să se rotească la o anumită frecvență. Acest lucru creează alunecare, care afectează în mod natural generarea de CEM.
Un generator de curent alternativ asincron modern are un dispozitiv cu parte mobilă în trei modele diferite:
- Rotor gol.
- Rotor cu colivie.
- Rotor de alunecare.
Astfel de mașini pot avea excitație autonomă și independentă. Primul circuit este implementat prin includerea condensatoarelor și convertoarelor semiconductoare în înfășurare. Excitația de tip independent este creată de o sursă suplimentară de curent alternativ.
Scheme de conectare a generatorului
Toate sursele de putere de mare putere pentru liniile electrice produc curent electric trifazat. Acestea conțin trei înfășurări în care sunt generați curenți alternativi cu o fază defazată unul față de celălalt cu 1/3 din perioadă. Dacă luăm în considerare fiecare înfășurare individuală a unei astfel de surse de energie, obținem un curent alternativ monofazat care curge în linie. Un generator poate produce o tensiune de zeci de mii de volți. consumatorul primeşte de la transformatorul de distribuţie.
Orice generator de curent alternativ are un dispozitiv de înfășurare standard, dar există două tipuri de conexiune la sarcină:
- stea;
- triunghi.
Principiul de funcționare al unui generator de curent alternativ conectat în stea implică combinarea tuturor firelor (neutre) într-unul singur, care merg de la sarcină înapoi la generator. Acest lucru se datorează faptului că semnalul (curent electric) este transmis în principal prin firul de înfășurare de ieșire (liniar), care se numește fază. În practică, acest lucru este foarte convenabil, deoarece nu trebuie să trageți trei fire suplimentare pentru a conecta consumatorul. Tensiunea dintre firele de linie și firele de linie și neutru va fi diferită.
Prin conectarea înfășurărilor generatorului cu un triunghi, acestea sunt închise între ele în serie într-un singur circuit. Din punctele lor de conectare, liniile sunt trasate către consumator. Atunci nu este deloc nevoie de un fir neutru, iar tensiunea pe fiecare linie va fi aceeași, indiferent de sarcină.
Avantajul curentului trifazat față de curentul monofazat este ondulația sa mai mică în timpul redresării. Acest lucru are un efect pozitiv asupra dispozitivelor alimentate, în special motoarelor de curent continuu. De asemenea, curentul trifazat creează un flux de câmp magnetic rotativ, care este capabil să conducă motoare asincrone puternice.
Unde sunt aplicabile generatoarele DC și AC?
Generatoarele de curent continuu sunt semnificativ mai mici ca dimensiune și greutate decât mașinile cu curent alternativ. Având un design mai complex decât acesta din urmă, ele și-au găsit totuși aplicație în multe industrii.
Ele sunt utilizate în principal ca acționări de mare viteză în mașini în care este necesar controlul vitezei, de exemplu, în mecanismele de prelucrare a metalelor, ascensoare de mine și laminoare. În transport, astfel de generatoare sunt instalate pe locomotive diesel și pe diverse nave. Multe modele de generatoare eoliene sunt asamblate pe baza surselor de tensiune constante.
Generatoarele de curent continuu cu destinație specială sunt utilizate în sudare, pentru a excita înfășurările generatoarelor de tip sincron, ca amplificatoare de curent continuu și pentru a alimenta instalațiile galvanice și de electroliză.
Scopul unui alternator este de a genera energie electrică la scară industrială. Acest tip de energie a fost dat umanității de Nikola Tesla. De ce curentul care schimbă polaritatea, și nu curentul constant, este utilizat pe scară largă? Acest lucru se datorează faptului că la transmiterea tensiunii constante există pierderi mari în fire. Și cu cât firul este mai lung, cu atât pierderile sunt mai mari. Tensiunea AC poate fi transportată pe distanțe mari la costuri mult mai mici. Mai mult, puteți converti cu ușurință tensiunea alternativă (scăderea și creșterea acesteia), care a fost generată de un generator de 220 V.
Concluzie
Omul nu a înțeles pe deplin ce pătrunde în tot ceea ce îl înconjoară. Iar energia electrică este doar o mică parte din secretele deschise ale universului. Mașinile pe care le numim generatoare de energie sunt foarte simple în esență, dar ceea ce pot face pentru noi este pur și simplu uimitor. Totuși, adevăratul miracol aici nu este în tehnologie, ci în gândirea umană, care a putut pătrunde în rezervorul inepuizabil de idei vărsate în spațiu!
Generator de curent alternativ cu inducție.În alternatoarele cu inducție, energia mecanică este transformată în energie electrică. Un generator de inducție este format din două părți: una mobilă, care se numește rotor, și una staționară, care se numește stator. Funcționarea generatorului se bazează pe fenomenul de inducție electromagnetică. Generatoarele de inducție au un design relativ simplu și fac posibilă obținerea de curenți mari la o tensiune suficient de mare. Există multe tipuri de generatoare de inducție disponibile astăzi, dar toate constau din aceleași părți de bază. Acesta este, în primul rând, un electromagnet sau magnet permanent care creează un câmp magnetic și, în al doilea rând, o înfășurare constând din spire conectate în serie, în care este indusă o forță electromotoare alternativă. Deoarece forțele electromotoare induse în spirele conectate în serie se adună, amplitudinea forței electromotoare de inducție în înfășurare este proporțională cu numărul de spire din aceasta.
 Orez. 6.9 |
Numărul de linii de câmp care străpunge fiecare viraj variază continuu de la o valoare maximă când este situată peste câmp la zero când liniile de câmp alunecă de-a lungul virajului. Ca urmare, atunci când bobina se rotește între polii magnetului, la fiecare jumătate de tură direcția curentului se schimbă în sens opus și în bobină apare un curent alternativ. Curentul este deviat în circuitul extern folosind contacte glisante. În acest scop, inelele colectoare sunt atașate de axa de înfășurare și atașate de capetele înfășurării. Plăcile fixe - perii - sunt presate pe inele și conectează înfășurarea cu circuitul extern (Fig. 6.9).
Lasă o bobină de sârmă să se rotească într-un câmp magnetic uniform cu o viteză unghiulară constantă. Fluxul magnetic care pătrunde în bobină se modifică conform legii, aici S– zona bobinei. Conform legii lui Faraday, în înfășurare este indusă o forță electromotoare de inducție, care este definită după cum urmează:
Unde N– numărul de spire în înfăşurare. Astfel, forța electromotoare de inducție în înfășurare se modifică după o lege sinusoidală și este proporțională cu numărul de spire din înfășurare și cu frecvența de rotație.
Într-un experiment cu o înfășurare rotativă, statorul este un magnet și contacte între care este plasată înfășurarea. La generatoarele industriale mari, un electromagnet, care este rotorul, se rotește, în timp ce înfășurările, în care este indusă forța electromotoare, sunt plasate în fantele statorului și rămân staționare. În centralele termice, turbinele cu abur sunt folosite pentru a roti rotorul. Turbinele, la rândul lor, sunt antrenate de jeturi de vapori de apă produse în cazane uriașe de abur prin arderea cărbunelui sau a gazului (centrale termice) sau prin materie în descompunere (centrale nucleare). Centralele hidroelectrice folosesc turbine de apă pentru a roti rotorul, care sunt rotite de apa care cade de la mare înălțime.
Generatoarele electrice joacă un rol vital în dezvoltarea civilizației noastre tehnologice, deoarece ne permit să primim energie într-un loc și să o folosim în altul. Un motor cu abur, de exemplu, poate converti energia de ardere a cărbunelui în muncă utilă, dar această energie poate fi folosită numai acolo unde sunt instalate o boiler cu cărbune și un cazan cu abur. O centrală electrică poate fi amplasată foarte departe de consumatorii de energie electrică - și, cu toate acestea, alimentează fabrici, case etc. cu ea.
Se spune (cel mai probabil, acesta este doar un basm frumos) că Faraday i-a arătat un prototip al unui generator electric lui John Peel, cancelarul britanic al Fiscului, și l-a întrebat pe om de știință: „Bine, domnule Faraday, toate acestea. este foarte interesant, dar la ce folosește totul?”
"Care e ideea? – Faraday ar fi fost surprins. „Știți, domnule, câte impozite va aduce trezoreria asta în timp?!”
Transformator.
Transformator. Forța electromotoare a generatoarelor puternice de la centralele electrice este mare, dar utilizarea practică a electricității necesită cel mai adesea tensiuni nu foarte mari, iar transmiterea energiei, dimpotrivă, necesită unele foarte mari.
Pentru a reduce pierderile datorate încălzirii firelor, este necesar să se reducă curentul în linia de transmisie și, prin urmare, pentru a menține puterea, creșterea tensiunii. Tensiunea produsă de generatoare (de obicei în jur de 20 kV) este crescută la 75 kV, 500 kV și chiar 1,15 MV, în funcție de lungimea liniei de transport. Prin creșterea tensiunii de la 20 la 500 kV, adică de 25 de ori, pierderile de linie sunt reduse de 625 de ori.
Conversia curentului alternativ de o anumită frecvență, la care tensiunea crește sau scade de mai multe ori, practic fără pierderi de putere, este efectuată de un dispozitiv electromagnetic care nu are părți mobile - un transformator electric. Un transformator este un element important al multor dispozitive și mecanisme electrice. Încărcătoare și căi ferate de jucărie, radiouri și televizoare - peste tot funcționează transformatoare care scad sau cresc tensiunea. Printre ei se numără atât niște foarte mici, nu mai mari decât un bob de mazăre, și coloși adevărați care cântăresc sute de tone sau mai mult.
 Orez. 6.10 |
Transformatorul constă dintr-un miez magnetic, care este un set de plăci care sunt de obicei realizate din material feromagnetic (Fig. 6.10). Există două înfășurări pe circuitul magnetic - primar și secundar. Cea dintre înfășurări care este conectată la o sursă de tensiune alternativă se numește primară, iar cea la care este conectată „sarcina”, adică dispozitivele care consumă energie electrică, se numește secundar. Feromagnetul crește numărul de linii de câmp magnetic de aproximativ 10.000 de ori și localizează fluxul de inducție magnetică în sine, astfel încât înfășurările transformatorului să poată fi separate spațial și totuși să rămână cuplate inductiv.
Funcționarea unui transformator se bazează pe fenomenele de inducție reciprocă și autoinducție. Inducția dintre înfășurarea primară și cea secundară este reciprocă, adică curentul care curge în înfășurarea secundară induce o forță electromotoare în primar, la fel cum înfășurarea primară induce o forță electromotoare în secundar. Mai mult, deoarece spirele înfășurării primare acoperă propriile linii de forță, în ele apare o forță electromotoare de auto-inducție. Forța electromotoare a autoinducției se observă și în înfășurarea secundară.
Lăsați înfășurarea primară să fie conectată la o sursă de curent alternativ cu o forță electromotoare, astfel încât să apară un curent alternativ în ea, creând un flux magnetic alternativ în circuitul magnetic al transformatorului ? , care este concentrat în interiorul miezului magnetic și pătrunde în toate spirele înfășurărilor primare și secundare.
În absența unei sarcini externe, puterea eliberată în transformator este aproape de zero, adică puterea curentului este aproape de zero. Să aplicăm legea lui Ohm la circuitul primar: suma forței electromotoare a inducției și a tensiunii din circuit este egală cu produsul dintre curent și rezistență. Presupunând , putem scrie: prin urmare, 
, Unde F– fluxul care străbate fiecare tură a bobinei primare. Într-un transformator ideal, toate liniile de forță trec prin toate spirele ambelor înfășurări și, deoarece câmpul magnetic în schimbare produce aceeași forță electromotoare în fiecare tură, forța electromotoare totală indusă în înfășurare este proporțională cu numărul total al acesteia. se întoarce. Prin urmare, 
.
Raportul de transformare a tensiunii este egal cu raportul dintre tensiunea din circuitul secundar și tensiunea din circuitul primar. Pentru valorile amplitudinii tensiunilor de pe înfășurări, putem scrie:
Astfel, raportul de transformare este definit ca raportul dintre numărul de spire al înfășurării secundare și numărul de spire al înfășurării primare. Dacă coeficientul este , transformatorul va fi un transformator step-up, iar dacă este un transformator descendente.
Relațiile scrise mai sus, strict vorbind, sunt aplicabile doar unui transformator ideal în care nu există nicio disipare a fluxului magnetic și nicio pierdere de energie din cauza căldurii Joule. Aceste pierderi pot fi asociate cu prezența rezistenței active a înfășurărilor în sine și cu apariția curenților de inducție (curenți Foucault) în miez.
Toki Fuko.
Toki Fuko. Curenții de inducție pot apărea și în conductorii solizi masivi. În acest caz, în grosimea conductorului însuși se formează un circuit închis de curent de inducție atunci când acesta se mișcă într-un câmp magnetic sau sub influența unui câmp magnetic alternativ. Acesti curenti sunt numiti dupa fizicianul francez J.B.L. Foucault, care în 1855 a descoperit încălzirea nucleelor feromagnetice ale mașinilor electrice și ale altor corpuri metalice într-un câmp magnetic alternativ și a explicat acest efect prin excitarea curenților induși. Acești curenți se numesc acum curenți turbionari sau curenți Foucault.
Dacă miezul de fier se află într-un câmp magnetic alternativ, atunci curenții turbionari interni sunt induși în el sub influența unui câmp electric de inducție - curenții Foucault, ducând la încălzirea acestuia. Deoarece forța electromotoare a inducției este întotdeauna proporțională cu frecvența de oscilație a câmpului magnetic, iar rezistența conductorilor masivi este mică, la frecvențe înalte se va degaja o cantitate mare de căldură în conductori, conform legii Joule-Lenz.
În multe cazuri, curenții Foucault sunt indezirabili, așa că trebuie luate măsuri speciale pentru a le reduce. În special, acești curenți provoacă încălzirea miezurilor feromagnetice ale transformatoarelor și ale pieselor metalice ale mașinilor electrice. Pentru a reduce pierderile de energie electrică din cauza apariției curenților turbionari, miezurile transformatorului nu sunt realizate dintr-o bucată solidă de feromagnet, ci din plăci metalice individuale izolate unele de altele printr-un strat dielectric.
 Orez. 6.11 |
Curenții turbionari sunt folosiți pe scară largă pentru topirea metalelor în așa-numitele cuptoare cu inducție (Fig. 6.11), pentru încălzirea și topirea pieselor metalice și pentru producerea de aliaje și compuși metalici mai ales pure. Pentru a face acest lucru, piesa metalică este plasată într-un cuptor cu inducție (un solenoid prin care trece curentul alternativ). Apoi, conform legii inducției electromagnetice, în interiorul metalului apar curenți de inducție, care încălzesc metalul și îl pot topi. Prin crearea unui vid în cuptor și folosind încălzirea prin levitație (în acest caz, forțele câmpului electromagnetic nu numai că încălzesc metalul, ci și îl mențin suspendat în afara contactului cu suprafața camerei), în special metalele pure și aliajele sunt obținut.
Un generator de curent alternativ sau un generator de curent continuu este un dispozitiv pentru generarea de energie electrică prin conversia energiei mecanice.
Cum arată un alternator?
Cum functioneaza un alternator? Curentul este generat într-un conductor sub influența unui câmp magnetic. Este convenabil să generați curent prin rotirea unui cadru dreptunghiular conductiv electric într-un câmp staționar sau a unui magnet permanent în interiorul acestuia.
Când se rotește în jurul axei câmpului magnetic pe care îl creează în interiorul cadrului cu o viteză unghiulară ω, laturile verticale ale buclei vor fi active, deoarece sunt intersectate de linii magnetice. Nu există niciun efect asupra laturilor orizontale care coincid în direcția cu câmpul magnetic. Prin urmare, nu este indus curent în ele.
Cum arată un generator cu rotor magnetic?
EMF din cadru va fi:
e = 2 B max lv păcat ωt,
B max– inductie maxima, T;
l– înălțimea cadrului, m;
v– viteza cadrului, m/s;
t – timp, s.
Astfel, în conductor este indusă o fem alternativă din acțiunea unui câmp magnetic în schimbare.
Pentru un număr mare de ture w, exprimând formula în termeni de debit maxim Fm, obținem următoarea expresie:
e = wF m păcat ω t.
Principiul de funcționare al unui alt tip de generator de curent alternativ se bazează pe rotirea unui cadru purtător de curent între doi magneți permanenți cu poli opuși. Cel mai simplu exemplu este prezentat în figura de mai jos. Tensiunea care apare în el este îndepărtată de inele colectoare.
Generator de curent cu magnet permanent
Utilizarea dispozitivului nu este foarte comună din cauza sarcinii pe contactele în mișcare cu un curent mare care trece prin rotor. Designul primei opțiuni date le conține și ele, dar prin ele este furnizat mult mai puțin curent continuu prin spirele unui electromagnet rotativ, iar puterea principală este îndepărtată din înfășurarea statorului staționar.
Generator sincron
O caracteristică specială a dispozitivului este egalitatea între frecvență f indusă în stator de EMF și viteza rotorului ω :
ω = 60∙f/ p rpm,
Unde p– numărul de perechi de poli din înfăşurarea statorului.
Un generator sincron creează un EMF în înfășurarea statorului, a cărui valoare instantanee este determinată din expresia:
e = 2π B max lwDn sinω t,
Unde lȘi D– lungimea și diametrul interior al miezului statorului.
Un generator sincron produce tensiune cu o caracteristică sinusoidală. Când consumatorii sunt conectați la bornele sale C 1, C 2, C 3, un curent monofazat sau trifazat circulă prin circuit, diagrama este mai jos.
Circuit generator sincron trifazat
Acțiunea unei sarcini electrice în schimbare modifică și sarcina mecanică. În același timp, viteza de rotație crește sau scade, drept urmare tensiunea și frecvența se modifică. Pentru a preveni apariția unei astfel de modificări, caracteristicile electrice sunt menținute automat la un anumit nivel prin feedback de tensiune și curent pe înfășurarea rotorului. Dacă rotorul generatorului este realizat dintr-un magnet permanent, acesta are capacități limitate de stabilizare a parametrilor electrici.
Rotorul este forțat în rotație. Un curent de inducție este furnizat înfășurării sale. În stator, câmpul magnetic al rotorului, care se rotește cu aceeași viteză, induce 3 feme alternante cu defazaj.
Fluxul magnetic principal al generatorului este creat prin acțiunea curentului continuu care trece prin înfășurarea rotorului. Alimentarea poate proveni din altă sursă. De asemenea, comună este metoda de autoexcitare, când o mică parte a curentului alternativ este preluată din înfășurarea statorului și trece prin înfășurarea rotorului după rectificarea preliminară. Procesul se bazează pe magnetismul rezidual, care este suficient pentru a porni generatorul.
Principalele dispozitive care generează aproape toată energia electrică din lume sunt hidrogeneratoarele sincrone sau turbo.
Generator asincron
Dispozitivul unui generator de curent alternativ de tip asincron se distinge prin diferența de frecvență de rotație a EMF ω și rotorul ω r. Se exprimă printr-un coeficient numit alunecare:
s = (ω - ω r)/ ω.
În modul de funcționare, câmpul magnetic încetinește rotația armăturii și frecvența acesteia este mai mică.
Un motor asincron poate funcționa în modul generator dacă ω r >ω, atunci când curentul își schimbă direcția și energia este redată rețelei. Aici cuplul electromagnetic devine frânare. Utilizarea acestei proprietăți este obișnuită la coborârea sarcinilor sau la vehiculele electrice.
Un generator asincron este ales atunci când cerințele pentru parametrii electrici nu sunt foarte mari. În prezența supraîncărcărilor de pornire, ar fi de preferat un generator sincron.
Designul unui generator auto nu este diferit de unul convențional care produce curent electric. Produce curent alternativ, care este apoi redresat.
Cum arată un generator auto?
Designul constă dintr-un rotor electromagnetic care se rotește în doi rulmenți antrenați printr-un scripete. Are o singură înfășurare, cu curent continuu alimentat prin 2 inele de cupru și perii de grafit.
Releul-regulator electronic menține o tensiune stabilă de 12V, independent de viteza de rotație.
Circuitul generatorului auto
Curentul de la baterie este furnizat înfășurării rotorului printr-un regulator de tensiune. Cuplul de rotație îi este transmis printr-un scripete și este indus un EMF în spirele înfășurării statorului. Curentul trifazat generat este redresat prin diode. Tensiunea constantă de ieșire este menținută de un regulator care controlează curentul de excitație.
Pe măsură ce motorul accelerează, curentul de câmp scade, ajutând la menținerea unei tensiuni de ieșire constantă.
Generator clasic
Designul conține un motor care funcționează cu combustibil lichid care rotește un generator. Viteza rotorului trebuie să fie stabilă, altfel calitatea producerii de energie electrică scade. Când generatorul se uzează, viteza de rotație devine mai mică, ceea ce este un dezavantaj semnificativ al dispozitivului.
Dacă sarcina generatorului este sub valoarea nominală, acesta va funcționa parțial la ralanti, consumând combustibil în exces.
Prin urmare, atunci când îl achiziționați, este important să faceți un calcul precis al puterii necesare, astfel încât să fie încărcat corect. O sarcină sub 25% este interzisă deoarece aceasta îi afectează durabilitatea. Pașapoartele indică toate modurile de funcționare posibile care trebuie respectate.
Multe tipuri de modele clasice au prețuri rezonabile, fiabilitate ridicată și o gamă largă de puteri. Este important să-l încărcați corect și să efectuați inspecția tehnică la timp. Figura de mai jos prezintă modele de generatoare pe benzină și diesel.
Generator clasic: a) – generator pe benzină, b) – generator diesel
Generator diesel
Generatorul alimentează motorul, care funcționează cu motorină. Motorul cu ardere internă constă dintr-o parte mecanică, un panou de control, un sistem de alimentare cu combustibil, răcire și lubrifiere. Puterea generatorului depinde de puterea motorului cu ardere internă. Dacă este necesar în cantități mici, de exemplu, pentru aparatele de uz casnic, este indicat să folosiți un generator pe benzină. Generatoarele diesel sunt folosite acolo unde este nevoie de mai multă putere.
ICE-urile sunt utilizate în cea mai mare parte cu supape deasupra capului. Sunt mai compacte, mai fiabile, ușor de reparat și emit mai puține deșeuri toxice.
Ei preferă să aleagă un generator cu un corp metalic, deoarece plasticul este mai puțin durabil. Dispozitivele fără perii sunt mai durabile, iar tensiunea generată este mai stabilă.
Capacitatea rezervorului de combustibil asigură funcționarea la o singură umplere timp de cel mult 7 ore. În instalațiile staționare se folosește un rezervor extern cu un volum mare.
Generator pe benzina
Cea mai comună sursă de energie mecanică este motorul cu carburator în patru timpi. În cea mai mare parte, sunt utilizate modele de la 1 la 6 kW. Există dispozitive de până la 10 kW care pot alimenta o casă de țară la un anumit nivel. Prețurile generatoarelor pe benzină sunt rezonabile, iar resursa este destul de suficientă, deși mai mică decât cea a celor diesel.
Generatorul este selectat în funcție de sarcini.
Pentru curenți mari de pornire și utilizarea frecventă a sudării electrice, este mai bine să utilizați un generator sincron. Dacă luați un generator asincron mai puternic, acesta va face față curenților de pornire. Cu toate acestea, aici este important ca acesta să fie încărcat, altfel benzina va fi irosită.
Generator cu invertor
Mașinile sunt utilizate acolo unde este nevoie de energie electrică de înaltă calitate. Ele pot lucra continuu sau intermitent. Obiectele consumului de energie aici sunt instituții în care nu sunt permise supratensiunile.
Baza generatorului cu invertor este o unitate electronică, care constă dintr-un redresor, microprocesor și convertor.
Schema bloc a unui generator cu invertor
Generarea de energie electrică începe în același mod ca și în modelul clasic. În primul rând, se generează curent alternativ, care este apoi redresat și furnizat invertorului, unde este din nou transformat în curent alternativ, cu parametrii necesari.
Tipurile de generatoare cu invertor diferă prin natura tensiunii de ieșire:
- dreptunghiular - cel mai ieftin, capabil să alimenteze doar unelte electrice;
- puls trapezoidal - potrivit pentru multe dispozitive, cu excepția echipamentelor sensibile (categoria de preț mediu);
- tensiune sinusoidală – caracteristici stabile, potrivită pentru toate aparatele electrice (cel mai mare preț).
Avantajele generatoarelor cu invertor:
- dimensiuni și greutate reduse;
- consum redus de combustibil prin reglementarea producției cantității de energie electrică pe care consumatorii o au în prezent;
- Posibilitate de funcționare pe termen scurt cu suprasarcină.
Dezavantajele sunt prețurile ridicate, sensibilitatea la schimbările de temperatură în partea electronică și puterea scăzută. În plus, repararea unității electronice este costisitoare.
Modelul de invertor este selectat în următoarele cazuri:
- dispozitivul este achiziționat numai în cazurile în care un generator convențional nu este potrivit, deoarece prețul său este ridicat; Evaluează acest articol:
