Gjenerator trefazor DC. Parimi i gjeneratorit

Përveç kësaj, ka gjeneratorë që punojnë. Strukturisht, ato nuk ndryshojnë nga benzina, me përjashtim të sistemit të energjisë: në vend të një karburatori, ato janë të pajisura me një reduktues për rregullimin e presionit të gazit dhe një grykë të kalibruar që furnizon me gaz kolektorin e marrjes. Në të njëjtën kohë, gjeneratorë të tillë mund të përdorin jo vetëm një cilindër me gaz të lëngshëm si burim karburanti, por edhe një rrjet gazi - në këtë rast, kostot e karburantit bëhen minimale. Disavantazhi i gjeneratorëve të tillë është lëvizshmëria e ulët (një cilindër gazi është më i madh dhe më i rëndë se një rezervuar gazi, i cili, për më tepër, mund të furnizohet me karburant menjëherë në vend), si dhe një rrezik i shtuar nga zjarri, veçanërisht me funksionimin analfabet. Sidoqoftë, si burim në një shtëpi të lidhur me një rrjet gazi, ky është një opsion i mirë: nuk ka nevojë të kujdeseni për ruajtjen e nivelit dhe cilësisë së karburantit në rezervuarin e gazit, dhe jeta e motorit kur punon me gaz është më e lartë. sesa kur punoni me benzinë.

Rryma elektrike është lloji kryesor i energjisë që kryen punë të dobishme në të gjitha sferat e jetës njerëzore. Ai vë në lëvizje mekanizma të ndryshëm, jep dritë, ngroh shtëpitë dhe gjallëron një mori pajisjesh që sigurojnë ekzistencën tonë të rehatshme në planet. Vërtet, kjo lloj energjie është universale. Çdo gjë mund të merret prej saj, madje edhe shkatërrim i madh nëse përdoret në mënyrë të papërshtatshme.

Por ishte një kohë kur efektet elektrike ishin ende të pranishme në natyrë, por nuk e ndihmonin në asnjë mënyrë njeriun. Çfarë ka ndryshuar që atëherë? Njerëzit filluan të studiojnë fenomene fizike dhe dolën me makina interesante - konvertues, të cilët, në përgjithësi, bënë një kërcim revolucionar në qytetërimin tonë, duke i lejuar një personi të marrë një energji nga një tjetër.

Kështu që njerëzit mësuan të gjenerojnë energji elektrike nga metali i zakonshëm, magneti dhe lëvizja mekanike - kjo është e gjitha. U ndërtuan gjeneratorë të aftë për të prodhuar flukse energjie kolosale, të llogaritura në megavat. Por është interesante që parimi i funksionimit të këtyre makinave nuk është aq i ndërlikuar dhe mund të jetë i qartë edhe për një adoleshent. Çfarë është Le të përpiqemi ta kuptojmë këtë çështje.

Efekti i induksionit elektromagnetik

Baza për shfaqjen e një rryme elektrike në një përcjellës është forca elektromotore - EMF. Është në gjendje të bëjë të lëvizin grimcat e ngarkuara, të cilat janë të shumta në çdo metal. Kjo forcë shfaqet vetëm nëse përcjellësi përjeton një ndryshim në intensitetin e fushës magnetike. Vetë efekti quhet induksion elektromagnetik. EMF është më i madh, aq më i madh është shkalla e ndryshimit në fluksin e valëve magnetike. Kjo do të thotë, është e mundur të lëvizësh një përcjellës pranë një magneti të përhershëm, ose të ndikosh një tel fiks nga fusha e një elektromagneti, duke ndryshuar forcën e tij, efekti do të jetë i njëjtë - një rrymë elektrike do të shfaqet në përcjellës.

Shkencëtarët Oersted dhe Faraday punuan për këtë çështje në gjysmën e parë të shekullit të 19-të. Ata zbuluan edhe këtë fenomen fizik. Më pas, gjeneratorët e rrymës dhe motorët elektrikë u krijuan në bazë të induksionit elektromagnetik. Është interesante se këto makina mund të konvertohen lehtësisht në njëra-tjetrën.

Si funksionojnë gjeneratorët DC dhe AC

Është e qartë se një gjenerator i rrymës elektrike është një makinë elektromekanike që gjeneron rrymë. Por në fakt, ai është një konvertues i energjisë: era, uji, nxehtësia, çdo gjë në EMF, e cila tashmë shkakton një rrymë në përcjellës. Pajisja e çdo gjeneratori në thelb nuk ndryshon nga një qark i mbyllur përcjellës që rrotullohet midis poleve të një magneti, si në eksperimentet e para të shkencëtarëve. Vetëm madhësia e fluksit magnetik të krijuar nga magnet të fuqishëm të përhershëm ose më shpesh elektrikë është shumë më i madh. Një qark i mbyllur ka formën e një dredha-dredha me shumë kthesa, e cila në një gjenerator modern nuk është një, por të paktën tre. E gjithë kjo bëhet për të marrë sa më shumë EMF.

Një gjenerator standard elektrik AC (ose DC) përbëhet nga:

• Korpusi. Kryen funksionin e një kornize, brenda së cilës është montuar një stator me shtylla elektromagneti. Ai përmban kushineta rrotulluese të boshtit të rotorit. Është prej metali, gjithashtu mbron të gjithë mbushjen e brendshme të makinës.
• Stator me pole magnetike. Mbi të është fiksuar një dredha-dredha e ngacmimit të fluksit magnetik. Është bërë prej çeliku ferromagnetik.
• Rotor ose spirancë. Kjo është pjesa lëvizëse e gjeneratorit, boshti i të cilit drejtohet nga një forcë e jashtme. Një mbështjellje vetë-ngacmuese vendoset në bërthamën e armaturës, ku gjenerohet një rrymë elektrike.
• Nyja e ndërrimit. Ky element strukturor shërben për të devijuar energjinë elektrike nga boshti i lëvizshëm i rotorit. Ai përfshin unaza përçuese që lidhen në mënyrë të lëvizshme me kontaktet e rrëshqitjes së grafitit.

Krijimi i rrymës së vazhdueshme

Në një gjenerator që prodhon rrymë të drejtpërdrejtë, qarku përcjellës rrotullohet në hapësirën e ngopjes magnetike. Për më tepër, për një moment të caktuar rrotullimi, secila gjysmë e qarkut është afër një ose një pol tjetër. Ngarkesa në përcjellës lëviz në një drejtim gjatë kësaj gjysmë rrotullimi.

Për të marrë heqjen e grimcave, u krijua një mekanizëm i heqjes së energjisë. E veçanta e saj është se secila gjysmë e mbështjelljes (kornizës) është e lidhur me një gjysmë unazë përcjellëse. Semirings nuk janë të mbyllura me njëra-tjetrën, por të fiksuara në një material dielektrik. Gjatë periudhës kur një pjesë e mbështjelljes fillon të kalojë një shtyllë të caktuar, gjysmë unaza mbyllet në qarkun elektrik nga grupet e kontaktit të furçave. Rezulton se vetëm një lloj potenciali vjen në çdo terminal.

Është më e saktë ta quajmë energjinë jo konstante, por pulsuese, me një polaritet të pandryshuar. Ripple është shkaktuar nga fakti se fluksi magnetik në përcjellës gjatë rrotullimit ka një efekt maksimal dhe minimal. Për të barazuar këtë valëzim, disa dredha-dredha në rotor dhe kondensatorë të fuqishëm përdoren në hyrjen e qarkut. Për të zvogëluar humbjen e fluksit magnetik, hendeku midis armaturës dhe statorit bëhet minimal.

Qarku i alternatorit

Kur pjesa lëvizëse e pajisjes gjeneruese të rrymës rrotullohet, një EMF induktohet gjithashtu në përçuesit e lakut, si në një gjenerator DC. Por një veçori e vogël - pajisja e nyjës së kolektorit të alternatorit ka diçka tjetër. Në të, çdo terminal është i lidhur me unazën e vet përcjellëse.

Parimi i funksionimit të një alternatori është si më poshtë: kur gjysma e mbështjelljes kalon pranë një pol (tjetra, përkatësisht, afër polit të kundërt), rryma në qark lëviz në një drejtim nga minimumi në vlerën e tij më të lartë dhe përsëri. në zero. Sapo mbështjelljet ndryshojnë pozicionin e tyre në lidhje me polet, rryma fillon të lëvizë në drejtim të kundërt me të njëjtin model.

Në të njëjtën kohë, në hyrje të qarkut, merret një formë sinjali në formën e një sinusoidi me një frekuencë gjysmë valë që korrespondon me periudhën e rrotullimit të boshtit të rotorit. Për të marrë një sinjal të qëndrueshëm në dalje, ku frekuenca e alternatorit është konstante, periudha e rrotullimit të pjesës mekanike duhet të jetë konstante.

lloji i gazit

Dizajni i gjeneratorëve aktualë, ku një plazmë, lëng ose gaz përçues përdoret si bartës ngarkese në vend të një kornize metalike, quhen gjeneratorë MHD. Substancat nën presion drejtohen në një fushë magnetike. Nën ndikimin e të njëjtit EMF të induksionit, grimcat e ngarkuara fitojnë një lëvizje të drejtuar, duke krijuar një rrymë elektrike. Madhësia e rrymës është drejtpërdrejt proporcionale me shpejtësinë e kalimit përmes fluksit magnetik, si dhe fuqinë e saj.

Gjeneratorët MHD kanë një zgjidhje më të thjeshtë të projektimit - ata nuk kanë një mekanizëm të rrotullimit të rotorit. Furnizimet e tilla me energji elektrike janë në gjendje të japin sasi të mëdha energjie në periudha të shkurtra kohore. Ato përdoren si pajisje rezervë dhe në situata emergjente. Koeficienti që përcakton veprimin e dobishëm (COP) të këtyre makinave është më i lartë se ai i një alternatori elektrik.

Alternator sinkron

Ekzistojnë lloje të tilla të alternatorëve:

• Makinat janë sinkrone.
• Makineritë janë asinkrone.

Alternatori sinkron ka një marrëdhënie të rreptë fizike midis lëvizjes rrotulluese të rotorit dhe energjisë elektrike. Në sisteme të tilla, rotori është një elektromagnet i mbledhur nga bërthama, pole dhe mbështjellje emocionuese. Këto të fundit mundësohen nga një burim DC me anë të furçave dhe kontakteve unazore. Statori është një spirale teli e ndërlidhur sipas parimit të një ylli me një pikë të përbashkët - zero. EMF tashmë është induktuar në to dhe gjenerohet rryma.

Boshti i rotorit drejtohet nga një forcë e jashtme, zakonisht turbina, shpejtësia e së cilës është e sinkronizuar dhe konstante. Qarku elektrik i lidhur me një gjenerator të tillë është një qark trefazor, frekuenca e rrymës në një linjë të vetme të së cilës zhvendoset me një fazë prej 120 gradë në krahasim me linjat e tjera. Për të marrë sinusoidin e saktë, drejtimi i fluksit magnetik në hendekun midis pjesëve të statorit dhe rotorit rregullohet nga dizajni i këtij të fundit.

Ngacmimi i alternatorit realizohet me dy metoda:

1. Kontaktoni.
2. Pa kontakt.

Në qarkun e ngacmimit të kontaktit, energjia elektrike furnizohet me mbështjelljet e elektromagnetit përmes një çifti furçash nga një gjenerator tjetër. Ky gjenerator mund të kombinohet me boshtin kryesor. Zakonisht ka më pak fuqi, por të mjaftueshme për të krijuar një fushë të fortë magnetike.

Parimi pa kontakt parashikon që alternatori sinkron të ketë mbështjellje shtesë trefazore në bosht, në të cilin EMF induktohet gjatë rrotullimit dhe gjenerohet energji elektrike. Ai furnizohet përmes qarkut ndreqës në mbështjelljet e ngacmimit të rotorit. Strukturisht, nuk ka kontakte lëvizëse në një sistem të tillë, gjë që thjeshton sistemin, duke e bërë atë më të besueshëm.

Gjenerator asinkron

Ekziston një alternator asinkron. Pajisja e tij është e ndryshme nga ajo sinkrone. Nuk ka një varësi të saktë të EMF nga frekuenca me të cilën rrotullohet boshti i rotorit. Ekziston një gjë e tillë si "rrëshqitja S", e cila karakterizon këtë ndryshim në ndikim. Sasia e rrëshqitjes përcaktohet me llogaritje, ndaj është e gabuar të mendohet se nuk ka rregullsi në procesin elektromekanik në një motor induksioni.

Nëse gjeneratori në boshe është i ngarkuar, atëherë rryma që rrjedh në mbështjellje do të krijojë një fluks magnetik që parandalon rrotullimin e rotorit në një frekuencë të caktuar. Kështu formohet rrëshqitja, e cila natyrisht ndikon në prodhimin e EMF.

Një alternator modern asinkron ka një pajisje pjesë lëvizëse në tre versione të ndryshme:

1. rotor i zbrazët.
2. rotor i kafazit të ketrit.
3. Rotori fazor.

Makina të tilla mund të kenë ngacmim vetë dhe të pavarur. Skema e parë zbatohet duke përfshirë kondensatorët dhe konvertuesit gjysmëpërçues në mbështjellje. Një lloj i pavarur ngacmimi krijohet nga një burim shtesë AC.

Qarqet e ndërrimit të gjeneratorëve

Të gjitha burimet e energjisë së linjës së transmetimit me fuqi të lartë prodhojnë rrymë elektrike trefazore. Ato përmbajnë tre mbështjellje në të cilat formohen rryma alternative me një fazë të zhvendosur nga njëra-tjetra me 1/3 e periudhës. Nëse marrim parasysh çdo dredha-dredha individuale të një burimi të tillë energjie, marrim një rrymë alternative njëfazore që hyn në linjë. Një tension prej dhjetëra mijëra volt mund të gjenerohet nga një gjenerator. konsumatori merr nga transformatori i shpërndarjes.

Çdo alternator ka një pajisje standarde dredha-dredha, por ekzistojnë dy lloje lidhjesh me ngarkesën:

• yll;
• trekëndëshi.

Parimi i funksionimit të një alternatori të ndezur nga një yll përfshin kombinimin e të gjithë telave (zero) në një, të cilët shkojnë nga ngarkesa përsëri në gjenerator. Kjo për faktin se sinjali (rryma elektrike) transmetohet kryesisht përmes telit dalës të mbështjelljes (lineare), i cili quhet faza. Në praktikë, kjo është shumë e përshtatshme, sepse nuk keni nevojë të tërhiqni tre tela shtesë për të lidhur konsumatorin. Tensioni midis telave të linjës dhe linjës dhe telit neutral do të jetë i ndryshëm.

Duke lidhur mbështjelljet e gjeneratorit me një trekëndësh, ato mbyllen me njëra-tjetrën në seri në një qark. Nga pikat e lidhjes së tyre linjat çohen te konsumatori. Atëherë një tel neutral nuk nevojitet fare, dhe voltazhi në secilën linjë do të jetë i njëjtë pavarësisht nga ngarkesa.

Avantazhi i një rryme trefazore mbi një njëfazore është valëzimi i saj më i ulët kur korrigjohet. Kjo ka një efekt pozitiv në pajisjet me fuqi, veçanërisht motorët DC. Gjithashtu, një rrymë trefazore krijon një fluks rrotullues të një fushe magnetike, e cila është e aftë të drejtojë motorë të fuqishëm asinkron.

Aty ku aplikohen gjeneratorët DC dhe AC

Gjeneratorët DC janë shumë më të vegjël në madhësi dhe peshë se makinat AC. Duke pasur një dizajn më kompleks se ky i fundit, ato ende gjetën aplikim në shumë industri.

Ato përdoren kryesisht si disqe me shpejtësi të lartë në makinat ku kërkohet kontrolli i shpejtësisë, për shembull, në mekanizmat e përpunimit të metaleve, ngritësit e minierave, mullinjtë e rrotullimit. Në transport, gjeneratorë të tillë instalohen në lokomotiva me naftë dhe anije të ndryshme. Shumë modele të turbinave me erë janë montuar në bazë të burimeve të tensionit DC.

Gjeneratorët DC për qëllime të veçanta përdoren në saldim, për të ngacmuar mbështjelljet e gjeneratorëve sinkron, si amplifikues DC, për të fuqizuar instalimet galvanike dhe elektrolize.

Qëllimi i një alternatori është të prodhojë energji elektrike në një shkallë industriale. Kjo lloj energjie iu dha njerëzimit nga Nikola Tesla. Pse rryma që ndryshon polaritetin, dhe jo ajo konstante, ka gjetur aplikim të gjerë? Kjo për faktin se gjatë transmetimit të tensionit të drejtpërdrejtë ka humbje të mëdha në tela. Dhe sa më i gjatë të jetë teli, aq më të larta janë humbjet. Tensioni AC mund të transportohet në distanca të mëdha me një kosto shumë më të ulët. Për më tepër, është e lehtë të konvertohet tensioni alternativ (ulja dhe ngritja e tij), e cila u krijua nga gjeneratori 220 V.

konkluzioni

Njeriu nuk e ka ditur plotësisht se çfarë përshkon gjithçka përreth. Dhe energjia elektrike është vetëm një pjesë e vogël e sekreteve të hapura të universit. Makinat që ne i quajmë gjeneratorë të energjisë janë shumë të thjeshta në thelb, por ajo që mund të na japin është thjesht e mahnitshme. Sidoqoftë, mrekullia e vërtetë këtu nuk është në teknologji, por në mendimin njerëzor, i cili ishte në gjendje të depërtonte në rezervuarin e pashtershëm të ideve të derdhura në hapësirë!

Alternator induksioni. Në alternatorët e induksionit, energjia mekanike shndërrohet në energji elektrike. Gjeneratori i induksionit përbëhet nga dy pjesë: një i lëvizshëm, i cili quhet rotor dhe një i palëvizshëm, i cili quhet stator. Funksionimi i gjeneratorit bazohet në fenomenin e induksionit elektromagnetik. Gjeneratorët me induksion kanë një pajisje relativisht të thjeshtë dhe bëjnë të mundur marrjen e rrymave të mëdha me një tension mjaft të lartë. Aktualisht ka shumë lloje të gjeneratorëve me induksion, por të gjithë përbëhen nga të njëjtat pjesë themelore. Ky është, së pari, një elektromagnet ose një magnet i përhershëm që krijon një fushë magnetike dhe, së dyti, një dredha-dredha e përbërë nga kthesa të lidhura në seri, në të cilat induktohet një forcë elektromotore alternative. Meqenëse forcat elektromotore të shkaktuara në kthesat e lidhura në seri mblidhen, amplituda e forcës elektromotore të induksionit në mbështjellje është proporcionale me numrin e rrotullimeve në të.

Oriz. 6.9

Numri i linjave të fushës që depërtojnë në secilën spirale ndryshon vazhdimisht nga një vlerë maksimale kur ajo ndodhet përgjatë fushës, në zero kur linjat e fushës rrëshqasin përgjatë spirales. Si rezultat, kur spiralja rrotullohet midis poleve të magnetit, drejtimi i rrymës ndryshon në të kundërtën çdo gjysmë rrotullimi dhe një rrymë alternative shfaqet në spirale. Rryma devijohet në qarkun e jashtëm me anë të kontakteve rrëshqitëse. Për këtë, unazat e kontaktit të bashkangjitur në skajet e mbështjelljes janë të fiksuara në boshtin e mbështjelljes. Pllakat e fiksuara - furça - shtypen kundër unazave dhe lidhin mbështjelljen me qarkun e jashtëm (Fig. 6.9).

Lëreni një spirale teli të rrotullohet në një fushë magnetike uniforme me një shpejtësi këndore konstante. Fluksi magnetik që depërton në spiralen ndryshon sipas ligjit, këtu Sështë zona e lakut. Sipas ligjit të Faradeit, një forcë elektromotore e induksionit induktohet në mbështjellje, e cila përcaktohet si më poshtë:

ku Nështë numri i rrotullimeve në mbështjellje. Kështu, forca elektromotore e induksionit në mbështjellje ndryshon sipas një ligji sinusoidal dhe është proporcionale me numrin e rrotullimeve në mbështjellje dhe frekuencën e rrotullimit.

Në eksperimentin me një mbështjellje rrotulluese, statori është një magnet dhe kontaktet ndërmjet të cilave vendoset mbështjellja. Në gjeneratorët e mëdhenj industrialë, një elektromagnet, i cili është një rotor, rrotullohet, ndërsa mbështjelljet në të cilat induktohet forca elektromotore vendosen në vrimat e statorit dhe mbeten të palëvizshme. Në termocentralet, turbinat me avull përdoren për të rrotulluar rotorin. Turbinat, nga ana tjetër, drejtohen nga avujt e avullit të ujit të marrë në kaldaja të mëdha me avull nga djegia e qymyrit ose gazit (centralet termocentrale) ose nga prishja e materies (centralet bërthamore). Hidrocentralet përdorin turbina uji për të rrotulluar rotorin, të cilat rrotullohen nga uji që bie nga një lartësi e madhe.

Gjeneratorët elektrikë luajnë një rol vendimtar në zhvillimin e qytetërimit tonë teknologjik, pasi na lejojnë të marrim energji në një vend dhe ta përdorim atë në një vend tjetër. Një motor me avull, për shembull, mund të shndërrojë energjinë e djegies së qymyrit në punë të dobishme, por kjo energji mund të përdoret vetëm kur është instaluar një furrë qymyri dhe një kazan me avull. Termocentrali, nga ana tjetër, mund të jetë shumë larg nga konsumatorët e energjisë elektrike - dhe, megjithatë, të furnizojë me të fabrika, shtëpi, etj.

Thuhet (ka shumë të ngjarë, kjo është thjesht një përrallë e bukur) se Faraday i demonstroi një prototip të një gjeneratori elektrik John Peel, Kancelarit të Thesarit të Britanisë së Madhe, dhe ai e pyeti shkencëtarin: "Epo, zoti Faraday, e gjithë kjo është shumë interesante, por çfarë dobie ka gjithë kjo?”.

“Ç’kuptim ka? Faradei gjoja ishte i befasuar. "A e dini, zotëri, sa taksë do të sjellë kjo gjë në thesar?!"

Transformator.

Transformator. Forca elektromotore e gjeneratorëve të fuqishëm të termocentraleve është e madhe, ndërkohë që përdorimi praktik i energjisë elektrike më së shpeshti kërkon tensione jo shumë të larta, dhe transmetimin e energjisë, përkundrazi, shumë të larta.

Për të reduktuar humbjet e ngrohjes së telave, është e nevojshme të zvogëlohet rryma në linjën e transmetimit dhe, rrjedhimisht, të rritet tensioni për të kursyer energji. Tensioni i gjeneruar nga gjeneratorët (zakonisht rreth 20 kV) rritet në 75 kV, 500 kV dhe madje 1.15 MV, në varësi të gjatësisë së linjës së transmetimit. Rritja e tensionit nga 20 në 500 kV, pra 25 herë, zvogëlon humbjet e linjës me 625 herë.

Shndërrimi i rrymës alternative të një frekuence të caktuar, në të cilën voltazhi rritet ose zvogëlohet disa herë pa pothuajse asnjë humbje të fuqisë, kryhet nga një pajisje elektromagnetike që nuk ka pjesë lëvizëse - një transformator elektrik. Transformatori është një element i rëndësishëm i shumë pajisjeve dhe mekanizmave elektrike. Ngarkuesit dhe hekurudhat e lodrave, radiot dhe televizorët - kudo ka transformatorë që ulin ose rrisin tensionin. Midis tyre ka të dyja shumë të vogla, jo më shumë se një bizele, dhe kolosë të vërtetë që peshojnë qindra tonë ose më shumë.

Oriz. 6.10

Transformatori përbëhet nga një qark magnetik, i cili është një grup pllakash, të cilat zakonisht bëhen nga një material ferromagnetik (Fig. 6.10). Ekzistojnë dy mbështjellje në qarkun magnetik - parësor dhe sekondar. Ajo e mbështjelljeve që lidhet me një burim tensioni alternativ quhet primar dhe ajo me të cilën lidhet "ngarkesa", pra pajisjet që konsumojnë energji elektrike quhet dytësore. Një ferromagnet rrit numrin e linjave të fushës magnetike me rreth 10,000 herë dhe lokalizon fluksin e induksionit magnetik brenda vetes, me ç'rast mbështjelljet e transformatorit mund të ndahen në hapësirë ​​dhe të mbeten ende të lidhura në mënyrë induktive.

Veprimi i transformatorit bazohet në dukuritë e induksionit të ndërsjellë dhe vetë-induksionit. Induksioni ndërmjet mbështjelljes primare dhe dytësore është i ndërsjellë, domethënë, rryma që rrjedh në mbështjelljen dytësore shkakton një forcë elektromotore në primar, ashtu si mbështjellja primare nxit një forcë elektromotore në sekondare. Për më tepër, meqenëse kthesat e mbështjelljes parësore mbulojnë linjat e tyre të forcës, në to lind një forcë elektromotore e vetë-induksionit. Forca elektromotore e vetë-induksionit vërehet edhe në mbështjelljen dytësore.

Lëreni dredha-dredha parësore të lidhet me një burim të rrymës alternative me një forcë elektromotore, prandaj, në të lind një rrymë alternative, duke krijuar një fluks magnetik të alternuar në qarkun magnetik të transformatorit ? , e cila është e përqendruar brenda bërthamës magnetike dhe përshkon të gjitha kthesat e mbështjelljes parësore dhe dytësore.

Në mungesë të një ngarkese të jashtme, fuqia e lëshuar në transformator është afër zeros, domethënë forca aktuale është afër zeros. Zbatoni ligjin e Ohm-it në qarkun primar: shuma e forcës elektromotore të induksionit dhe tensionit në qark është e barabartë me produktin e forcës dhe rezistencës aktuale. Duke supozuar, ne mund të shkruajmë:, prandaj, , ku F- rrjedha që depërton në çdo kthesë të bobinës parësore. Në një transformator ideal, të gjitha linjat e forcës kalojnë nëpër të gjitha kthesat e të dy dredha-dredha, dhe duke qenë se fusha magnetike e ndryshueshme gjeneron të njëjtën forcë elektromotore në çdo kthesë, forca totale elektromotore e shkaktuar në mbështjellje është proporcionale me numrin total të rrotullimeve të saj. . Rrjedhimisht, .

Raporti i transformimit të tensionit është i barabartë me raportin e tensionit në qarkun sekondar ndaj tensionit në qarkun primar. Për vlerat e amplitudës së tensioneve në mbështjellje, mund të shkruajmë:

Kështu, raporti i transformimit përcaktohet si raporti i numrit të rrotullimeve të mbështjelljes dytësore me numrin e rrotullimeve të mbështjelljes parësore. Nëse koeficienti, transformatori do të jetë në rritje, dhe nëse - hap poshtë.

Marrëdhëniet e shkruara më sipër, duke folur në mënyrë rigoroze, janë të zbatueshme vetëm për një transformator ideal, në të cilin nuk ka rrjedhje të fluksit magnetik dhe nuk ka humbje energjie për nxehtësinë Joule. Këto humbje mund të shoqërohen me praninë e rezistencës aktive të vetë mbështjelljeve dhe shfaqjen e rrymave të induksionit (rrymat Foucault) në bërthamë.

Toki Fuko.

Toki Fuko. Rrymat e induksionit mund të ndodhin edhe në përçuesit e ngurtë. Në këtë rast, një qark i mbyllur i rrymës së induksionit formohet në trashësinë e vetë përcjellësit kur ai lëviz në një fushë magnetike ose nën ndikimin e një fushe magnetike alternative. Këto rryma kanë marrë emrin e fizikanit francez J.B.L. Foucault, i cili në 1855 zbuloi ngrohjen e bërthamave ferromagnetike të makinave elektrike dhe trupave të tjerë metalikë në një fushë magnetike alternative dhe e shpjegoi këtë efekt me ngacmimin e rrymave të induksionit. Këto rryma aktualisht quhen rryma vorbull ose rryma Foucault.

Nëse bërthama e hekurit është në një fushë magnetike alternative, atëherë nën veprimin e një fushe elektrike induktive, në të induktohen rrymat e brendshme vorbull - rrymat Foucault, duke çuar në ngrohjen e saj. Meqenëse forca elektromotore e induksionit është gjithmonë proporcionale me frekuencën e lëkundjeve të fushës magnetike, dhe rezistenca e përçuesve masivë është e vogël, atëherë në një frekuencë të lartë, një sasi e madhe nxehtësie do të lëshohet në përçues, sipas Joule. – Ligji i Lenz-it.

Në shumë raste, rrymat e Foucault janë të padëshirueshme, ndaj duhen marrë masa të veçanta për reduktimin e tyre. Në veçanti, këto rryma shkaktojnë ngrohjen e bërthamave ferromagnetike të transformatorëve dhe pjesëve metalike të makinave elektrike. Për të zvogëluar humbjen e energjisë elektrike për shkak të shfaqjes së rrymave vorbull, bërthamat e transformatorëve janë bërë jo nga një pjesë e fortë e një ferromagneti, por nga pllaka metalike të veçanta të izoluara nga njëra-tjetra nga një shtresë dielektrike.

Oriz. 6.11

Rrymat vorbull përdoren gjerësisht për shkrirjen e metaleve në të ashtuquajturat furra me induksion (Fig. 6.11), për ngrohjen dhe shkrirjen e boshllëqeve metalike, për marrjen e lidhjeve shumë të pastra dhe përbërjeve metalike. Për ta bërë këtë, një pjesë e punës metalike vendoset në një furre me induksion (një solenoid përmes të cilit kalon një rrymë alternative). Më pas, sipas ligjit të induksionit elektromagnetik, brenda metalit lindin rryma induksioni, të cilat e ngrohin metalin dhe mund ta shkrijnë atë. Duke krijuar një vakum në furrë dhe duke aplikuar ngrohjen levitacionale (në këtë rast, forcat e fushës elektromagnetike jo vetëm që ngrohin metalin, por edhe e mbajnë pezull jashtë kontaktit me sipërfaqen e dhomës), fitohen metale dhe lidhje shumë të pastra.

Një alternator ose gjenerator DC është një pajisje për gjenerimin e energjisë elektrike duke konvertuar energjinë mekanike.

Si duket një alternator

Si funksionon një alternator? Rryma gjenerohet në një përcjellës nën ndikimin e një fushe magnetike. Është i përshtatshëm për të gjeneruar rrymë nëse rrotulloni një kornizë drejtkëndore përçuese elektrike në një fushë fikse ose një magnet të përhershëm brenda saj.

Kur rrotullohet rreth boshtit të fushës magnetike që krijon brenda kornizës me një shpejtësi këndore ω, anët vertikale të konturit do të jenë aktive, pasi ato priten nga vija magnetike. Nuk ka asnjë efekt në anët horizontale që përkojnë në drejtim me fushën magnetike. Prandaj, në to nuk induktohet asnjë rrymë.

Si duket një gjenerator i rotorit magnetik?

EMF në kornizë do të jetë:

e = 2 Bmax lv mëkat ωt,

Bmax– induksioni maksimal, T;

l– lartësia e kornizës, m;

v– shpejtësia e kornizës, m/s;

është koha, s.

Kështu, një EMF e ndryshueshme induktohet në përcjellës nga veprimi i një fushe magnetike në ndryshim.

Për një numër të madh kthesash w, duke shprehur formulën në termat e prurjes maksimale F m, marrim shprehjen e mëposhtme:

e = wF m mëkat ω t.

Parimi i funksionimit të një lloji tjetër të alternatorit bazohet në rrotullimin e një kornize përçuese midis dy magneteve të përhershëm me pole të kundërta. Shembulli më i thjeshtë është paraqitur në figurën më poshtë. Tensioni që shfaqet në të hiqet nga unazat e rrëshqitjes.

Gjenerator i rrymës magnetike të përhershme

Përdorimi i pajisjes nuk është shumë i zakonshëm për shkak të ngarkesës së kontakteve lëvizëse me një rrymë të madhe që kalon nëpër rotor. Dizajni i opsionit të parë të dhënë gjithashtu i përmban ato, por shumë më pak rrymë direkte furnizohet përmes tyre përmes kthesave të një elektromagneti rrotullues, dhe fuqia kryesore hiqet nga mbështjellja e palëvizshme e statorit.

Gjenerator sinkron

Një tipar i pajisjes është barazia midis frekuencës f, EMF induktuar në shpejtësinë e statorit dhe rotorit ω :

ω = 60∙f/ fq rpm,

ku fq- numri i çifteve të poleve në mbështjelljen e statorit.

Gjeneratori sinkron krijon një EMF në mbështjelljen e statorit, vlera e menjëhershme e së cilës përcaktohet nga shprehja:

e = 2π B max lwDn mëkatω t,

ku l Dhe D- gjatësia dhe diametri i brendshëm i bërthamës së statorit.

Një gjenerator sinkron prodhon një tension me një karakteristikë sinusoidale. Kur lidhet me terminalet e tij C 1, C 2, C 3 konsumatorët, një rrymë një ose trefazore rrjedh nëpër qark, diagrami është më poshtë.

Diagrami i një gjeneratori sinkron trefazor

Nga veprimi i një ngarkese elektrike në ndryshim ndryshon edhe ngarkesa mekanike. Në këtë rast, shpejtësia e rrotullimit rritet ose zvogëlohet, si rezultat i së cilës ndryshon tensioni dhe frekuenca. Për të parandaluar një ndryshim të tillë, karakteristikat elektrike mbahen automatikisht në një nivel të caktuar përmes reagimeve të tensionit dhe rrymës në mbështjelljen e rotorit. Nëse rotori i gjeneratorit është bërë nga një magnet i përhershëm, ai ka mundësi të kufizuara për stabilizimin e parametrave elektrikë.

Rotori detyrohet të rrotullohet. Një rrymë induktive aplikohet në mbështjelljen e saj. Në stator, fusha magnetike e rotorit, duke rrotulluar me të njëjtën shpejtësi, shkakton 3 emfs të alternuar me një zhvendosje fazore.

Fluksi kryesor magnetik i gjeneratorit krijohet nga veprimi i rrymës direkte që kalon nëpër mbështjelljen e rotorit. Fuqia mund të vijë nga një burim tjetër. Një metodë e vetë-ngacmimit është gjithashtu e zakonshme, kur një pjesë e vogël e rrymës alternative merret nga mbështjellja e statorit dhe kalon nëpër mbështjelljen e rotorit pas korrigjimit paraprak. Procesi bazohet në magnetizmin e mbetur, i cili është i mjaftueshëm për të ndezur gjeneratorin.

Pajisjet kryesore që prodhojnë pothuajse të gjithë energjinë elektrike në botë janë gjeneratorët sinkron hidro ose turbo.

Gjenerator asinkron

Pajisja e alternatorit të tipit asinkron dallohet nga ndryshimi në frekuencën e rrotullimit të EMF ω dhe rotor ω r . Ai shprehet në termat e një koeficienti të quajtur rrëshqitje:

s = (ω - ω r)/ ω.

Në modalitetin e funksionimit, fusha magnetike ngadalëson rrotullimin e armaturës dhe frekuenca e saj është më e ulët.

Një motor asinkron mund të funksionojë në modalitetin e gjeneratorit nëse ω r > ω, kur rryma ndryshon drejtimin dhe energjia kthehet në rrjet. Këtu momenti elektromagnetik bëhet frenim. Përdorimi i kësaj veçorie është i zakonshëm kur ulni ngarkesat ose në automjetet elektrike.

Një gjenerator asinkron zgjidhet kur kërkesat për parametrat elektrikë nuk janë shumë të larta. Në prani të mbingarkesave fillestare, do të preferohet një gjenerator sinkron.

Pajisja e një gjeneratori të makinës nuk është e ndryshme nga ajo konvencionale që prodhon rrymë elektrike. Ai gjeneron rrymë alternative, e cila më pas korrigjohet.

Si duket një alternator makine?

Dizajni përbëhet nga një rotor elektromagnetik që rrotullohet në dy kushineta të drejtuara përmes një rrotull. Ai ka vetëm një dredha-dredha, me një furnizim DC përmes 2 unazave të bakrit dhe furçave të grafitit.

Rele-rregullatori elektronik mban një tension të qëndrueshëm prej 12 V, pavarësisht nga shpejtësia e rrotullimit.

Qarku i alternatorit të automobilave

Rryma nga bateria furnizohet në dredha-dredha të rotorit përmes rregullatorit të tensionit. Çift rrotullues i transmetohet atij përmes një rrotull dhe një EMF induktohet në kthesat e mbështjelljes së statorit. Rryma e gjeneruar trefazore korrigjohet nga diodat. Ruajtja e një tensioni konstant të daljes kryhet nga një rregullator që kontrollon rrymën e ngacmimit.

Ndërsa motori shpejtohet, rryma e fushës zvogëlohet për të ndihmuar në ruajtjen e një tensioni konstant të daljes.

Gjenerator klasik

Dizajni përmban një motor me karburant të lëngshëm që rrotullon një gjenerator. Shpejtësia e rotorit duhet të jetë e qëndrueshme, përndryshe cilësia e prodhimit të energjisë elektrike zvogëlohet. Kur gjeneratori konsumohet, shpejtësia e rrotullimit bëhet më e ulët, gjë që është një pengesë e rëndësishme e pajisjes.

Nëse ngarkesa në gjenerator është nën vlerën nominale, ajo do të jetë pjesërisht boshe, duke ngrënë karburantin e tepërt.

Prandaj, është e rëndësishme kur e blini atë të bëni një llogaritje të saktë të fuqisë së kërkuar në mënyrë që të ngarkohet siç duhet. Ngarkimi nën 25% është i ndaluar, pasi kjo ndikon në qëndrueshmërinë e tij. Pasaportat tregojnë të gjitha mënyrat e mundshme të funksionimit që duhet të respektohen.

Shumë lloje të modeleve klasike kanë çmime të arsyeshme, besueshmëri të lartë dhe një gamë të gjerë kapacitetesh. Është e rëndësishme ta ngarkoni siç duhet dhe të kryeni inspektimin në kohë. Figura më poshtë tregon modelet e gjeneratorëve me benzinë ​​dhe naftë.

Gjenerator klasik: a) - gjenerator benzine, b) - gjenerator dizel

Gjenerator me naftë

Gjeneratori drejton motorin me naftë. Motori me djegie të brendshme përbëhet nga një pjesë mekanike, një panel kontrolli, një sistem furnizimi me karburant, ftohje dhe lubrifikimi. Fuqia e gjeneratorit varet nga fuqia e motorit me djegie të brendshme. Nëse kërkohet i vogël, për shembull, për pajisje shtëpiake, këshillohet të përdorni një gjenerator benzine. Gjeneratorët me naftë përdoren aty ku nevojitet më shumë energji.

Motorët me djegie të brendshme përdoren në shumicën me valvola të montuara lart. Ato janë më kompakte, të besueshme, të lehta për t'u riparuar, lëshojnë më pak mbetje toksike.

Ata preferojnë të zgjedhin një gjenerator me një kuti metalike, pasi plastika është më pak e qëndrueshme. Pajisjet pa furça janë më të qëndrueshme, dhe voltazhi i gjeneruar është më i qëndrueshëm.

Kapaciteti i rezervuarit të karburantit siguron funksionimin në një pikë karburanti për jo më shumë se 7 orë. Në instalimet e palëvizshme, përdoret një rezervuar i jashtëm me një vëllim të madh.

Gjenerator benzine

Si burim i energjisë mekanike, motori më i zakonshëm me karburator me katër goditje. Në pjesën më të madhe, përdoren modele nga 1 deri në 6 kW. Ka pajisje deri në 10 kW që mund të ofrojnë një shtëpi të vendit në një nivel të caktuar. Çmimet e gjeneratorëve të benzinës janë të pranueshme, dhe burimi është mjaft i mjaftueshëm, megjithëse më i ulët se ai i atyre me naftë.

Gjeneratori zgjidhet në varësi të ngarkesave.

Për rryma të larta fillestare dhe me përdorim të shpeshtë të saldimit elektrik, është më mirë të përdorni një gjenerator sinkron. Nëse merrni një gjenerator asinkron më të fuqishëm, ai do të përballojë rrymat e fillimit. Sidoqoftë, këtu është e rëndësishme që ajo të jetë e ngarkuar, përndryshe benzina do të shpenzohet në mënyrë të paarsyeshme.

gjenerator inverter

Makineritë përdoren aty ku kërkohet energji elektrike me cilësi të lartë. Ata mund të punojnë vazhdimisht ose me ndërprerje. Objektet e konsumit të energjisë këtu janë institucionet ku nuk lejohen rritjet e energjisë.

Baza e gjeneratorit të inverterit është një njësi elektronike, e cila përbëhet nga një ndreqës, një mikroprocesor dhe një konvertues.

Blloku i gjeneratorit të inverterit

Prodhimi i energjisë elektrike fillon në të njëjtën mënyrë si në modelin klasik. Fillimisht, gjenerohet një rrymë alternative, e cila më pas korrigjohet dhe futet në inverter, ku përsëri shndërrohet në rrymë alternative, me parametrat e dëshiruar.

Llojet e gjeneratorëve të inverterit ndryshojnë në natyrën e tensionit të daljes:

• drejtkëndëshe - më e lira, e aftë për të fuqizuar vetëm mjetet e energjisë;
• impuls trapezoid - i përshtatshëm për shumë pajisje, me përjashtim të pajisjeve të ndjeshme (kategoria e çmimit të mesëm);
• Tensioni sinusoidal - karakteristika të qëndrueshme, të përshtatshme për të gjitha pajisjet elektrike (çmimi më i lartë).

Përparësitë e gjeneratorëve inverter:

• dimensionet dhe pesha e vogël;
• konsumi i ulët i karburantit duke rregulluar prodhimin e sasisë së energjisë elektrike që konsumatorët kërkojnë në këtë moment;
• mundësia e punës afatshkurtër me mbingarkesë.

Disavantazhet janë çmimet e larta, ndjeshmëria ndaj ndryshimeve të temperaturës në pjesën elektronike, fuqia e ulët. Përveç kësaj, riparimi i njësisë elektronike është i shtrenjtë.

Modeli i inverterit zgjidhet në rastet e mëposhtme:

• pajisja blihet vetëm në rastet kur një gjenerator konvencional nuk është i përshtatshëm, pasi çmimi i tij është i lartë;
Vlerësoni këtë artikull: