Ľudia využívajú energiu elektrického prúdu takmer vo všetkých oblastiach svojej činnosti. Teraz nie je ľahké si predstaviť život bez elektriny, ktorá sa premieňa z mechanickej energie pomocou špeciálneho zariadenia. Pozrime sa podrobnejšie na to, ako tento proces prebieha a ako sú usporiadané moderné generátory.
Obsah
Premena mechanickej energie na elektrickú energiu
Akýkoľvek generátor pracuje na princípe magnetickej indukcie. Najjednoduchší alternátor si možno predstaviť ako cievku, ktorá sa otáča v magnetickom poli. Existuje aj variant, v ktorom cievka zostáva nehybná, ale magnetické pole ju iba križuje. Práve pri tomto pohybe vzniká striedavý prúd.Podľa tohto princípu funguje na celom svete obrovské množstvo generátorov, ktoré sú spojené do systému napájania.
Zariadenie a konštrukcia alternátora
Štandardný generátor elektrickej energie má nasledujúce komponenty:
- Rám, ku ktorému je pripevnený stator s elektromagnetickými pólmi. Je vyrobený z kovu a musí vykonávať ochrannú funkciu všetkých prvkov mechanizmu.
- Stator, ku ktorému je pripevnené vinutie. Je vyrobený z feromagnetickej ocele.
- Rotor je pohyblivý prvok, na ktorého jadre je vinutie, ktoré vytvára elektrický prúd.
- Spínacia jednotka, ktorá odvádza elektrinu z rotora. Ide o systém pohyblivých vodivých krúžkov.
V závislosti od účelu má generátor určité konštrukčné prvky, ale každé zariadenie, ktoré premieňa mechanickú energiu na elektrinu, má dve komponenty:
- Rotor je pohyblivá jednodielna železná časť;
- Stator je pevný prvok, ktorý je vyrobený zo železných plechov. Vo vnútri sú drážky, vo vnútri ktorých je umiestnené vinutie drôtu.
Na získanie väčšej magnetickej indukcie by mala byť medzi týmito prvkami malá vzdialenosť. Podľa ich konštrukcie sú generátory:
- S pohyblivou kotvou a statickým magnetickým poľom.
- S pevnou kotvou a rotačným magnetickým poľom.
V súčasnosti sú zariadenia s rotačnými magnetickými poľami bežnejšie, pretože. je oveľa pohodlnejšie odobrať elektrický prúd zo statora ako z rotora. Generátorové zariadenie má veľa podobností s konštrukciou elektrického motora.
Obvod alternátora
Princíp činnosti elektrického generátora: v okamihu, keď je polovica vinutia na jednom z pólov a druhá na opačnom, prúd sa pohybuje obvodom z minimálnej na maximálnu hodnotu a naopak.
Klasifikácia a typy generátorov
Všetky elektrocentrály je možné rozdeliť podľa kritéria práce a druhu paliva, z ktorého sa elektrina vyrába. Všetky generátory sú rozdelené na jednofázové (napäťový výstup 220 voltov, frekvencia 50 Hz) a trojfázové (380 voltov s frekvenciou 50 Hz), ako aj princíp činnosti a druh paliva, ktoré sa premieňa na elektrickú energiu . Dokonca aj generátory môžu byť použité v rôznych oblastiach, čo určuje ich technické vlastnosti.
Podľa princípu práce
Samostatné asynchrónne a synchrónne alternátory.
Asynchrónne
Asynchrónne generátory nemajú presný vzťah EMF na otáčkach rotora, ale tu funguje pojem "sklz S". Definuje tento rozdiel. Hodnota sklzu je vypočítaná, takže stále existuje určitý vplyv prvkov generátora v elektromechanickom procese indukčného motora.
Synchrónne
Takýto generátor má fyzickú závislosť od rotačného pohybu rotora na generovanej frekvencii elektriny. V takomto zariadení je rotor elektromagnet pozostávajúci z jadier, vinutí a pólov. Stator sú cievky, ktoré sú spojené podľa princípu hviezdy a majú spoločný bod - nulu. Práve v nich vzniká elektrická energia.
Rotor sa uvádza do pohybu vonkajšou silou pohyblivých prvkov (turbíny), ktoré sa pohybujú synchrónne. Budenie takéhoto alternátora môže byť kontaktné aj bezkontaktné.
Podľa druhu paliva motora
Odľahlosť od elektrickej siete s príchodom generátorov sa už nestáva prekážkou pri používaní elektrických spotrebičov.
generátor plynu
Ako palivo sa používa plyn, pri spaľovaní ktorého vzniká mechanická energia, ktorá je následne nahradená elektrickým prúdom. Výhody použitia plynového generátora:
- Bezpečnosť pre životné prostredie, pretože plyn počas spaľovania nevypúšťa škodlivé prvky, sadze a toxické produkty rozkladu;
- Ekonomicky je veľmi výhodné spaľovať lacný plyn. V porovnaní s benzínom to bude stáť oveľa menej;
- Prívod paliva sa vykonáva automaticky. Podľa potreby je potrebné pridať benzín a naftu a generátor plynu je zvyčajne pripojený k systému dodávky plynu;
- Vďaka automatizácii zariadenie vstupuje do činnosti nezávisle, ale na to musí byť umiestnené v teplej miestnosti.
Dieslový generátor
Túto kategóriu tvoria najmä jednofázové agregáty s výkonom 5 kW. 220 voltov a frekvencia 50 Hz sú štandardom pre domáce spotrebiče, takže dieselový stroj dobre zvláda štandardnú záťaž. Ako asi tušíte, na jeho prevádzku je potrebná motorová nafta. Prečo si vybrať dieselový generátor?
- Relatívna lacnosť paliva;
- Automatizácia, ktorá umožňuje automatické spustenie generátora pri prerušení napájania;
- Vysoká úroveň požiarnej bezpečnosti;
- Po dlhú dobu je dieselová jednotka schopná pracovať bez porúch;
- Pôsobivá odolnosť – niektoré modely sú schopné pracovať celkovo 4 roky nepretržitej prevádzky.
Benzínový generátor
Takéto zariadenia sú dosť žiadané ako vybavenie domácnosti. Napriek tomu, že benzín je drahší ako plyn a nafta, takéto generátory majú mnoho silných stránok:
- Malé rozmery s vysokým výkonom;
- Jednoduchá obsluha: väčšina modelov sa dá spustiť manuálne a väčšie generátory sú vybavené štartérom. Napätie je regulované pri určitom zaťažení pomocou špeciálnej skrutky;
- V prípade preťaženia generátora sa ochrana automaticky aktivuje;
- Jednoduchá údržba a oprava;
- Počas prevádzky nerobte veľa hluku;
- Môže byť použitý v interiéri aj exteriéri, ale musí byť chránený pred vlhkosťou.
Hlavné aplikácie
V závislosti od toho, kde sa generátor používa, sa určujú jeho technické vlastnosti. Hlavne pomer generátora k určitej kategórii v oblasti použitia určuje jeho výkon. Nasledujúce typy zariadení sú rozdelené podľa oblastí prevádzky:
- Domácnosť. Majú výkon od 0,7 do 25 kW. Táto kategória zvyčajne zahŕňa benzínové a naftové generátory. Používajú sa na napájanie domácich elektrických spotrebičov a nízkoenergetických zariadení, veľmi často na staveniskách. Vhodné ako prenosný zdroj elektriny pri výjazdoch do prírody;
- Profesionálny. Môžu byť použité ako trvalý zdroj elektrickej energie v obecných inštitúciách a malých výrobných podnikoch. Jeho výkon nepresahuje 100 kW;
- Priemyselný.Môžu byť použité vo veľkých továrňach a závodoch, kde sú potrebné zariadenia s vysokým výkonom. Takéto zariadenia majú výkon viac ako 100 kW, majú značné rozmery a ťažko sa udržiavajú pre nepripraveného človeka.
