Lidé využívají energii elektrického proudu téměř ve všech oblastech svého života. V současné době si lze jen těžko představit život bez elektřiny, která se pomocí speciálních zařízení přeměňuje z mechanické energie. Podívejme se blíže na to, jak tento proces funguje a jak jsou moderní generátory konstruovány.
Obsah
Přeměna mechanické energie na elektrickou
Každý generátor pracuje na principu magnetické indukce. Nejjednodušší alternátor si lze představit jako cívku, která se otáčí v magnetickém poli. Existuje také varianta, kdy cívka zůstává nehybná, ale magnetické pole ji pouze protíná. Při tomto pohybu vzniká střídavý proud. Na tomto principu funguje velké množství generátorů po celém světě, které jsou začleněny do systému napájení.
Návrh a konstrukce alternátoru
Standardní elektrocentrála má následující součásti:
- Rám, ke kterému je připevněn stator s elektromagnetickými póly. Je vyrobena z kovu a má plnit ochrannou funkci všech součástí stroje.
- Stator, ke kterému je vinutí připojeno. Je vyroben z feromagnetické oceli.
- Rotor je pohyblivý prvek, na jehož jádře je umístěno vinutí, které generuje elektrický proud.
- Spínací jednotka, která odebírá elektřinu z rotoru. Skládá se ze systému pohyblivých vodivých kroužků.
V závislosti na použití má generátor určité konstrukční vlastnosti, ale existují dvě součásti, které má každé zařízení, které přeměňuje mechanickou energii na elektrickou:
- Rotor je pohyblivý celistvý kus železa;
- Stator je stacionární prvek, který je vyroben ze železných plechů. Má drážky, ve kterých je umístěno vinutí drátu.
Aby se dosáhlo větší magnetické indukce, musí být mezi těmito prvky malá vzdálenost. Generátory jsou navrženy takto:
- S pohyblivou kotvou a statickým magnetickým polem.
- Se stacionární kotvou a rotujícím magnetickým polem.
V dnešní době jsou častější stroje s točivým magnetickým polem, protože je mnohem výhodnější odebírat elektrický proud ze statoru než z rotoru. Konstrukce alternátoru je v mnohém podobná konstrukci elektromotoru.
Schéma alternátoru
Jak funguje alternátor: Když je polovina vinutí na jednom pólu a druhá polovina na opačném pólu, proud teče v obvodu od minima k maximu a zpět.
Klasifikace a typy generátorů
Všechny elektrické generátory lze rozdělit do kategorií podle kritéria výkonu a druhu paliva, z něhož se elektřina vyrábí. Všechny generátory se dělí na jednofázové (výstupní napětí 220 V, frekvence 50 Hz) a třífázové (380 V, frekvence 50 Hz) a také podle principu činnosti a druhu paliva, které se přeměňuje na elektřinu. Generátory lze také používat v různých oblastech, což určuje jejich technické specifikace.
Podle principu fungování
Rozlišují se asynchronní a synchronní alternátory.
Asynchronní
Asynchronní alternátory nemají přesnou závislost na EMP k otáčkám rotoru, ale existuje pojem "skluz S". Určuje tento rozdíl. Hodnota skluzu se počítá, takže v elektromechanickém procesu asynchronního motoru stále existuje určitý vliv prvků generátoru.
Synchronní
Takový alternátor má fyzikální vztah mezi otáčivým pohybem rotoru a frekvencí vyráběného elektrického výkonu. U tohoto typu zařízení je rotor elektromagnet, který se skládá z jader, vinutí a pólů. Stator jsou cívky, které jsou zapojeny do hvězdy a mají společný nulový bod. Právě v nich vzniká elektrický proud.
Rotor je poháněn cizí silou pohyblivých prvků (turbín), které se pohybují synchronně. Buzení takového alternátoru může být kontaktní nebo bezkontaktní.
Podle typu paliva motoru
Odlehlost od elektrické sítě se s příchodem generátorů již nestává překážkou pro používání elektrických spotřebičů.
Plynový generátor
Tento generátor používá jako palivo plyn. Spalovací proces vytváří mechanickou energii, která je následně nahrazena elektrickým proudem. Výhody používání plynového generátoru:
- Je bezpečný pro životní prostředí, protože při spalování plynu nevznikají žádné škodlivé prvky, saze ani toxické produkty rozkladu;
- Spalování levného plynu je ekonomicky velmi výhodné. Ve srovnání s benzinem je výrazně levnější;
- Palivo je podáváno automaticky. Benzín a naftu je třeba doplňovat podle potřeby, zatímco plynový generátor je obvykle připojen k přívodu plynu;
- Automatická jednotka se spouští sama, ale musí být umístěna v teplé místnosti.
Dieselový generátor
Tuto kategorii tvoří především jednofázové jednotky s výkonem do 5 kW. 220 V a frekvence 50 Hz jsou pro domácí spotřebiče standardní, takže dieselová jednotka si se standardní zátěží poradí docela dobře. Jak asi tušíte, vyžaduje naftu. Proč se rozhodnout pro dieselový generátor:
- Relativní levnost paliva;
- Automatika umožňuje automatické spuštění generátoru v případě výpadku proudu;
- Vysoká úroveň požární bezpečnosti;
- Jednotka poháněná naftou je schopna pracovat dlouhou dobu bez poruchy;
- Působivá životnost - některé modely jsou schopny pracovat celkem 4 roky nepřetržitého provozu.
Benzínový generátor
Takové jednotky jsou poměrně žádané jako domácí vybavení. Přestože je benzín dražší než plyn a nafta, mají tyto generátory mnoho předností:
- Malé rozměry při vysokém výkonu;
- Uživatelsky přívětivé: většinu modelů lze spustit ručně, výkonnější generátory jsou vybaveny startérem. Napětí se nastavuje pro konkrétní zátěž pomocí speciálního šroubu;
- Automatická ochrana v případě přetížení;
- Snadná údržba a opravy;
- Během provozu nevydávají příliš hluku;
- Lze je používat v interiéru i exteriéru, ale je třeba je chránit před vlhkostí.
Hlavní aplikace
Podle toho, kde se alternátor používá, se určují jeho specifikace. Generátory se v zásadě dělí do kategorií podle oblasti použití, a tím se určuje jejich výkon. Generátory se dělí do následujících kategorií podle jejich použití:
- Domácnost. Mají výkon od 0,7 do 25 kW. Do této kategorie obvykle patří benzinové a dieselové generátory. Používá se k napájení domácích spotřebičů a malých elektrických zařízení, velmi často na stavbách. Lze je také použít jako přenosný zdroj energie při cestování v přírodě;
- Profesionální. Lze je použít jako trvalý zdroj elektřiny v komunálních institucích a malých průmyslových závodech. Jeho výkon nepřesahuje 100 kW;
- Průmyslové. Lze je použít ve velkých továrnách a závodech, kde je zapotřebí výkonné zařízení. Takové jednotky mají výkon vyšší než 100 kW, mají velké rozměry a jejich údržba je pro nevyškolenou osobu obtížná.
