Mennesker bruger den elektriske energi i næsten alle områder af deres liv. Det er nu svært at forestille sig et liv uden elektricitet, som omdannes fra mekanisk energi ved hjælp af særligt udstyr. Lad os se nærmere på, hvordan denne proces fungerer, og hvordan moderne generatorer er konstrueret.
Indhold
Omdannelse af mekanisk energi til elektrisk energi
Alle generatorer fungerer efter princippet om magnetisk induktion. Den enkleste generator kan opfattes som en spole, der roterer i et magnetfelt. Der findes også en variant, hvor spolen forbliver stationær, men hvor magnetfeltet kun krydser den. Det er under denne bevægelse, at der opstår vekselstrøm. Et stort antal generatorer rundt om i verden fungerer efter dette princip og indgår i et strømforsyningssystem.
Design og konstruktion af en generator
Standardaggregatet har følgende komponenter:
- En ramme, hvorpå statoren med de elektromagnetiske poler er fastgjort. Den er fremstillet af metal og er beregnet til at udføre beskyttelsesfunktionen for alle maskinens komponenter.
- Den stator, som viklingen er fastgjort til. Den er fremstillet af ferromagnetisk stål.
- Rotoren er det bevægelige element, på hvis kerne den vikling, der genererer den elektriske strøm, er placeret.
- Den koblingsenhed, der trækker elektriciteten ud af rotoren. Den består af et system af bevægelige ledende ringe.
Afhængigt af anvendelsesområdet har generatoren visse designfunktioner, men der er to komponenter, som enhver enhed, der omdanner mekanisk energi til elektricitet, har:
- Rotoren er et bevægeligt stykke jern i ét stykke;
- Statoren er et stationært element, som er fremstillet af jernplader. Den har slidser, hvori der er placeret en trådvikling.
For at opnå en større magnetisk induktion skal der være en lille afstand mellem disse elementer for at opnå en større magnetisk induktion. Generatorer er konstrueret på følgende måde:
- Med bevægelig anker og statisk magnetfelt.
- Med en stationær anker og et roterende magnetfelt.
I dag er maskiner med roterende magnetfelter mere almindelige, da det er meget mere praktisk at trække den elektriske strøm fra statoren end fra rotoren. Konstruktionen af en generator har mange ligheder med konstruktionen af en elektrisk motor.
Diagram af en generator
Sådan fungerer en generator: Med den ene halvdel af viklingen på den ene pol og den anden halvdel på den modsatte pol strømmer strømmen i et kredsløb fra minimum til maksimum og tilbage igen.
Klassificering og typer af generatorer
Alle elektriske generatorer kan inddeles i kategorier efter deres ydelseskriterium og den type brændstof, som elektriciteten produceres af. Alle generatorer er opdelt i enfasede (spændingsudgang 220 volt, frekvens 50 Hz) og trefasede (380 volt, frekvens 50 Hz) samt efter driftsprincippet og den type brændstof, der omdannes til elektricitet. Desuden kan generatorer anvendes på forskellige områder, hvilket bestemmer deres tekniske specifikationer.
I henhold til princippet om drift
Der skelnes mellem asynkrone og synkrone generatorer.
Asynkron
Asynkrone generatorer har ikke en nøjagtig afhængighed af EMF til rotorens hastighed, men der findes et begreb som "slip S". Det afgør denne forskel. Værdien af slip er beregnet, så der er stadig en vis indflydelse fra generatorelementerne i den elektromekaniske proces i en asynkronmotor.
Synkron
En sådan generator har en fysisk sammenhæng mellem rotorens roterende bevægelse og frekvensen af den elektriske effekt, der skal genereres. I denne type anordning er rotoren en elektromagnet bestående af kerner, viklinger og poler. Statoren er spolerne, som er stjerneforbundne og har et fælles nulpunkt. Det er i disse, at den elektriske strøm genereres.
Rotoren drives af en fremmed kraft fra bevægelige elementer (turbiner), som bevæger sig synkront. Spændingen af en sådan generator kan være enten kontakt eller kontaktløs.
Efter type motorbrændstof
Med fremkomsten af generatorer er det ikke længere en hindring for brugen af elektriske apparater, at de er fjerntliggende fra elnettet.
Gasfyret generator
Denne generator anvender gas som brændstof, og forbrændingsprocessen genererer mekanisk energi, som derefter erstattes af elektrisk strøm. Fordelene ved at bruge en gasgenerator:
- Sikker for miljøet, da gas ikke afgiver skadelige stoffer, sod eller giftige nedbrydningsprodukter, når den brændes;
- Det er økonomisk set meget fordelagtigt at bruge billig gas. I forhold til benzin er det betydeligt billigere;
- Brændstoffet tilføres automatisk. Benzin og diesel skal fyldes op efter behov, mens gasgeneratoren normalt er tilsluttet gasforsyningen;
- Automatik får enheden til at køre af sig selv, men den skal placeres i et varmt rum for at gøre det.
Dieselgenerator
Denne kategori består hovedsagelig af enfasede enheder med en kapacitet på 5 kW. 220 volt og en frekvens på 50 Hz er standard for husholdningsapparater, så dieselaggregatet klarer standardbelastningen ganske godt. Som du måske kan gætte, kræver den dieselolie. Hvorfor vælge en dieselgenerator:
- Relativt billigt brændstof;
- Automatik, der gør det muligt for generatoren at starte automatisk i tilfælde af strømsvigt;
- Højt niveau af brandsikkerhed;
- Den dieseldrevne enhed er i stand til at fungere i lang tid uden svigt;
- Imponerende holdbarhed - nogle modeller er i stand til at arbejde i alt 4 år i kontinuerlig drift.
Benzingenerator
Sådanne enheder er meget efterspurgte som husholdningsudstyr. På trods af at benzin er dyrere end gas og diesel, har disse generatorer mange styrker:
- Små dimensioner med høj effekt;
- Brugervenlig: De fleste modeller kan startes manuelt, og de kraftigere generatorer er udstyret med en starter. Spændingen justeres til en bestemt belastning ved hjælp af en særlig skrue;
- Automatisk beskyttelse i tilfælde af overbelastning;
- Let at vedligeholde og reparere;
- De larmer ikke meget under drift;
- Kan bruges både indendørs og udendørs, men skal beskyttes mod fugt.
Vigtigste anvendelser
Afhængigt af, hvor generatoren anvendes, bestemmes dens specifikationer. Generatorer inddeles hovedsageligt i kategorier efter deres anvendelsesområde og bestemmer dermed deres ydeevne. De opdeler generatorer i følgende kategorier efter deres anvendelse:
- Husholdning. De har en effekt fra 0,7 til 25 kW. Normalt omfatter denne kategori benzin- og dieselgeneratorer. Anvendes til strømforsyning af husholdningsapparater og småt eludstyr, meget ofte på byggepladser. De kan også bruges som en bærbar strømkilde, når du rejser udendørs;
- Professionel. Kan anvendes som en permanent elkilde i kommunale institutioner og små industrianlæg. Dens kapacitet er ikke over 100 kW;
- Industriel. Kan anvendes i store fabrikker og anlæg, hvor der er behov for højtydende udstyr. Sådanne enheder har en effekt på mere end 100 kW, har store dimensioner og er vanskelige at vedligeholde for ufaglærte personer.
