Inimesed kasutavad elektrivoolu energiat peaaegu kõigis oma tegevusvaldkondades. Nüüd pole lihtne ette kujutada elu ilma elektrita, mis eriseadmete abil muudetakse mehaanilisest energiast. Vaatame lähemalt, kuidas see protsess toimub ja kuidas tänapäevased generaatorid on paigutatud.
Sisu
Mehaanilise energia muundamine elektrienergiaks
Iga generaator töötab magnetilise induktsiooni põhimõttel. Lihtsaimat generaatorit võib pidada pooliks, mis pöörleb magnetväljas. On ka variant, kus mähis jääb paigale, kuid magnetväli ainult ületab seda. Selle liikumise ajal tekib vahelduvvool. Sellel põhimõttel töötab tohutu hulk generaatoreid üle maailma, mis on ühendatud toitesüsteemiks.
Generaatori projekteerimine ja ehitus
Standardsel generaatoril on järgmised komponendid:
- Raam, mille külge kinnitatakse elektromagnetiliste poolustega staator. See on valmistatud metallist ja peaks täitma masina kõigi elementide kaitsefunktsiooni.
- Staator, mille külge mähis on kinnitatud.See on valmistatud ferromagnetilisest terasest.
- Rootor on liikuv element, mille südamikus on elektrivoolu genereeriv mähis.
- Kommutatsioonisõlm, mis võtab rootorist elektrit välja. See on liikuvate juhtivate rõngaste süsteem.
Olenevalt eesmärgist on generaatoril teatud disainifunktsioonid, kuid igal seadmel, mis muundab mehaanilist energiat elektriks, on kaks komponenti:
- Rootor on liikuv tahke rauatükk;
- Staator on statsionaarne element, mis on valmistatud rauast lehtedest. Sellel on sooned, mille sisse asetatakse traadi mähis.
Suurema magnetinduktsiooni saamiseks peaks nende elementide vahel olema väike vahemaa. Generaatorid on konstrueeritud järgmiselt:
- Liikuva armatuuri ja staatilise magnetväljaga.
- Statsionaarse armatuuri ja pöörleva magnetväljaga.
Tänapäeval on levinumad pöörlevate magnetväljadega seadmed, kuna elektrivoolu on palju mugavam ammutada staatorist kui rootorist. Generaatori konstruktsioonil on palju sarnasusi elektrimootori omaga.
Generaatori skeem
Generaatori tööpõhimõte: hetkel, kui üks pool mähist on ühel poolusel ja teine pool vastaspoolusel, liigub vool läbi vooluahela miinimumist maksimumini ja tagasi.
Generaatorite klassifikatsioon ja tüübid
Kõiki elektrigeneraatoreid saab liigitada vastavalt töökriteeriumile ja kütuseliigile, millest elektrit toodetakse. Kõik generaatorid jagunevad ühefaasilisteks (väljundpinge 220 volti, sagedus 50 Hz) ja kolmefaasilisteks (380 volti, sagedus 50 Hz), samuti tööpõhimõtte ja elektriks muundatava kütuse liigi järgi. Erinevates valdkondades saab kasutada rohkem generaatoreid, mis määrab nende tehnilised omadused.
Vastavalt tööpõhimõttele
Jaotus tehakse asünkroonsete ja sünkroonsete vahelduvvoolugeneraatorite vahel.
Asünkroonne
Asünkroonsetel generaatoritel pole täpset seost EMF rootori kiirusele, kuid siin töötab termin nagu "libisemine S". See määrab selle erinevuse. Libisemise väärtus on arvutatud, seega on generaatorielementidel siiski teatud mõju asünkroonmootori elektromehaanilises protsessis.
Sünkroonne
Sellisel generaatoril on füüsiline seos rootori pöörlemisliikumise ja genereeritud elektri sagedusega. Sellises seadmes on rootor elektromagnet, mis koosneb südamikest, mähistest ja poolustest. Staator on poolid, mis on ühendatud tähe põhimõttel ja millel on ühine punkt - null. Nendes tekib elektrivool.
Rootorit juhib liikuvate elementide (turbiinide) kõrvaline jõud, mis liiguvad sünkroonselt. Sellise generaatori ergastus võib olla nii kontaktne kui ka mittekontaktne.
Vastavalt mootorikütuse tüübile
Elektrivõrgust eemaldumine koos generaatorite tulekuga ei muutu enam takistuseks elektriseadmete kasutamisel.
Gaasigeneraator
Siin kasutatakse kütusena gaasi, mille põlemisel toodetakse mehaanilist energiat, mis seejärel asendatakse elektrivooluga. Gaasigeneraatori kasutamise eelised:
- Keskkonnaohutus, sest põlemisel tekkiv gaas ei eralda kahjulikke elemente, tahma ega mürgiseid lagunemissaadusi;
- Majanduslikult on odav gaasi põletamine väga tulus. Võrreldes bensiiniga, maksab see palju odavam;
- Kütusevarustus on automaatne. Bensiini ja diislikütust tuleb vastavalt vajadusele lisada ning gaasigeneraator on tavaliselt ühendatud gaasivarustussüsteemiga;
- Tänu automaatikale hakkab seade ise tööle, kuid selleks peaks see asuma soojas ruumis.
Diisel generaator
See kategooria koosneb peamiselt ühefaasilistest seadmetest, mille võimsus on 5 kW. 220 volti ja sagedus 50 Hz on kodumasinate standardvarustuses, nii et diiselseade saab standardkoormusega päris hästi hakkama. Nagu võite arvata, on selle tööks vaja diislikütust. Miks tasub valida diiselgeneraator:
- Kütuse suhteline odavus;
- Automaatika, mis võimaldab generaatoril elektrikatkestuse korral automaatselt käivituda;
- kõrge tuleohutuse tase;
- Diislikütusel töötav seade suudab pikka aega tõrgeteta töötada;
- Muljetavaldav vastupidavus – mõned mudelid on võimelised töötama kokku 4 aastat pidevat tööd.
Bensiini generaator.
Sellised üksused on majapidamisseadmetena üsna nõudlikud. Hoolimata asjaolust, et bensiin on kallim kui gaas ja diislikütus, on sellistel generaatoritel palju tugevaid külgi:
- Väike suurus suure võimsusega;
- Neid on lihtne kasutada: enamik mudeleid saab käsitsi käivitada ja võimsamad generaatorid on varustatud starteriga. Pinge reguleeritakse konkreetse koormuse jaoks spetsiaalse kruvi abil;
- Generaatori ülekoormuse korral rakendub kaitse automaatselt;
- Lihtne hooldada ja remontida;
- Töö ajal ei tee nad palju müra;
- Võib kasutada nii sise- kui välistingimustes, kuid tuleb kaitsta niiskuse eest.
Peamised rakendused
Sõltuvalt sellest, kus elektrigeneraatorit kasutatakse, määratakse selle spetsifikatsioonid. Peamiselt määrab generaatori võimsuse seos konkreetse kategooriaga. Kasutusalade järgi jagunevad järgmised seadmed:
- Majapidamine. Võimsus on 0,7 kuni 25 kW. Tavaliselt hõlmab see kategooria bensiini- ja diiselgeneraatoreid. Neid kasutatakse kodumasinate ja väikese võimsusega seadmete toiteallikaks, väga sageli ehitusplatsidel.Neid saab kasutada kaasaskantava toiteallikana maale minnes;
- Professionaalne. Seda saab kasutada püsiva elektriallikana munitsipaalasutustes ja väikestes tööstusettevõtetes. Selle võimsus ei ületa 100 kW;
- Tööstuslik. Saab kasutada suurtes tehastes ja tehastes, kus on vaja suure võimsusega seadmeid. Sellised seadmed on võimsusega üle 100 kW, märkimisväärse suurusega ja treenimata inimese jaoks raskesti hooldatavad.
