Elektriskās strāvas enerģiju cilvēki izmanto gandrīz visās dzīves jomās. Mūsdienās ir grūti iedomāties dzīvi bez elektrības, kas tiek pārveidota no mehāniskās enerģijas ar speciālu iekārtu palīdzību. Aplūkosim, kā šis process darbojas un kā tiek konstruēti mūsdienu ģeneratori.
Saturs
Mehāniskās enerģijas pārveidošana elektriskajā enerģijā
Katrs ģenerators darbojas pēc magnētiskās indukcijas principa. Vienkāršāko ģeneratoru var iztēloties kā spoles, kas griežas magnētiskajā laukā. Pastāv arī variants, kad spole paliek nekustīga, bet magnētiskais lauks to tikai šķērso. Šīs kustības laikā rodas maiņstrāva. Daudzi ģeneratori visā pasaulē darbojas pēc šī principa un ir iekļauti energoapgādes sistēmā.
Ģeneratora projektēšana un izgatavošana
Standarta ģeneratoriekārtai ir šādas sastāvdaļas:
- Rāmis, pie kura piestiprināts stators ar elektromagnētiskajiem poliem. Tas ir izgatavots no metāla un paredzēts visu mašīnas sastāvdaļu aizsargfunkciju veikšanai.
- Stators, kuram ir pievienots tinums. Tas ir izgatavots no feromagnētiskā tērauda.
- Rotors ir kustīgs elements, uz kura serdes ir uzstādīts tinums, kas ģenerē elektrisko strāvu.
- Pārslēgšanas ierīce, kas no rotora noņem elektroenerģiju. To veido kustīgu vadošu gredzenu sistēma.
Atkarībā no pielietojuma ģeneratoram ir noteiktas konstrukcijas īpatnības, taču jebkurai ierīcei, kas pārvērš mehānisko enerģiju elektroenerģijā, ir divas sastāvdaļas:
- Rotors ir kustīgs viengabalaina dzelzs gabals;
- Stators ir stacionārs elements, kas izgatavots no dzelzs loksnēm. Tam ir spraugas, kurās ievietots stieples tinums.
Lai iegūtu lielāku magnētisko indukciju, starp šiem elementiem jābūt nelielam attālumam. Ģeneratori ir konstruēti šādi:
- Ar kustīgu armatūru un statisku magnētisko lauku.
- Ar nekustīgu armatūru un rotējošu magnētisko lauku.
Mūsdienās biežāk tiek izmantotas mašīnas ar rotējošu magnētisko lauku, jo ir daudz ērtāk elektrisko strāvu novadīt no statora nekā no rotora. Ģeneratora konstrukcija ir ļoti līdzīga elektromotora konstrukcijai.
Ģeneratora shēma
Kā darbojas ģenerators: Ja puse tinuma ir uz viena pola, bet otra puse - uz pretējā pola, strāva plūst ķēdē no minimuma līdz maksimumam un atpakaļ.
Ģeneratoru klasifikācija un veidi
Visus elektroģeneratorus var iedalīt kategorijās atkarībā no to darbības kritērija un kurināmā veida, no kura tiek ražota elektroenerģija. Visi ģeneratori tiek iedalīti vienfāzu (izejas spriegums 220 volti, frekvence 50 Hz) un trīsfāzu (380 volti, frekvence 50 Hz), kā arī pēc darbības principa un kurināmā veida, kas tiek pārvērsts elektroenerģijā. Turklāt ģeneratorus var izmantot dažādās jomās, kas nosaka to tehniskās specifikācijas.
Saskaņā ar darbības principu
Tiek izšķirti asinhronie un sinhronie ģeneratori.
Asinhronais
Asinhroniem ģeneratoriem nav precīzas atkarības no EMP uz rotora apgriezieniem, bet ir arī tāds termins kā "slīdēšana S". Tā nosaka šo atšķirību. Slīdēšanas vērtība tiek aprēķināta, tāpēc asinhronā motora elektromehāniskajā procesā joprojām ir zināma ģeneratora elementu ietekme.
Sinhronais
Šādam ģeneratoram ir fizikāla saistība starp rotora rotācijas kustību un ģenerējamās elektroenerģijas frekvenci. Šāda tipa ierīcē rotors ir elektromagnēts, kas sastāv no serdeņiem, tinumiem un poliem. Stators ir spoles, kas ir savienotas zvaigznē un kurām ir kopīgs nulles punkts. Tajās rodas elektriskā strāva.
Rotoru darbina kustīgu elementu (turbīnu), kas pārvietojas sinhroni, ārējs spēks. Šāda ģeneratora ierosme var būt kontakta vai bezkontakta.
Pēc motora degvielas veida
Attālums no elektrotīkla līdz ar ģeneratoru parādīšanos vairs nav šķērslis elektroierīču izmantošanai.
Ar gāzi darbināms ģenerators
Šajā ģeneratorā kā degviela tiek izmantota gāze. Sadegšanas procesā rodas mehāniskā enerģija, kas pēc tam tiek aizstāta ar elektrisko strāvu. Gāzes ģeneratora izmantošanas priekšrocības:
- Videi droša, jo sadegot gāze neizdala kaitīgus elementus, kvēpus vai toksiskus sadalīšanās produktus;
- No ekonomiskā viedokļa ir ļoti izdevīgi dedzināt lētu gāzi. Salīdzinot ar benzīnu, tas ir ievērojami lētāks;
- Degviela tiek padota automātiski. Benzīns un dīzeļdegviela ir jāuzpilda pēc vajadzības, savukārt gāzes ģenerators parasti ir pieslēgts gāzes padevei;
- Automātika ļauj ierīcei darboties pašai, taču tā ir jānovieto siltā telpā.
Dīzeļģenerators
Šajā kategorijā ietilpst galvenokārt vienfāzes iekārtas ar jaudu līdz 5 kW. 220 volti un 50 Hz frekvence ir sadzīves tehnikas standarta vērtība, tāpēc dīzeļdzinējs diezgan labi tiks galā ar standarta slodzi. Kā jau nojaušat, tam nepieciešama dīzeļdegviela. Kāpēc izvēlēties dīzeļģeneratoru:
- Degvielas relatīvais lētums;
- Automātika, kas ļauj ģeneratoram automātiski ieslēgties elektroenerģijas padeves pārtraukuma gadījumā;
- Augsts ugunsdrošības līmenis;
- Ar dīzeļdegvielu darbināmais agregāts spēj darboties ilgu laiku bez bojājumiem;
- Iespaidīga izturība - daži modeļi var strādāt kopumā 4 gadus nepārtrauktā režīmā.
Benzīna ģenerators
Šādas iekārtas ir diezgan pieprasītas kā sadzīves iekārtas. Neskatoties uz to, ka benzīns ir dārgāks par gāzi un dīzeļdegvielu, šiem ģeneratoriem ir daudz priekšrocību:
- Nelieli izmēri un liela jauda;
- Lietotājam draudzīgi: lielāko daļu modeļu var iedarbināt manuāli, bet jaudīgākie ģeneratori ir aprīkoti ar starteri. Spriegums tiek pielāgots konkrētai slodzei, izmantojot īpašu skrūvi;
- Automātiska aizsardzība pārslodzes gadījumā;
- Viegli kopjams un remontējams;
- Darbības laikā tie nerada lielu troksni;
- Var izmantot gan telpās, gan ārā, bet jāaizsargā no mitruma.
Galvenie lietojumi
Atkarībā no tā, kur tiek izmantots ģenerators, tiek noteiktas tā specifikācijas. Ģeneratorus būtībā iedala kategorijās atkarībā no to izmantošanas jomas, tādējādi nosakot to veiktspēju. Ģeneratorus iedala šādās kategorijās atkarībā no to izmantošanas veida:
- Mājsaimniecība. To jauda ir no 0,7 līdz 25 kW. Parasti šajā kategorijā ietilpst benzīna un dīzeļdegvielas ģeneratori. Izmanto mājsaimniecības ierīču un nelielu elektroiekārtu elektroapgādei, ļoti bieži būvlaukumos. Tos var izmantot arī kā pārnēsājamu enerģijas avotu, ceļojot brīvā dabā;
- Profesionāli. Var izmantot kā pastāvīgu elektroenerģijas avotu pašvaldību iestādēs un nelielos rūpniecības uzņēmumos. Tās jauda nepārsniedz 100 kW;
- Rūpnieciskā. Var izmantot lielās rūpnīcās un ražotnēs, kur nepieciešamas jaudīgas iekārtas. Šādu iekārtu jauda pārsniedz 100 kW, tām ir lieli izmēri, un neapmācītam cilvēkam ir grūti tās apkalpot.
