Mensen gebruiken de energie van elektrische stroom op bijna alle gebieden van hun leven. Elektriciteit, die met behulp van speciale apparatuur uit mechanische energie wordt omgezet, is niet meer weg te denken. Laten we eens nader bekijken hoe dit proces in zijn werk gaat en hoe moderne generatoren zijn opgebouwd.
Inhoud
Omzetting van mechanische energie in elektrische energie
Elke generator werkt volgens het principe van magnetische inductie. De eenvoudigste dynamo kan worden beschouwd als een spoel die draait in een magnetisch veld. Er is ook een variant waarbij de spoel stil blijft staan, maar het magnetisch veld hem alleen kruist. Het is tijdens deze beweging dat wisselstroom wordt opgewekt. Een groot aantal generatoren over de hele wereld werkt volgens dit principe en wordt opgenomen in een stroomvoorzieningssysteem.
Ontwerp en bouw van een alternator
Het standaard stroomaggregaat heeft de volgende onderdelen:
- Een frame waaraan de stator met de elektromagnetische polen is bevestigd. Het is gemaakt van metaal en is bedoeld om de beschermende functie van alle onderdelen van de machine uit te oefenen.
- De stator waaraan de wikkeling is bevestigd. Het is gemaakt van ferromagnetisch staal.
- De rotor is het bewegende element op de kern waarvan de wikkeling is geplaatst die de elektrische stroom opwekt.
- De schakeleenheid die de elektriciteit aan de rotor onttrekt. Het bestaat uit een systeem van beweegbare geleidende ringen.
Afhankelijk van de toepassing heeft de generator bepaalde ontwerpkenmerken, maar er zijn twee componenten die elk apparaat dat mechanische energie in elektriciteit omzet, heeft:
- De rotor is een bewegend stuk ijzer uit één stuk;
- De stator is een stationair element, dat gemaakt is van ijzeren platen. Het heeft gleuven waarin een draadwikkeling wordt geplaatst.
Om een grotere magnetische inductie te verkrijgen, moet er een kleine afstand tussen deze elementen zijn. De generatoren zijn als volgt ontworpen:
- Met bewegend anker en statisch magnetisch veld.
- Met een stilstaand anker en een roterend magnetisch veld.
Tegenwoordig zijn machines met roterende magnetische velden gebruikelijker, omdat het veel handiger is de elektrische stroom aan de stator te onttrekken dan aan de rotor. De constructie van een alternator vertoont veel gelijkenissen met die van een elektrische motor.
Schema van een alternator
Werking van een alternator: Met de ene helft van de wikkeling op de ene pool en de andere helft op de tegenoverliggende pool, vloeit de stroom in een stroomkring van zijn minimum naar zijn maximum en weer terug.
Classificatie en typen generatoren
Alle elektrische generatoren kunnen worden ingedeeld op basis van hun prestatiecriterium en het soort brandstof waaruit de elektriciteit wordt opgewekt. Alle generatoren worden onderverdeeld in eenfasige (spanning 220 volt, frequentie 50 Hz) en driefasige (380 volt, frequentie 50 Hz) generatoren, alsmede naar werkingsprincipe en het soort brandstof dat in elektriciteit wordt omgezet. Generatoren kunnen ook op verschillende gebieden worden gebruikt, hetgeen bepalend is voor hun technische specificaties.
Volgens het werkingsprincipe
Er wordt een onderscheid gemaakt tussen asynchrone en synchrone wisselstroomdynamo's.
Asynchroon
Asynchrone wisselstroomdynamo's hebben geen exacte afhankelijkheid van EMF aan het toerental van de rotor, maar er bestaat een term als "slip S". Het bepaalt dit verschil. De waarde van de slip wordt berekend, zodat er nog enige invloed is van de generatorelementen in het elektromechanische proces van een asynchrone motor.
Synchroon
Dit soort alternator heeft een fysisch verband tussen de draaiende beweging van de rotor en de frequentie van het op te wekken elektrisch vermogen. In dit type toestel is de rotor een elektromagneet bestaande uit kernen, wikkelingen en polen. De stator bestaat uit de spoelen, die in ster geschakeld zijn en een gemeenschappelijk nulpunt hebben. Het is in deze dat de elektrische stroom wordt opgewekt.
De rotor wordt aangedreven door een externe kracht van bewegende elementen (turbines), die synchroon bewegen. De bekrachtiging van een dergelijke wisselstroomdynamo kan contact- of contactloos zijn.
Naar type motorbrandstof
De afstand tot het elektriciteitsnet wordt met de komst van generatoren niet langer een belemmering voor het gebruik van elektrische apparaten.
Gasgestookte generator
Deze generator gebruikt gas als brandstof. Het verbrandingsproces genereert mechanische energie die vervolgens wordt vervangen door elektrische stroom. De voordelen van het gebruik van een gasgenerator:
- Veilig voor het milieu, aangezien er bij de verbranding van gas geen schadelijke elementen, roet of giftige ontledingsproducten vrijkomen;
- Het is economisch zeer voordelig om goedkoop gas te verbranden. In vergelijking met benzine is het aanzienlijk goedkoper;
- De brandstof wordt automatisch toegevoerd. Benzine en diesel moeten naar behoefte worden bijgevuld, terwijl de gasgenerator gewoonlijk wordt aangesloten op de gastoevoer;
- Automatisch laat het toestel zichzelf draaien, maar daarvoor moet het in een warme kamer worden geplaatst.
Dieselgenerator
Deze categorie bestaat hoofdzakelijk uit eenfasige eenheden met een vermogen van 5 kW. 220 volt en een frequentie van 50 Hz zijn standaard voor huishoudelijke apparaten, dus de diesel-eenheid zal de standaardbelasting vrij goed aankunnen. Zoals u wellicht kunt raden, is daar diesel voor nodig. Waarom kiezen voor een dieselgenerator:
- Relatieve goedkoopte van brandstof;
- Automatisch, waardoor de generator automatisch start bij stroomuitval;
- Hoog niveau van brandveiligheid;
- De diesel-aangedreven eenheid is in staat om gedurende een lange periode te werken zonder uit te vallen;
- Indrukwekkende duurzaamheid - sommige modellen zijn in staat om in totaal 4 jaar continu te werken.
Benzinegenerator
Dergelijke toestellen zijn erg in trek als huishoudelijke apparatuur. Ondanks het feit dat benzine duurder is dan gas en diesel, hebben deze generatoren veel sterke punten:
- Kleine afmetingen met hoog vermogen;
- Gebruiksvriendelijk: de meeste modellen kunnen manueel worden gestart, en krachtigere generatoren zijn uitgerust met een starter. De spanning wordt aangepast aan een bepaalde belasting door middel van een speciale schroef;
- Automatische beveiliging in geval van overbelasting;
- Gemakkelijk te onderhouden en te repareren;
- Ze maken niet veel lawaai tijdens de werking;
- Kan zowel binnen als buiten worden gebruikt, maar moet tegen vocht worden beschermd.
Voornaamste toepassingen
Afhankelijk van waar de alternator wordt gebruikt, worden de specificaties ervan bepaald. Generatoren worden in wezen ingedeeld naar gelang van hun toepassingsgebied en dus van hun vermogen. Zij delen generatoren in de volgende categorieën in naar gelang van hun gebruik:
- Huishouden. Ze hebben een vermogen van 0,7 tot 25 kW. Gewoonlijk omvat deze categorie benzine- en dieselgeneratoren. Gebruikt voor de stroomvoorziening van huishoudelijke apparaten en apparatuur met laag stroomverbruik, zeer vaak op bouwplaatsen. Ze kunnen ook worden gebruikt als draagbare stroombron wanneer u buitenshuis reist;
- Professioneel. Kan worden gebruikt als permanente bron van elektriciteit in gemeentelijke instellingen en kleine industriële installaties. Het vermogen bedraagt niet meer dan 100 kW;
- Industrieel. Kan worden gebruikt in grote fabrieken en fabrieken, waar krachtige apparatuur nodig is. Dergelijke toestellen hebben een vermogen van meer dan 100 kW, hebben grote afmetingen en zijn voor ongetrainde personen moeilijk te onderhouden.
