Ľudia využívajú energiu elektrického prúdu takmer vo všetkých oblastiach svojho života. V súčasnosti je ťažké predstaviť si život bez elektriny, ktorá sa pomocou špeciálnych zariadení premieňa z mechanickej energie. Pozrime sa bližšie na to, ako tento proces funguje a ako sú skonštruované moderné generátory.
Obsah
Premena mechanickej energie na elektrickú
Každý generátor funguje na princípe magnetickej indukcie. Najjednoduchší alternátor si možno predstaviť ako cievku, ktorá sa otáča v magnetickom poli. Existuje aj variant, pri ktorom cievka zostáva nehybná, ale magnetické pole ňou iba prechádza. Pri tomto pohybe vzniká striedavý prúd. Na tomto princípe funguje veľké množstvo generátorov na celom svete, ktoré sú začlenené do systému napájania.
Návrh a konštrukcia alternátora
Štandardná elektrocentrála má tieto komponenty:
- Rám, ku ktorému je pripojený stator s elektromagnetickými pólmi. Je vyrobený z kovu a je určený na plnenie ochrannej funkcie všetkých komponentov stroja.
- Stator, ku ktorému je vinutie pripojené. Je vyrobený z feromagnetickej ocele.
- Rotor je pohyblivý prvok, na ktorého jadre je namontované vinutie, ktoré generuje elektrický prúd.
- Spínacia jednotka, ktorá odoberá elektrickú energiu z rotora. Pozostáva zo systému pohyblivých vodivých krúžkov.
V závislosti od použitia má generátor určité konštrukčné vlastnosti, ale každé zariadenie, ktoré premieňa mechanickú energiu na elektrickú, má dva komponenty:
- Rotor je pohyblivý jednodielny kus železa;
- Stator je stacionárny prvok, ktorý je vyrobený zo železných plechov. Má drážky, v ktorých je umiestnené vinutie drôtu.
Aby sa dosiahla väčšia magnetická indukcia, musí byť medzi týmito prvkami malá vzdialenosť. Generátory sú navrhnuté takto:
- S pohyblivou kotvou a statickým magnetickým poľom.
- So stacionárnou kotvou a rotujúcim magnetickým poľom.
V súčasnosti sú bežnejšie stroje s rotujúcimi magnetickými poľami, pretože je oveľa výhodnejšie odvádzať elektrický prúd zo statora ako z rotora. Konštrukcia alternátora je v mnohom podobná konštrukcii elektromotora.
Schéma alternátora
Ako funguje alternátor: Keď je polovica vinutia na jednom póle a druhá polovica na opačnom póle, prúd tečie v obvode od minima po maximum a späť.
Klasifikácia a typy generátorov
Všetky generátory elektrickej energie možno rozdeliť do kategórií podľa kritéria ich výkonu a typu paliva, z ktorého sa elektrická energia vyrába. Všetky generátory sa delia na jednofázové (výstupné napätie 220 V, frekvencia 50 Hz) a trojfázové (380 V, frekvencia 50 Hz), ako aj podľa princípu činnosti a druhu paliva, ktoré sa premieňa na elektrickú energiu. Generátory sa môžu používať v rôznych oblastiach, čo určuje ich technické špecifikácie.
Podľa princípu fungovania
Rozlišujú sa asynchrónne a synchrónne alternátory.
Asynchrónne
Asynchrónne alternátory nemajú presnú závislosť od EMP k otáčkam rotora, ale existuje aj pojem "sklz S". Určuje tento rozdiel. Hodnota sklzu sa vypočíta, takže v elektromechanickom procese asynchrónneho motora stále existuje určitý vplyv prvkov generátora.
Synchrónne
Takýto alternátor má fyzikálny vzťah medzi otáčavým pohybom rotora a frekvenciou elektrického výkonu, ktorý sa má vyrábať. V tomto type zariadenia je rotor elektromagnet pozostávajúci z jadier, vinutí a pólov. Stator sú cievky, ktoré sú zapojené do hviezdy a majú spoločný nulový bod. Práve v nich sa vytvára elektrický prúd.
Rotor je poháňaný cudzou silou pohyblivých prvkov (turbín), ktoré sa pohybujú synchrónne. Budenie takéhoto alternátora môže byť kontaktné alebo bezkontaktné.
Podľa typu motorového paliva
Odľahlosť od elektrickej siete s príchodom generátorov už nie je prekážkou používania elektrických spotrebičov.
Plynové generátory
Tento generátor využíva ako palivo plyn. Pri spaľovaní vzniká mechanická energia, ktorá sa následne nahrádza elektrickým prúdom. Výhody používania plynového generátora:
- Bezpečný pre životné prostredie, pretože plyn pri spaľovaní nevypúšťa žiadne škodlivé prvky, sadze ani toxické produkty rozkladu;
- Spaľovanie lacného plynu je ekonomicky veľmi výhodné. V porovnaní s benzínom je výrazne lacnejší;
- Palivo sa podáva automaticky. Benzín a naftu je potrebné dopĺňať podľa potreby, zatiaľ čo plynový generátor je zvyčajne napojený na prívod plynu;
- Automatika umožňuje, aby sa jednotka spustila sama, ale musí byť umiestnená v teplej miestnosti.
Dieselový generátor
Túto kategóriu tvoria najmä jednofázové jednotky s výkonom 5 kW. 220 V a frekvencia 50 Hz sú štandardné pre domáce spotrebiče, takže dieselová jednotka si celkom dobre poradí so štandardným zaťažením. Ako asi tušíte, vyžaduje si naftu. Prečo sa rozhodnúť pre dieselový generátor:
- Relatívna lacnosť paliva;
- Automatika umožňuje automatické spustenie generátora v prípade výpadku prúdu;
- Vysoká úroveň požiarnej bezpečnosti;
- Jednotka poháňaná naftou je schopná pracovať dlhý čas bez poruchy;
- Pôsobivá životnosť - niektoré modely sú schopné pracovať celkovo 4 roky nepretržitej prevádzky.
Benzínový generátor
Takéto jednotky sú pomerne žiadané ako domáce zariadenia. Napriek tomu, že benzín je drahší ako plyn a nafta, tieto generátory majú mnoho silných stránok:
- Malé rozmery s vysokým výkonom;
- Používateľsky prívetivé: väčšinu modelov možno spustiť ručne a výkonnejšie generátory sú vybavené štartérom. Napätie sa nastavuje pre konkrétnu záťaž pomocou špeciálnej skrutky;
- Automatická ochrana v prípade preťaženia;
- Jednoduchá údržba a oprava;
- Počas prevádzky nevydávajú veľký hluk;
- Môže sa používať v interiéri aj exteriéri, ale mal by sa chrániť pred vlhkosťou.
Hlavné aplikácie
V závislosti od toho, kde sa alternátor používa, sa určujú jeho špecifikácie. Generátory sa v zásade rozdeľujú do kategórií podľa oblasti použitia, a tým sa určuje ich výkon. Generátory sa rozdeľujú do nasledujúcich kategórií podľa ich použitia:
- Domácnosť. Majú výkon od 0,7 do 25 kW. Do tejto kategórie zvyčajne patria benzínové a dieselové generátory. Používa sa na napájanie domácich spotrebičov a malých elektrických zariadení, veľmi často na stavbách. Možno ich použiť aj ako prenosný zdroj energie pri cestovaní v prírode;
- Profesionálne. Môže sa používať ako trvalý zdroj elektrickej energie v komunálnych inštitúciách a malých priemyselných závodoch. Jeho výkon nepresahuje 100 kW;
- Priemyselné. Môže sa používať vo veľkých továrňach a závodoch, kde sa vyžaduje výkonné zariadenie. Takéto jednotky majú výkon viac ako 100 kW, majú veľké rozmery a ich údržba je pre nevyškolenú osobu náročná.
