Ljudje uporabljajo energijo električnega toka na skoraj vseh področjih svojega delovanja. Zdaj si ni lahko predstavljati življenja brez električne energije, ki se s pomočjo posebne opreme pretvori iz mehanske energije. Oglejmo si podrobneje, kako poteka ta proces in kako so urejeni sodobni generatorji.
Vsebina
Pretvarjanje mehanske energije v električno
Vsak generator deluje na principu magnetne indukcije. Najenostavnejši alternator si lahko predstavljamo kot tuljavo, ki se vrti v magnetnem polju. Obstaja tudi varianta, pri kateri tuljava miruje, magnetno polje pa jo samo prečka. Med tem gibanjem nastane izmenični tok. Na tem principu deluje ogromno generatorjev po vsem svetu, združenih v napajalni sistem.
Zasnova in konstrukcija alternatorja
Standardni agregat ima naslednje komponente:
- Okvir, na katerega je pritrjen stator z elektromagnetnimi poli. Izdelan je iz kovine in mora opravljati zaščitno funkcijo vseh elementov stroja.
- Stator, na katerega je pritrjeno navitje.Izdelan je iz feromagnetnega jekla.
- Rotor je gibljivi element, na jedru katerega je navitje, ki ustvarja električni tok.
- Komutacijsko vozlišče, ki odvzema elektriko rotorju. Je sistem premikajočih se prevodnih obročev.
Glede na namen ima generator določene konstrukcijske značilnosti, vendar ima vsaka naprava, ki pretvarja mehansko energijo v električno energijo, dve komponenti:
- Rotor je gibljiv trden kos železa;
- Stator je stacionarni element, ki je izdelan iz železne pločevine. Ima utore, znotraj katerih je nameščen žični navit.
Da bi dobili večjo magnetno indukcijo, mora biti med temi elementi majhna razdalja. Generatorji so zasnovani na naslednji način:
- Z gibljivo armaturo in statičnim magnetnim poljem.
- S stacionarno armaturo in rotacijskim magnetnim poljem.
Danes je oprema z rotacijskimi magnetnimi polji pogostejša, saj je veliko bolj priročno črpati električni tok iz statorja kot iz rotorja. Zasnova alternatorja ima veliko podobnosti z električnim motorjem.
Diagram alternatorja
Kako deluje alternator: v trenutku, ko je ena polovica navitja na enem polu in druga polovica na nasprotnem polu, teče tok skozi tokokrog od najmanjšega do največjega in nazaj.
Razvrstitev in vrste generatorjev
Vse električne generatorje lahko razvrstimo glede na kriterij delovanja in vrsto goriva, iz katerega se proizvaja električna energija. Vse generatorje delimo na enofazne (izhodna napetost 220 voltov, frekvenca 50 Hz) in trifazne (380 voltov, frekvenca 50 Hz), ter po principu delovanja in vrsti goriva, ki se pretvarja v elektriko. Na različnih področjih se lahko uporablja več generatorjev, kar določa njihove tehnične lastnosti.
Po principu delovanja
Delimo med asinhronimi in sinhronimi alternatorji.
Asinhrono
Asinhroni generatorji nimajo natančnega razmerja EMF na hitrost rotorja, vendar tukaj deluje izraz, kot je "zdrs S". Določa to razliko. Vrednost zdrsa je izračunana, tako da še vedno obstaja določen vpliv generatorskih elementov v elektromehanskem procesu indukcijskega motorja.
Sinhrono
Tak generator ima fizično razmerje od rotacijskega gibanja rotorja do frekvence proizvedene električne energije. V takšni napravi je rotor elektromagnet, sestavljen iz jeder, navitij in polov. Stator so tuljave, ki so povezane po principu zvezde in imajo skupno točko - ničlo. V njih nastaja električni tok.
Rotor poganja tuja sila gibljivih elementov (turbin), ki se gibljejo sinhrono. Vzbujanje takega alternatorja je lahko kontaktno ali brezkontaktno.
Glede na vrsto motornega goriva
Oddaljenost od električnega omrežja s prihodom generatorjev ni več ovira za uporabo električnih naprav.
Generator plina
Tu se kot gorivo uporablja plin, pri zgorevanju katerega in proizvaja mehansko energijo, ki jo nato nadomesti električni tok. Prednosti uporabe generatorja plina:
- Varnost za okolje, ker plin pri zgorevanju ne oddaja škodljivih elementov, saj in strupenih produktov razgradnje;
- Z ekonomskega vidika je zelo donosno kuriti poceni plin. V primerjavi z bencinom je veliko cenejši;
- Dovod goriva je avtomatski. Bencin in dizelsko gorivo je treba po potrebi doliti, plinski generator pa je običajno priključen na sistem za oskrbo s plinom;
- Zahvaljujoč avtomatizaciji enota deluje sama, vendar mora biti v ta namen nameščena v topli sobi.
Dizelski generator
To kategorijo sestavljajo predvsem enofazne enote z zmogljivostjo 5 kW. 220 voltov in frekvenca 50 Hz sta standardna za gospodinjske aparate, zato dizelska enota precej dobro opravlja delo s standardno obremenitvijo. Kot lahko ugibate, za delovanje potrebuje dizelsko gorivo. Zakaj se splača izbrati dizelski generator:
- Relativna poceni goriva;
- Avtomatika, ki omogoča samodejni zagon generatorja v primeru izpada električne energije;
- Visoka stopnja požarne varnosti;
- Dolgo časa lahko enota na dizelskem gorivu deluje brez napak;
- Impresivna vzdržljivost - nekateri modeli lahko delujejo skupno 4 leta neprekinjenega delovanja.
Bencinski generator.
Takšne enote so precej povpraševane kot gospodinjska oprema. Kljub dejstvu, da je bencin dražji od plina in dizla, imajo takšni generatorji številne prednosti:
- Majhna velikost z visoko močjo;
- Z njimi je enostavno upravljati: večino modelov je mogoče zagnati ročno, močnejši generatorji pa so opremljeni z zaganjalnikom. Napetost se nastavi za določeno obremenitev s posebnim vijakom;
- V primeru preobremenitve generatorja se samodejno aktivira zaščita;
- Enostavno servisiranje in popravilo;
- Med delovanjem ne povzročajo veliko hrupa;
- Lahko se uporablja tako v zaprtih prostorih kot na prostem, vendar mora biti zaščiten pred vlago.
Glavne aplikacije
Glede na to, kje se električni generator uporablja, se določijo njegove specifikacije. V glavnem odnos generatorja do določene kategorije v smislu uporabe določa njegovo moč. Naslednje sorte opreme so razdeljene glede na področja uporabe:
- Gospodinjstvo. Imajo zmogljivost od 0,7 do 25 kW. Običajno ta kategorija vključuje bencinske in dizelske generatorje. Uporabljajo se za napajanje gospodinjskih aparatov in opreme nizke moči, zelo pogosto na gradbiščih.Uporabljajo se lahko kot prenosni vir energije, ko greste na podeželje;
- Profesionalno. Lahko se uporablja kot stalni vir električne energije v občinskih ustanovah in majhnih industrijskih podjetjih. Njegova zmogljivost ne presega 100 kW;
- Industrijski. Lahko se uporablja v velikih tovarnah in obratih, kjer je potrebna visokozmogljiva oprema. Takšne naprave imajo moč več kot 100 kW, imajo precejšnjo velikost in jih je težko vzdrževati za neusposobljeno osebo.
