Människor använder den elektriska energin i nästan alla delar av sitt liv. Det är numera svårt att föreställa sig ett liv utan elektricitet, som omvandlas från mekanisk energi med hjälp av specialutrustning. Låt oss ta en närmare titt på hur denna process fungerar och hur moderna generatorer är konstruerade.
Innehåll
Omvandling av mekanisk energi till elektrisk energi
Alla generatorer fungerar enligt principen om magnetisk induktion. Den enklaste generatorn kan ses som en spole som roterar i ett magnetfält. Det finns också en variant där spolen är stationär, men magnetfältet bara korsar den. Det är under denna rörelse som växelströmmen genereras. Ett stort antal generatorer runt om i världen fungerar enligt denna princip och ingår i ett strömförsörjningssystem.
Design och konstruktion av en generator
Standardaggregatet har följande komponenter:
- En ram som statorn med de elektromagnetiska polerna är fäst vid. Den är tillverkad av metall och är avsedd att utföra skyddsfunktionen för alla maskinens komponenter.
- Statorn som lindningen är fäst vid. Den är tillverkad av ferromagnetiskt stål.
- Rotorn är det rörliga element på vars kärna lindningen som genererar den elektriska strömmen är placerad.
- Den kopplingsenhet som tar ut elektriciteten från rotorn. Den består av ett system av rörliga ledande ringar.
Beroende på användningsområdet har generatorn vissa egenskaper, men det finns två komponenter som alla enheter som omvandlar mekanisk energi till elektricitet har:
- Rotorn är en rörlig järnbit i ett stycke;
- Statorn är ett stationärt element som är tillverkat av järnplåt. Den har slitsar i vilka en trådlindning placeras.
För att uppnå större magnetisk induktion måste det finnas ett litet avstånd mellan dessa element. Generatorerna är utformade på följande sätt:
- Med rörlig armatur och statiskt magnetfält.
- Med en stationär armatur och ett roterande magnetfält.
Numera är maskiner med roterande magnetfält vanligare, eftersom det är mycket bekvämare att dra elektrisk ström från statorn än från rotorn. Konstruktionen av en generator har många likheter med en elmotor.
Diagram över en generator
Hur en generator fungerar: Med ena halvan av lindningen på den ena polen och den andra halvan på den motsatta polen, flyter strömmen i en krets från minimum till maximum och tillbaka igen.
Klassificering och typer av generatorer
Alla elektriska generatorer kan delas in i olika kategorier beroende på deras prestanda och vilken typ av bränsle som används för att generera el. Alla generatorer delas in i enfasiga (spänning 220 volt, frekvens 50 Hz) och trefasiga (380 volt, frekvens 50 Hz), samt efter driftsprincip och typ av bränsle som omvandlas till elektricitet. Generatorerna kan också användas inom olika områden, vilket bestämmer deras tekniska specifikationer.
Enligt funktionsprincipen
Man skiljer mellan asynkrona och synkrona generatorer.
Asynkrona
Asynkrona generatorer har inte ett exakt beroende av EMF till rotorns hastighet, men det finns en term som kallas "slip S". Det är den som avgör denna skillnad. Värdet på glidningen beräknas, så det finns fortfarande ett visst inflytande från generatorelementen i den elektromekaniska processen för en asynkronmotor.
Synkron
En sådan generator har ett fysiskt samband mellan rotorns roterande rörelse och frekvensen för den elektriska effekt som ska genereras. I denna typ av anordning är rotorn en elektromagnet som består av kärnor, lindningar och poler. Statorn består av spolarna som är stjärnkopplade och har en gemensam nollpunkt. Det är i dessa som den elektriska strömmen genereras.
Rotorn drivs av en yttre kraft från rörliga element (turbiner) som rör sig synkront. En sådan generator kan exciteras antingen med eller utan kontakt.
Enligt typ av motorbränsle
Att vara avlägset från elnätet är i och med generatorer inte längre ett hinder för användningen av elektriska apparater.
Gaseldad generator
Denna generator använder gas som bränsle. Förbränningsprocessen genererar mekanisk energi som sedan ersätts av elektrisk ström. Fördelarna med att använda en gasgenerator:
- Säker för miljön eftersom gasen inte avger några skadliga ämnen, sot eller giftiga nedbrytningsprodukter vid förbränning;
- Det är ekonomiskt mycket fördelaktigt att elda billig gas. Jämfört med bensin är den betydligt billigare;
- Bränslet tillförs automatiskt. Bensin och diesel måste fyllas på vid behov, medan gasgeneratorn vanligtvis är ansluten till gasnätet;
- Automatics får enheten att köra av sig själv, men den måste placeras i ett varmt rum för att göra det.
Dieselgenerator
Denna kategori består huvudsakligen av enfasaggregat med en kapacitet på 5 kW. 220 volt och en frekvens på 50 Hz är standard för hushållsapparater, så dieselaggregatet klarar standardbelastningen ganska bra. Som du kanske kan gissa krävs det dieselbränsle. Varför välja en dieselgenerator?
- Relativt billigt bränsle;
- Automatik som gör att generatorn startar automatiskt vid strömavbrott;
- Hög brandsäkerhet;
- Den dieseldrivna enheten kan fungera under lång tid utan att det uppstår fel;
- Imponerande hållbarhet - vissa modeller kan arbeta i sammanlagt 4 år i kontinuerlig drift.
Bensingenerator
Sådana enheter är mycket efterfrågade som hushållsutrustning. Trots att bensin är dyrare än gas och diesel har dessa generatorer många fördelar:
- Små dimensioner med hög effekt;
- Användarvänligt: De flesta modeller kan startas manuellt, och kraftfullare generatorer är utrustade med en startmotor. Spänningen justeras för en viss belastning med hjälp av en särskild skruv;
- Automatiskt skydd vid överbelastning;
- Lätt att underhålla och reparera;
- De gör inte mycket buller under drift;
- Kan användas både inomhus och utomhus, men bör skyddas mot fukt.
Huvudsakliga användningsområden
Beroende på var generatorn används bestäms dess specifikationer. Generatorer kategoriseras i huvudsak efter deras användningsområde och därmed efter deras prestanda. De delar in generatorer i följande kategorier beroende på hur de används:
- Hushåll. De har en effekt från 0,7 till 25 kW. Vanligtvis ingår bensin- och dieselgeneratorer i denna kategori. Används för strömförsörjning av hushållsapparater och utrustning med låg effekt, mycket ofta på byggarbetsplatser. De kan också användas som en bärbar strömkälla när du reser utomhus;
- Professionell. Kan användas som en permanent elkälla i kommunala institutioner och små industrianläggningar. Dess kapacitet överstiger inte 100 kW;
- Industriell. Kan användas i stora fabriker och anläggningar där det krävs kraftfull utrustning. Sådana enheter har en effekt på mer än 100 kW, är stora och svåra att underhålla för en otränad person.
