Elektros srovės energiją žmonės naudoja beveik visose gyvenimo srityse. Dabar jau sunku įsivaizduoti gyvenimą be elektros energijos, kuri iš mechaninės energijos paverčiama specialia įranga. Pažvelkime iš arčiau, kaip šis procesas vyksta ir kaip sukonstruoti šiuolaikiniai generatoriai.
Turinys
Mechaninės energijos pavertimas elektros energija
Kiekvienas generatorius veikia magnetinės indukcijos principu. Paprasčiausią generatorių galima įsivaizduoti kaip magnetiniame lauke besisukančią ritę. Taip pat yra variantas, kai ritė nejuda, o magnetinis laukas ją tik kerta. Šio judėjimo metu susidaro kintamoji srovė. Šiuo principu veikia daugybė generatorių visame pasaulyje, kurie yra įtraukti į elektros energijos tiekimo sistemą.
Alternatoriaus projektavimas ir gamyba
Standartinį generatorių sudaro šie komponentai:
- Rėmas, prie kurio pritvirtintas statorius su elektromagnetiniais poliais. Ji pagaminta iš metalo ir skirta visų mašinos komponentų apsauginei funkcijai atlikti.
- Statorius, prie kurio pritvirtinta apvija. Jis pagamintas iš feromagnetinio plieno.
- Rotorius yra judantis elementas, ant kurio šerdies uždėta elektros srovę generuojanti apvija.
- Perjungimo įrenginys, kuris atima elektros energiją iš rotoriaus. Jį sudaro judančių laidžiųjų žiedų sistema.
Priklausomai nuo paskirties, generatorius turi tam tikrų konstrukcinių ypatybių, tačiau yra du komponentai, kuriuos turi bet kuris mechaninę energiją į elektros energiją verčiantis įrenginys:
- Rotorius yra judantis vientisas geležies gabalas;
- Statorius yra stacionarus elementas, pagamintas iš geležies lakštų. Jame yra lizdai, į kuriuos įstatoma vielos apvija.
Norint gauti didesnę magnetinę indukciją, tarp šių elementų turi būti nedidelis atstumas. Generatoriai suprojektuoti taip:
- Su judančia armatūra ir statiniu magnetiniu lauku.
- Su nejudančia armatūra ir besisukančiu magnetiniu lauku.
Šiuo metu dažniau naudojamos mašinos su besisukančiais magnetiniais laukais, nes elektros srovę daug patogiau imti iš statoriaus nei iš rotoriaus. Alternatoriaus konstrukcija yra labai panaši į elektros variklio konstrukciją.
Alternatoriaus schema
Kaip veikia generatoriai: kai pusė apvijos yra viename poliuje, o kita pusė - priešingame poliuje, srovė teka grandine nuo mažiausios iki didžiausios ir atgal.
Generatorių klasifikacija ir tipai
Visus elektros generatorius galima suskirstyti į kategorijas pagal jų našumo kriterijų ir kuro, iš kurio gaminama elektros energija, rūšį. Visi generatoriai skirstomi į vienfazius (išėjimo įtampa 220 V, dažnis 50 Hz) ir trifazius (380 V, dažnis 50 Hz), taip pat pagal veikimo principą ir kuro, kuris paverčiamas elektra, rūšį. Be to, generatoriai gali būti naudojami įvairiose srityse, o tai lemia jų technines specifikacijas.
Pagal veikimo principą
Skiriami asinchroniniai ir sinchroniniai generatoriai.
Asinchroninis
Asinchroniniai generatoriai neturi tikslios priklausomybės nuo EMP su rotoriaus sūkių dažniu, tačiau yra toks terminas kaip "slydimas S". Tai lemia šį skirtumą. Slydimo vertė apskaičiuojama, todėl asinchroninio variklio elektromechaniniam procesui vis dar yra tam tikra generatoriaus elementų įtaka.
Sinchroninis
Toks generatoriaus rotoriaus sukamasis judesys fiziškai susijęs su generuojamos elektros energijos dažniu. Šio tipo įrenginyje rotorius yra elektromagnetas, sudarytas iš šerdžių, apvijų ir polių. Statorius - tai ritės, sujungtos žvaigžde ir turinčios bendrą nulinį tašką. Būtent juose susidaro elektros srovė.
Rotorių varo sinchroniškai judančių elementų (turbinų), kurie juda sinchroniškai, išorinė jėga. Tokio generatoriaus žadinimas gali būti kontaktinis arba bekontaktis.
Pagal variklio degalų rūšį
Atsiradus generatoriams, atokumas nuo elektros tinklo nebėra kliūtis naudoti elektros prietaisus.
Dujomis kūrenamas generatorius
Šiame generatoriuje kaip kuras naudojamos dujos. Degimo proceso metu sukuriama mechaninė energija, kuri vėliau pakeičiama elektros srove. Dujų generatoriaus naudojimo privalumai:
- Saugios aplinkai, nes degdamos dujos neišskiria jokių kenksmingų elementų, suodžių ar toksiškų skilimo produktų;
- Deginti pigias dujas ekonomiškai labai naudinga. Palyginti su benzinu, jis yra gerokai pigesnis;
- Degalai tiekiami automatiškai. Benziną ir dyzeliną reikia pildyti pagal poreikį, o dujų generatorius paprastai prijungiamas prie dujų tiekimo tinklo;
- Automatikos dėka įrenginys veikia pats, tačiau tam jis turi būti pastatytas šiltoje patalpoje.
Dyzelinis generatorius
Šią kategoriją daugiausia sudaro 5 kW galios vienfaziai įrenginiai. 220 V ir 50 Hz dažnis yra standartiniai buitinių prietaisų parametrai, todėl dyzelinis įrenginys puikiai susitvarkys su standartine apkrova. Kaip galite numanyti, tam reikia dyzelinių degalų. Kodėl verta rinktis dyzelinį generatorių:
- Santykinis degalų pigumas;
- Automatika, leidžianti generatoriui automatiškai įsijungti sutrikus elektros energijos tiekimui;
- Aukštas priešgaisrinės saugos lygis;
- Dyzelinu varomas įrenginys gali veikti ilgą laiką be gedimų;
- Įspūdingas ilgaamžiškumas - kai kurie modeliai iš viso gali veikti 4 metus nepertraukiamo veikimo.
Benzininis generatorius
Tokie įrenginiai yra gana paklausūs kaip buitinė įranga. Nepaisant to, kad benzinas yra brangesnis už dujas ir dyzeliną, šie generatoriai turi daug privalumų:
- Maži matmenys ir didelė galia;
- Patogu naudoti: daugumą modelių galima paleisti rankiniu būdu, o galingesniuose generatoriuose yra starteris. Įtampa konkrečiai apkrovai reguliuojama specialiu varžtu;
- Automatinė apsauga perkrovos atveju;
- Lengvai prižiūrimas ir remontuojamas;
- Dirbdami jie nekelia didelio triukšmo;
- Galima naudoti ir patalpose, ir lauke, tačiau reikia saugoti nuo drėgmės.
Pagrindinės programos
Priklausomai nuo to, kur naudojamas generatoriaus generatorius, nustatomos jo specifikacijos. Generatoriai iš esmės skirstomi į kategorijas pagal jų naudojimo sritį ir taip nustatomas jų našumas. Pagal paskirtį generatoriai skirstomi į šias kategorijas:
- Namų ūkis. Jų galia - nuo 0,7 iki 25 kW. Paprastai šiai kategorijai priskiriami benzininiai ir dyzeliniai generatoriai. Naudojamas buitinių prietaisų ir mažos galios įrenginių maitinimui, labai dažnai statybvietėse. Juos taip pat galima naudoti kaip nešiojamąjį energijos šaltinį keliaujant lauke;
- Profesionalus. Gali būti naudojamas kaip nuolatinis elektros energijos šaltinis savivaldybių įstaigose ir nedidelėse pramonės įmonėse. Jo galia neviršija 100 kW;
- Pramoniniai. Galima naudoti didelėse gamyklose ir gamyklose, kur reikalinga didelės galios įranga. Tokių įrenginių galia viršija 100 kW, jie yra didelių matmenų ir juos sunku prižiūrėti nekvalifikuotam asmeniui.
