ממה מורכב הגנרטור: מעגל ועיקרון הפעולה של התקן AC

במשך יותר ממאה שנה, האנושות משתמשת בחשמל בכל תחומי הפעילות. בלי זה, פשוט אי אפשר לדמיין חיים נורמליים. בעזרת מכונות מיוחדות, אנרגיה מכנית מומרת לזרם חילופין או ישר. כדי להבין טוב יותר איך זה קורה, צריך להבין ממה מורכב הגנרטור וכיצד הוא פועל.

המרת אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית

בליבו של כל גנרטור טמון העיקרון של אינדוקציה מגנטית. המכוניות החשמליות הראשונות הופיעו במחצית השנייה של המאה ה-19. הממציאים שלהם היו מייקל פאראדיי והיפוליט פיקסי. בשנת 1886 התקיימה הדגמה פומבית של אלטרנטור, מכשיר המסוגל להפיק זרם מתנועה מכנית.

האלטרנטור התלת פאזי הראשון פותח על ידי האזרח הרוסי דוליבו-דוברובולסקי. ב-1903 הוא גם בנה את תחנת הכוח התעשייתית הראשונה על פני כדור הארץ, שהפכה למקור כוח למעלית.

המעגל הפשוט ביותר עבור אלטרנטור הוא סליל תיל המסתובב בשדה מגנטי. האלטרנטיבה היא כאשר הסליל נשאר ללא תנועה וחוצה אותו שדה מגנטי. בשני המקרים תיווצר אנרגיה חשמלית. בזמן שהתנועה נמשכת, נוצר זרם חילופין במוליך. גנרטורים משמשים לייצור זרם בכל רחבי העולם. הם חלק ממערכת אספקת החשמל העולמית של העולם.

עיצוב אלטרנטור

אופן פעולתו של הגנרטור תלוי במטרתו, וייתכנו שינויים שונים. אבל ישנם שני מרכיבים עיקריים:

1. הרוטור הוא אלמנט נע העשוי מברזל מוצק.
2. הסטטור נייח, הוא מורכב מיריעות ברזל מבודדות. בפנים, יש לו חריצים שבהם עובר פיתול החוט.

כדי להשיג את צפיפות השטף המגנטי הגבוהה ביותר, המרחק בין חלקים אלה של היחידה צריך להיות קטן ככל האפשר. מתפתלת העירור על הרוטור מוזנת דרך מערכת המברשות.

ישנם שני סוגי בנייה:

• עם אבזור מסתובב ושדה מגנטי נייח;
• השדה המגנטי מסתובב, אבל האבזור נשאר במקומו.

המכונות הנפוצות ביותר הן מכונות עם קטבים מגנטיים נעים. הרבה יותר נוח לשאוב חשמל מהסטטור מאשר מהרוטור. באופן כללי, גנרטור בנוי באותו אופן כמו מנוע חשמלי.

סיווג וסוגי יחידות

ליחידות להמרת אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית יש עיצוב דומה. הם יכולים להיות שונים בעיקרון הפעולה של הגנרטור ופיתול השדה:

• עירור עצמאי מגיע מסוללה;
• המקור הוא מחולל זרם ישר;
• מקור העירור ממוקם על אותו פיר כמו הראשי;
• עירור עצמי על ידי זרם מתוקן;
• ממגנטים קבועים.

לפי עיצוב:

• מוטות בולטים;
• לא באה לידי ביטוי.

בשיטת חיבור הפיתולים:

• מערכת טסלה;
• כוכב;
• משולש;
• סלאב.

בהתאם למספר השלבים:

• שלב בודד;
• דו-פאזי;
• תלת פאזי.

יחידות DC מתוכננות כך שהמנגנון להסרת אנרגיה מורכב משתי חצאי טבעות מבודדות, שכל אחת מהן מקבלת מטען בפוטנציאל מסוים. במוצא מתקבל זרם פועם בכיוון אחד.

לגנרטורים סינכרוניים יש אבזור עם פיתול המסופק בזרם ישר. על ידי התאמת ערכו, ניתן לשנות את עוצמת השדה המגנטי ולשלוט במתח המוצא. באסינכרוני, אין סלילה, במקום זאת נעשה שימוש באפקט המגנטיזציה.

תחומי יישום עיקריים

כדאי לזכור שהחשמל הרגיל בשקעים מגיע מעבודתם של אלטרנטורים ענקיים בתחנות כוח תרמיות. היקף המכונות החשמליות הללו כולל את כל סוגי הפעילויות האנושיות:

• משמש כמקור גיבוי לאנרגיה במתקנים שבהם אין לאפשר הפסקות חשמל;
• בלתי ניתן להחלפה במקומות שבהם אין קווי מתח;
• רוב כלי הרכב מצוידים בגנרטור, הוא מייצר חשמל עבור הרשת המשולבת;
• אספקת חשמל ליחידות הידרוליזה;
• תַעֲשִׂיָה;
• בתחנות כוח גרעיניות והידרואלקטריות.

לאחרונה, מכשירי חשמל ביתיים לייצור חשמל צוברים יותר ויותר פופולריות. הם קומפקטיים בגודלם וצריכת דלק נמוכה. הם יכולים לפעול על בנזין ודיזל. הם משמשים בתנאי שטח, בארץ או כספק חירום.

המצאת שיטה להפקת חשמל מתנועה מכנית הייתה בעלת משמעות עידנית להתפתחות הציוויליזציה המודרנית. העולם סביבנו מלא בתעלומות, שהתשובות עליהן אינן ידועות, אבל, אולי, ממתינות לאנשים גילויים חשובים אחרים שיכולים לשנות את חייהם.