Urządzenie alternatora

Strukturalnie generator składa się z:

1. Przewodząca rama.
2. Magnesy.

Działa w następujący sposób:

1. Przewodząca rama umieszczony w polu magnetycznym wytworzonym pomiędzy biegunami magnesów. Jego końce są wyposażone w pierścienie ślizgowe, które również mogą się obracać.
2. Korzystanie z elastycznych płyt przewodzących (szczotki), pierścienie są połączone z żarówką.
3. Ramaobracając się w polu magnetycznym, stale przecina bokami magnetyczne linie siły.
4. Ramka przecinająca linie pola magnetycznego powoduje pojawienie się pola elektromagnetycznego i odbiór prądu indukcyjnego.
5. Pod działaniem powstałego prądu indukcyjnego, światło włącza się. Światło świeci tak długo, jak długo rama się obraca.

Jeden pełny obrót ramki wewnątrz pola magnetycznego prowadzi do tego, że powstająca siła elektromotoryczna dwukrotnie zmienia swój kierunek, a jej wartość jest dwukrotna wzrasta do wartości maksymalnej (przewody przechodziły pod biegunami magnesów) i dwukrotnie była równa zero (przewody poruszały się po liniach siły pole magnetyczne).

Taka zmiana pola elektromagnetycznego w procesie ciągłego obrotu ramy powoduje ciągły zamknięty obwód elektryczny sinusoidalny prąd elektryczny o zmiennym kierunku i wielkości, który obecnie nazywa się zmienne.

W nowoczesnej energetyce stosuje się różnego rodzaju alternatory indukcyjne. Ponadto zasada ich działania jest taka sama i opiera się na zasadzie indukcji elektromagnetycznej.

Ogólnie rzecz biorąc, takie urządzenia stanowią dość złożony produkt składający się z drutu miedzianego i dużej liczby materiałów izolacyjnych i konstrukcyjnych.

Urządzenie i zasada działania

Każdy alternator składa się z:

1. DC lub elektromagnesktóry wytwarza pole magnetyczne. W celu uzyskania silnego strumienia magnetycznego w generatorach instalowane są specjalne systemy magnetyczne z dwoma rdzeniami, które są wykonane ze stali elektrotechnicznej.
2. Uzwojenia, w którym występuje zmienna EMF. Uzwojenia wytwarzające pole magnetyczne są umieszczone w specjalnych rowkach jednego rdzenia, a uzwojenia, w których występuje pole elektromagnetyczne, umieszczone są w rowkach drugiego.
3. Do dostarczania napięcia zasilającego i usuwania odbieranego prądu przemiennego, stosowane są pierścienie ślizgowe i szczotki. Te części są wykonane z materiałów przewodzących. Siła prądu w uzwojeniach elektromagnesu, który wytwarza pole magnetyczne, jest znacznie mniejsza niż ta, którą generator podaje do obwodu zewnętrznego, dlatego wygodniej jest usunąć generowane napięcie z uzwojeń stacjonarnych i dostarczać zasilacz małej mocy przez styki ślizgowe Napięcie.

W urządzeniach małej mocy szczotki i pierścienie są używane znacznie rzadziej, ponieważ w ich konstrukcjach można stosować obrotowe magnesy trwałe, które nie wymagają napięcia zasilającego.

Zwykle:

1. Rdzeń wewnętrzny (wirnik) wraz z uzwojeniem obraca się wokół własnej osi.
2. Zewnętrzny rdzeń (stojan) jest nieruchomy.
3. Odstęp między wirnikiem a stojanem musi być ograniczony do minimum - tylko wtedy moc strumienia indukcji magnetycznej jest maksymalna. W tym przypadku pole magnetyczne tworzy magnes nieruchomy, a uzwojenia, w których generowany jest EMF, obracają się.

Jednak w dużych generatorach przemysłowych rdzeń zewnętrzny, który wytwarza pole magnetyczne, obraca się wokół rdzenia wewnętrznego, podczas gdy uzwojenia, w których indukowane jest pole elektromagnetyczne, pozostają nieruchome.

Podczas pracy w uzwojeniu wirnika powstaje pole elektromagnetyczne, którego amplituda jest proporcjonalna do liczby zwojów. Ponadto jest proporcjonalny do amplitudy zmiennego strumienia magnetycznego (przez cewkę).

Zasada działania generatora synchronicznego:

Obszar zastosowań

Nie można sobie wyobrazić codziennego życia ludzkiego społeczeństwa bez prądu przemiennego. Jego szerokie zastosowanie wynika z faktu, że ma ogromną przewagę nad trwałym.

Jednocześnie główną zaletą jest to, że napięcie i siłę prądu przemiennego można łatwo i praktycznie bez strat przekształcać w dość szerokim zakresie.

Szczególnie taka transformacja jest konieczna w przypadku przesyłania energii elektrycznej na duże odległości. Elektryczność ma wielką przewagę nad innymi rodzajami energii.

Może być przesyłany na duże odległości z niskimi stratami i może być łatwo rozprowadzany wśród odbiorców. Ponadto energia elektryczna jest po prostu przekształcana w inne rodzaje energii (światło, ciepło, mechaniczna itp.).

Dlatego alternatory są szeroko stosowane w nowoczesnych warunkach. Za ich pomocą wytwarzana jest energia elektryczna, która jest następnie wykorzystywana we wszystkich gałęziach przemysłu, a także w życiu codziennym i we wszystkich rodzajach transportu.

Klasyfikacja

Ze względu na dużą różnorodność generatorów produkowanych przez przemysł w różnych krajach opracowano dość rozbudowany system ich klasyfikacji.

Tak więc alternatory wyróżniają się:

1. Uprzejmy.
2. Konstrukcje.
3. Droga podniecenia.
4. Liczba faz.
5. Połączenie uzwojenia fazowe.

Generatory prądu przemiennego to:

1. Asynchroniczny. Produkty, w których na wale obrotowym znajdują się rowki przeznaczone do umieszczenia uzwojeń. Generują prądy elektryczne o niewielkich zniekształceniach, których wielkość nie przekracza wartości nominalnej. Produkty tego typu służą do zasilania sprzętu AGD.
2. Synchroniczny. Produkty, w których cewki indukcyjne są umieszczone bezpośrednio na wirniku. Są w stanie dostarczyć prąd o dużej mocy rozruchowej.

Generatory są strukturalnie rozróżniane:

1. Stały wirnik.
2. Stały stojan

Konstrukcje nieruchomego stojana są najczęściej stosowane, ponieważ pierścienie ślizgowe i pływające szczotki nie są już potrzebne.

Metodą wzbudzenia generatory elektryczne to:

1. Niezależnie podekscytowany (napięcie zasilania jest dostarczane do uzwojenia wzbudzenia z oddzielnego źródła prądu stałego).
2. Własna ekscytacja (uzwojenia polowe zasilane są wyprostowanym (stałym) prądem pozyskiwanym z samego generatora).
3. Z uzwojeniami polowymi, które są zasilane z zewnętrznego generatora prądu stałego małej mocy, „siedzącego” z nim na tym samym wale.
4. Podekscytowany magnesem trwałym.

Generatory elektryczne wyróżniają się liczbą faz:

1. Jednofazowy.
2. Dwufazowy.
3. Trójfazowy.

Najbardziej rozpowszechnione są generatory trójfazowe.

Wynika to z obecności pewnych zalet, wśród których należy zwrócić uwagę na możliwość bezproblemowego uzyskania:

1. Obrotowe okrągłe pole magnetyczne, co przyczynia się do opłacalności ich wytwarzania.
2. Zrównoważony system, co znacznie wydłuża żywotność elektrowni.
3. Jednoczesne dwa napięcia robocze (fazowe i liniowe) w jednym systemie.
4. Wysoka wydajność ekonomiczna - znaczne zmniejszenie materiałochłonności kabli energetycznych i transformatorów oraz uproszczenie procesu przesyłu energii elektrycznej na duże odległości.

Generatory trójfazowe różnią się obwodami elektrycznymi do łączenia uzwojeń fazowych.

Zdarza się, że uzwojenia fazowe są połączone:

1. "Gwiazda".
2. "Trójkąt".

Opis obwodów

Aby uzyskać podłączony układ trójfazowy, uzwojenia generatora elektrycznego muszą być połączone ze sobą na jeden z dwóch sposobów:

"Gwiazda"

Połączenie w gwiazdę zapewnia połączenie elektryczne końców wszystkich uzwojeń w jednym punkcie. Punkt połączenia nazywa się „zero”. Dzięki temu połączeniu obciążenie można podłączyć do generatora za pomocą 3 lub 4 przewodów.

Druty wychodzące z początku uzwojeń nazywane są liniowymi, a drut wychodzący z punktu zerowego nazywany jest zerem. Napięcie między przewodami liniowymi nazywa się napięciem liniowym.

Napięcie sieciowe jest 1,73 razy wyższe niż napięcie fazowe.

Napięcie między zerem a dowolnym przewodem linii nazywa się fazą. Napięcia fazowe są sobie równe i są przesunięte względem siebie o kąt równy 120 stopni.

Cechą schematu jest również równość prądy liniowe i fazowe.

Najpopularniejszym połączeniem 4-przewodowym jest połączenie w gwiazdę z przewodem neutralnym. Pozwala to uniknąć asymetrii faz, gdy podłączone jest niesymetryczne obciążenie, na przykład na jednej fazie obciążenie aktywne jest włączone, a na drugiej - pojemnościowe lub bierne. Jednocześnie zapewnione jest bezpieczeństwo dołączonych urządzeń elektrycznych.

"Trójkąt"

Połączenie w trójkąt to szeregowe połączenie uzwojeń generatora trójfazowego: koniec pierwszego uzwojenia jest połączony z początkiem drugiego, jego koniec z początkiem trzeciego, a koniec ostatniego z początkiem pierwszego.

W takim przypadku przewody linii są odchylane od punktów połączenia uzwojeń. W tym przypadku napięcie linii jest równe napięciu fazy, a wartość prądu linii jest 1,73 razy większa od prądu fazy.

Wszystkie powyższe zależności obowiązują tylko przy równomiernym obciążeniu faz. W przypadku nierównomiernego obciążenia faz należy je przeliczyć za pomocą metod analitycznych lub graficznych.

Praktyczne użycie

Generatory indukcyjne znajdują zastosowanie w niemal wszystkich dziedzinach życia człowieka.

Ponadto w każdym przypadku energia obrotowa wału generatora jest wykorzystywana do uzyskania prądu przemiennego.

Dotyczy to:

1. Duże elektrownie wodne, cieplne i jądrowe.
2. Generatory prądu przemysłowego.
3. Agregaty prądotwórcze do użytku domowego.

Generatory zainstalowane w elektrowniach wytwarzają duże ilości energii elektrycznej, która jest następnie przesyłana na duże odległości.

Są opracowywane do konkretnych, wysokospecjalistycznych zadań i reprezentują najbardziej złożone urządzenia, do montażu których konieczne jest budowanie oddzielnych budynków i budowli. Dodatkowo ich pracę wspiera specjalnie zorganizowana infrastruktura.

Generatory przemysłowe służą do dostarczania energii elektrycznej do obiektów, które nie powinny być przerywane.

Ponadto służą do dostarczania energii elektrycznej na place budowy, obozy zmianowe, odległe farmy i platformy wiertnicze zlokalizowane w miejscach, w których montaż stałych linii energetycznych jest niemożliwy lub ekonomicznie uzasadniony niepraktyczny.

Z reguły do ​​pracy używają oleju napędowego, generując prąd przemienny o dużej mocy (220 lub 380 V). Wykorzystuje się do tego generatory synchroniczne, które są w stanie zapewnić działanie urządzeń przemysłowych dużej mocy.

W instalacjach diesla wał generatora jest obracany przez silnik spalinowy (ICE).

Wszystkie części składowe generatora przemysłowego są zamontowane na podwoziu ze stali o wysokiej wytrzymałości, które w razie potrzeby jest instalowane:

1. Izolowany pojemnik.
2. Ruchome podwozie (kołowe, na płozach).

Domowe generatory elektryczne stały się bardzo popularne stosunkowo niedawno.

Służą do elektryfikacji małych domków, domów wiejskich i domków letniskowych, a także pomagają rozwiązać szereg problemów związanych z nieprawidłową obsługą. scentralizowanej sieci energetycznej i są często wykorzystywane jako awaryjne źródła prądu przemiennego we wcześniej zelektryfikowanych obiektach tego typu.

W tego typu urządzeniach do obracania wału generatora stosuje się zarówno benzynowe, jak i wysokoprężne silniki spalinowe. Generują prąd przemienny o małej mocy (od 0,5 do 15 kW) i różnią się:

1. Rentowność.
2. Mały rozmiar.
3. Niski poziom hałasu.

Wybierając alternator domowy, potencjalny konsument powinien zwrócić uwagę na:

1. Typ ICE (benzyna lub olej napędowy).
2. Moc deklarowana w dołączonej dokumentacji.
3. Typ generatora (synchroniczny lub asynchroniczny).
4. Faza.
5. Blok kontrolny.
6. Poziom hałasu.