Oamenii folosesc energia curentului electric în aproape toate sferele vieții lor. În prezent, este dificil să ne imaginăm viața fără electricitate, care este transformată din energie mecanică cu ajutorul unor echipamente speciale. Să aruncăm o privire mai atentă la modul în care funcționează acest proces și la modul în care sunt construite generatoarele moderne.
Cuprins
Transformarea energiei mecanice în energie electrică
Orice generator funcționează pe principiul inducției magnetice. Cel mai simplu alternator poate fi considerat ca o bobină care se rotește într-un câmp magnetic. Există, de asemenea, o variantă în care bobina rămâne staționară, dar câmpul magnetic doar o traversează. În timpul acestei mișcări este generat curentul alternativ. Un număr mare de generatoare din întreaga lume funcționează pe acest principiu și sunt încorporate într-un sistem de alimentare cu energie electrică.
Proiectarea și construcția unui alternator
Grupul electrogenerator standard are următoarele componente:
- Un cadru pe care este fixat statorul cu polii electromagnetici. Este confecționat din metal și este destinat să îndeplinească funcția de protecție a tuturor componentelor mașinii.
- Statorul la care este atașată înfășurarea. Acesta este fabricat din oțel feromagnetic.
- Rotorul este elementul mobil pe al cărui miez se află înfășurarea care generează curentul electric.
- Unitatea de comutare care extrage energia electrică din rotor. Acesta constă într-un sistem de inele conductoare mobile.
În funcție de aplicație, generatorul are anumite caracteristici de proiectare, dar există două componente pe care le are orice dispozitiv care transformă energia mecanică în energie electrică:
- Rotorul este o piesă de fier mobilă dintr-o singură bucată;
- Statorul este un element staționar, care este realizat din foi de fier. Acesta are fante în interiorul cărora este plasată o înfășurare de sârmă.
Pentru a obține o inducție magnetică mai mare, trebuie să existe o distanță mică între aceste elemente. Generatoarele sunt proiectate după cum urmează:
- Cu armătură mobilă și câmp magnetic static.
- Cu o armătură staționară și un câmp magnetic rotativ.
În zilele noastre, mașinile cu câmpuri magnetice rotative sunt mai frecvente, deoarece este mult mai convenabil să tragem curentul electric din stator decât din rotor. Construcția unui alternator are multe asemănări cu cea a unui motor electric.
Diagrama unui alternator
Cum funcționează un alternator: Cu o jumătate de înfășurare pe un pol și cealaltă jumătate pe polul opus, curentul circulă într-un circuit de la minim la maxim și invers.
Clasificarea și tipurile de generatoare
Toate generatoarele electrice pot fi clasificate în funcție de criteriul lor de performanță și de tipul de combustibil din care este generată energia electrică. Toate generatoarele sunt împărțite în monofazate (tensiune de ieșire 220 volți, frecvență 50 Hz) și trifazate (380 volți, frecvență 50 Hz), precum și în funcție de principiul de funcționare și de tipul de combustibil care este transformat în energie electrică. În plus, generatoarele pot fi utilizate în diferite domenii, ceea ce determină specificațiile tehnice ale acestora.
În conformitate cu principiul de funcționare
Se face o distincție între alternatoarele asincrone și cele sincrone.
Asincronă
Alternatoarele asincrone nu au o dependență exactă față de CEM la turația rotorului, dar există un termen numit "alunecare S". Ea determină această diferență. Valoarea alunecării este calculată, astfel încât există încă o anumită influență a elementelor generatorului în procesul electromecanic al unui motor asincron.
Sincronă
Un astfel de alternator are o relație fizică între mișcarea de rotație a rotorului și frecvența energiei electrice care urmează să fie generată. În acest tip de dispozitiv, rotorul este un electromagnet format din miezuri, înfășurări și poli. Statorul este format din bobinele care sunt conectate în formă de stea și care au un punct zero comun. În acestea este generat curentul electric.
Rotorul este acționat de o forță exterioară de elemente mobile (turbine), care se deplasează în mod sincron. Excitația unui astfel de alternator poate fi cu sau fără contact.
În funcție de tipul de combustibil pentru motor
Distanța față de rețeaua electrică, odată cu apariția generatoarelor, nu mai reprezintă o barieră în calea utilizării aparatelor electrice.
Generator pe gaz
Acest generator utilizează gazul ca și combustibil. Procesul de combustie generează energie mecanică, care este apoi înlocuită cu curent electric. Avantajele utilizării unui generator pe gaz:
- Sigur pentru mediu, deoarece gazul nu emite elemente nocive, funingine sau produse toxice de descompunere atunci când este ars;
- Din punct de vedere economic, este foarte avantajos să arzi gaz ieftin. În comparație cu benzina, este considerabil mai ieftin;
- Alimentarea cu combustibil se face automat. Benzina și motorina trebuie să fie reumplute la nevoie, în timp ce generatorul pe gaz este de obicei conectat la rețeaua de alimentare cu gaz;
- Sistemul automat face ca aparatul să funcționeze singur, dar trebuie să fie plasat într-o cameră caldă pentru a face acest lucru.
Generator diesel
Această categorie este formată în principal din unități monofazate cu o capacitate de 5 kW. 220 de volți și o frecvență de 50 Hz sunt standard pentru aparatele de uz casnic, astfel încât unitatea diesel va face față destul de bine sarcinii standard. După cum ați putea ghici, este nevoie de motorină. De ce să optați pentru un generator diesel:
- ieftinirea relativă a combustibilului;
- Automate care permit pornirea automată a generatorului în cazul unei pene de curent;
- Nivel ridicat de securitate la incendiu;
- Unitatea alimentată cu motorină este capabilă să funcționeze pentru o perioadă lungă de timp fără defecțiuni;
- Durabilitate impresionantă - unele modele sunt capabile să lucreze un total de 4 ani de funcționare continuă.
Generator de benzină
Astfel de unități sunt destul de solicitate ca echipamente casnice. În ciuda faptului că benzina este mai scumpă decât gazul și motorina, aceste generatoare au multe puncte forte:
- Dimensiuni mici cu putere mare;
- Ușor de utilizat: majoritatea modelelor pot fi pornite manual, iar generatoarele mai puternice sunt echipate cu un demaror. Tensiunea este reglată pentru o anumită sarcină cu ajutorul unui șurub special;
- Protecție automată în caz de supraîncărcare;
- Ușor de întreținut și reparat;
- Acestea nu fac mult zgomot în timpul funcționării;
- Poate fi utilizat atât în interior, cât și în exterior, dar trebuie protejat de umiditate.
Principalele aplicații
În funcție de locul în care este utilizat alternatorul, se stabilesc specificațiile acestuia. Generatoarele sunt clasificate, în esență, în funcție de domeniul lor de utilizare și, astfel, de performanța lor. Acestea împart generatoarele în următoarele categorii, în funcție de utilizarea lor:
- Gospodărie. Acestea au o putere cuprinsă între 0,7 și 25 kW. De obicei, această categorie include generatoare pe benzină și diesel. Folosit pentru alimentarea cu energie a aparatelor de uz casnic și a echipamentelor electrice mici, foarte des pe șantierele de construcții. De asemenea, acestea pot fi utilizate ca sursă de energie portabilă atunci când călătoriți în aer liber;
- Profesional. Poate fi utilizat ca sursă permanentă de energie electrică în instituțiile municipale și în instalațiile industriale mici. Capacitatea sa nu depășește 100 kW;
- Industrial. Poate fi utilizat în fabrici și uzine mari, unde sunt necesare echipamente de mare putere. Astfel de unități au o putere mai mare de 100 kW, au dimensiuni mari și sunt greu de întreținut de către o persoană neinstruită.
