Πώς λειτουργεί μια ηλεκτρική γεννήτρια;

Η λειτουργία οποιασδήποτε ηλεκτρικής γεννήτριας είναι να παράγει ένα ηλεκτρικό ρεύμα. Αλλά στην πραγματικότητα, η γεννήτρια δεν παράγει τίποτα, αλλά μετατρέπει μόνο μια μορφή ενέργειας σε άλλη (όπως είναι χαρακτηριστική όλων των ενεργειακών διεργασιών στη φύση). Τις περισσότερες φορές, προφέροντας τη φράση "ηλεκτρική γεννήτρια", εννοούν μια μηχανή που μετατρέπει τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια.

Η μηχανική ενέργεια μπορεί να ληφθεί από το αέριο ή τον ατμό που επεκτείνεται υπό πίεση, από την πτώση του νερού, ή ακόμη και με το χέρι. Σε κάθε περίπτωση, για να δέχεται ηλεκτρική ενέργεια από μια γεννήτρια, πρέπει πρώτα να μεταφέρει αυτή την ενέργεια σε αποδεκτή μορφή, συνήθως σε μηχανική μορφή.

Οι γεννήτριες που λειτουργούν με μηχανική κίνηση είναι η κυρίαρχη μορφή των γεννητριών στον σύγχρονο κόσμο. Οι γεννήτριες αυτές λειτουργούν σε πυρηνικούς και υδροηλεκτρικούς σταθμούς, σε αυτοκίνητα, σε ντίζελ και γεννήτριες βενζίνης, σε ανεμόμυλους, σε δυναμό χεριών κλπ. Ο ατμός, η βενζίνη και ο άνεμος χρησιμεύουν ως πηγές μηχανικής ενέργειας που περιστρέφουν τον ρότορα γεννήτριας.

Ένα παράδειγμα μιας απλής ηλεκτρικής γεννήτριας:

Ένα μαγνητικό πηνίο ή μόνιμοι μαγνήτες στερεώνονται στο ρότορα γεννήτριας. Τα τελευταία χρόνια, οι γεννήτριες έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένες. με μαγνήτες νεοδυμίου στον δρομέα, επειδή οι σύγχρονοι μαγνήτες νεοδυμίου δεν είναι κατώτεροι στα χαρακτηριστικά τους σε μια ισχυρή περιέλιξη μαγνητισμού.

Η αρχή της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας σε μια γεννήτρια βασίζεται στο φαινόμενο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, το οποίο συνίσταται στο γεγονός ότι μια μαγνητική ροή που αλλάζει στο διάστημα προκαλεί ένα ηλεκτρικό πεδίο γύρω από αυτό το χώρο.

Και εάν ένας αγωγός τοποθετηθεί στην περιοχή όπου υπάρχει αυτό το επαγόμενο ηλεκτρικό πεδίο τότε τότε θα προκληθεί EMF (ηλεκτροκινητική δύναμη) (θα προκληθεί) και θα παρατηρηθεί η αντίστοιχη τάση (που μετράται για την τροφοδότηση του φορτίου) μεταξύ των άκρων του αγωγού.

Η μεταβαλλόμενη μαγνητική ροή επιτυγχάνεται στη γεννήτρια μέσω μαγνητών που κινούνται μαζί με τους ρότορες ή τους πόλους μαγνητισμένους με ειδικές περιελίξεις - περιελίξεις μαγνητίσεως. Τα μαγνητικά πηνία λαμβάνουν συνήθως ενέργεια μέσω βούρτσας και δακτυλίων ολίσθησης.

Εφαρμογή γεννήτριας για ηλεκτροδότηση ενός μοντέλου σιδηροδρόμου:

Τα σύρματα στα οποία επάγεται η emf (ηλεκτρική τάση) της γεννήτριας είναι μια περιέλιξη στάτορα, που συνήθως βρίσκεται σε ένα μαγνητικό κύκλωμα στερεωμένο σε ένα σταθερό μέρος μιας ηλεκτρικής μηχανής. Αυτή η περιέλιξη για γεννήτριες διαφορετικών τύπων μπορεί να πραγματοποιηθεί με διάφορους τρόπους.

Σε τριφασικούς εναλλάκτες υιοθετούνται τυλίγματα στάτορα σύμφωνα με ένα τριφασικό σχήμα - τρία μέρη μιας τέτοιας τριφασικής περιέλιξης μπορούν να συνδεθούν με "άστρο" ή "τρίγωνο".

Η σύνδεση με ένα αστέρι επιτρέπει την απόκτηση μιας τάσης μεγαλύτερου μεγέθους από τη γεννήτρια παρά όταν συνδέεται με ένα τρίγωνο. Η διαφορά στις τάσεις θα είναι η ρίζα 3 φορές (περίπου 1,73). Όσο μεγαλύτερη είναι η τάση, τόσο μικρότερο είναι το μέγιστο ρεύμα που μπορεί να ληφθεί από αυτή τη γεννήτρια στο φορτίο.

Η λειτουργία μιας ηλεκτρικής γεννήτριας σε μια μονάδα παραγωγής ενέργειας:

Η ονομαστική ισχύς της γεννήτριας εξαρτάται από διάφορους παράγοντες που καθορίζουν το ονομαστικό ρεύμα και την τάση. Η τάση στους ακροδέκτες εξόδου της γεννήτριας εξαρτάται από το μήκος της περιέλιξης στάτορα (σύρμα), από την ταχύτητα του δρομέα και από την επαγωγή του μαγνητικού πεδίου στους πόλους του. Όσο περισσότερο αυτές οι παράμετροι είναι, τόσο μεγαλύτερη είναι η τάση που λαμβάνεται από τη γεννήτρια στο ρελαντί και κάτω από το φορτίο.

Φορητή γεννήτρια (mini-power station) για αυτόνομη τροφοδοσία:

Το μέγιστο ρεύμα που μπορεί να ληφθεί από τη γεννήτρια θεωρητικά περιορίζεται από το ρεύμα βραχυκυκλώματος.Σχεδόν στην ονομαστική ταχύτητα, εξαρτάται από το πάχος του σύρματος περιέλιξης στάτορα και από τη συνολική μαγνητική ροή του δρομέα.

Εάν η μαγνητική ροή δεν είναι αρκετή, σε ορισμένες περιπτώσεις καταλήγουμε σε αύξηση της ταχύτητας. Αλλά τότε η γεννήτρια πρέπει να είναι εφοδιασμένη με αυτόματο ρυθμιστή τάσης, όπως εφαρμόζεται σε γεννήτριες αυτοκινήτων, οι οποίοι είναι σε θέση να παράγουν ένα ρεύμα αποδεκτό για τη φόρτιση της μπαταρίας σε ευρεία κλίμακα ταχύτητας.

Δείτε επίσης σχετικά με αυτό το θέμα:

Μηχανές Dynamo - οι πρώτες γεννήτριες DC

Τύποι ηλεκτρικών γεννητριών και τις αρχές της δουλειάς τους

Πώς είναι τοποθετημένη και λειτουργεί η γεννήτρια ντίζελ

Η συσκευή της γεννήτριας αυτοκινήτων και τα χαρακτηριστικά της