Kuinka sähkögeneraattori toimii?

Minkä tahansa sähkögeneraattorin tehtävänä on tuottaa sähkövirta. Mutta itse asiassa generaattori ei tuota mitään, vaan muuntaa vain yhden energian muodon toiseksi (kuten kaikille luonnon energiaprosesseille on ominaista). Useimmiten, ääntämällä lause ”sähkögeneraattori”, he tarkoittavat konetta, joka muuntaa mekaanisen energian sähköenergiaksi.

Mekaanista energiaa voidaan saada paineen alaisena kasvavasta kaasusta tai höyrystä, pudottavasta vedestä tai jopa käsin. Joka tapauksessa sähköenergian vastaanottamiseksi generaattorilta on ensin siirrettävä tämä energia hyväksyttävässä muodossa, useimmiten mekaanisessa muodossa.

Mekaanisella käytöllä toimivat generaattorit ovat hallitseva generaattorien muoto nykymaailmassa. Tällaiset generaattorit toimivat ydin- ja vesivoimalaitoksissa, autoissa, diesel- ja bensiinigeneraattoreissa, tuulimyllyissä, käsidynomissa jne. Höyry, bensiini ja tuuli toimivat mekaanisen energian lähteinä, jotka pyörittävät generaattorin roottoria.

Esimerkki yksinkertaisesta sähkögeneraattorista:

Magnetoiva kela tai kestomagneetit kiinnitetään generaattorin roottoriin. Viime vuosina generaattorit ovat yleistyneet. neodyymimagneeteilla , koska nykyaikaiset neodyymimagneetit eivät ole ominaisuuksissaan heikompia kuin voimakas magnetointikäämi.

Sähköenergian generoinnin periaate generaattorissa perustuu sähkömagneettisen induktion ilmiöön, joka muodostuu siitä, että avaruudessa muuttuva magneettinen vuoto indusoi sähkökentän tämän tilan ympärille.

Ja jos johdin sijoitetaan alueelle, jolla tämä indusoitu sähkökenttä on, niin siinä indusoidaan EMF (sähkömoottorivoima) (se indusoidaan), ja vastaava jännite voidaan havaita (mitata, käyttää kuorman syöttämiseen) johtimen päiden välillä.

Muuttuva magneettinen virta saadaan generaattorissa magneettien avulla, jotka liikkuvat yhdessä roottorin tai napakorvakkeiden kanssa, jotka on magnetoitu erityisillä käämityksillä - magnetointikäämityksillä. Magnetointikäämit saavat virtaa yleensä harjojen ja liukurenkojen kautta.

Generaattorin käyttö rautatiemallin sähköistämiseen:

Johdot, joissa generaattorin emf (sähköjännite) indusoidaan, ovat staattorikäämiä, jotka yleensä sijaitsevat magneettipiirissä, joka on kiinnitetty sähkökoneen kiinteään osaan. Tämä käämitys erityyppisille generaattoreille voidaan suorittaa monin tavoin.

Kolmivaiheisissa vaihtovirtageneraattoreissa otetaan käyttöön kolmivaihekaavion mukaiset staattorikäämitykset - sellaisen kolmivaihekäämin kolme osaa voidaan yhdistää "tähti" tai "kolmio".

Tähtien välinen kytkentä mahdollistaa generaattorista suuremman jännitteen saamisen kuin kolmiolla kytkettäessä. Jännitysero on 3-kertainen juuri (noin 1,73). Mitä suurempi jännite, sitä pienempi maksimivirta voidaan saada tältä generaattorilta kuormituksella.

Sähkögeneraattorin käyttö voimalaitoksessa:

Generaattorin nimellisteho riippuu useista tekijöistä, jotka määräävät generaattorin nimellisvirran ja -jännitteen. Jännite generaattorin lähtöliittimissä riippuu staattorin käämityksen (langan) pituudesta, roottorin nopeudesta ja magneettikentän induktiosta napoillaan. Mitä enemmän nämä parametrit ovat, sitä suurempi jännite saadaan generaattorilta tyhjäkäynnillä ja kuormitettuna.

Kannettava generaattori (minivoimalaitos) itsenäiseen virtalähteeseen:

Suurin virta, joka voidaan saada generaattorilta, on teoreettisesti rajoitettu sen oikosulkuvirralla.Lähes nimellisnopeudella se riippuu staattorin käämityslangan paksuudesta ja roottorin kokonaismagneettisesta virtauksesta.

Jos magneettinen virta ei riitä, turvaudutaan joissain tapauksissa nopeuden lisääntymiseen. Mutta sitten generaattori on varustettava automaattisella jännitesäätimellä, kuten on toteutettu autogeneraattoreissa, jotka kykenevät tuottamaan akun lataamiseksi hyväksyttävän virran laajalla nopeusalueella.

Katso myös tästä aiheesta:

Dinamokoneet - ensimmäiset tasavirtageneraattorit

Sähkögeneraattoreiden tyypit ja työn periaatteet

Kuinka dieselgeneraattori on järjestetty ja toimi

Automoottorin laite ja sen ominaisuudet