categorieën: Hoe werkt het
Aantal keer bekeken: 38105
Reacties op het artikel: 0
Soorten elektrische generatoren en de principes van hun werk
Een elektrische generator is een machine of installatie die is ontworpen om niet-elektrische energie om te zetten in elektrische energie: mechanische energie in elektrische energie, chemische energie in elektrische energie, thermische energie in elektrische energie, etc. Vandaag bedoelen we in feite een mechanische omzetter energie in elektrische energie.
Het kan een draagbare diesel- of benzinegenerator zijn, een generator van een kerncentrale, een autogenerator, een zelfgemaakte generator van een asynchrone elektromotor of een generator met lage snelheid voor een windturbine met laag vermogen. Aan het einde van het artikel zullen we als een voorbeeld de twee meest voorkomende generatoren beschouwen, maar laten we eerst de principes van hun werk bespreken.
Op een of andere manier, vanuit fysiek oogpunt, is het werkingsprincipe van elk van de mechanische generatoren hetzelfde: elektromagnetisch inductiefenomeenwanneer, wanneer het magnetische veld de geleider kruist, de inductie-emf in deze geleider ontstaat. De bronnen van de kracht die leidt tot de onderlinge beweging van de geleider en het magnetische veld kunnen verschillende processen zijn, maar als gevolg moeten de emf en stroom altijd worden verkregen van de generator om de belasting te voeden.
Het werkingsprincipe van de elektrische generator - de wet van Faraday
Het principe van de elektrische generator werd in 1831 ontdekt door de Engelse natuurkundige Michael Faraday. Later werd dit principe de wet van Faraday genoemd. Het ligt in het feit dat wanneer de geleider loodrecht op het magnetische veld kruist, een potentiaalverschil optreedt aan de uiteinden van deze geleider.
De eerste generator werd door Faraday zelf gebouwd volgens het principe dat hij ontdekte, het was een "Faraday-schijf" - een unipolaire generator waarin een koperen schijf roteerde tussen de polen van een hoefijzervormige magneet. Het apparaat produceerde een aanzienlijke stroom met een lichte spanning.
Later werd vastgesteld dat individuele geïsoleerde geleiders in generatoren praktisch gezien veel efficiënter zijn dan een solide geleidende schijf. En in moderne generatoren worden nu de statordraadwikkelingen gebruikt (in het eenvoudigste demonstratiegeval, een draadspiraal).
wisselstroomdynamo
De grote meerderheid van de moderne generatoren zijn synchrone alternatoren. Ze hebben een ankerwikkeling op de stator, waaruit de gegenereerde elektrische energie wordt afgeleid. Een excitatiewikkeling bevindt zich op de rotor, waaraan een constante stroom wordt geleverd door een paar contactringen om een roterend magnetisch veld van een roterende rotor te verkrijgen.
Vanwege het fenomeen van elektromagnetische inductie, wanneer de rotor roteert van een externe aandrijving (bijvoorbeeld van een verbrandingsmotor), snijdt de magnetische flux op zijn beurt elk van de fasen van de statorwikkeling en induceert zo een emf daarin.
Meestal zijn er drie fasen, deze worden fysiek ten anker ten opzichte van elkaar 120 graden verplaatst, zodat een driefasige sinusvormige stroom wordt verkregen. Fasen kunnen worden aangesloten in een "ster" of "driehoek" patroon om te verkrijgen standaard netspanning.
De frequentie van de sinusvormige EMF f is evenredig met de rotorsnelheid: f = np / 60, waarbij - p het aantal magnetische plusparen van de rotor is, n het aantal omwentelingen van de rotor per minuut. Typisch is de maximale rotorsnelheid 3000 tpm. Als u een driefasige gelijkrichter op de statorwikkelingen van een dergelijke synchrone generator aansluit, krijgt u een gelijkstroomgenerator (dit zijn trouwens alle generatoren van auto's).
Synchrone generator met drie machines
Natuurlijk heeft de klassieke synchrone generator een serieuze min - op de rotor zijn er aangrenzende contactringen en borstels. Borstels vonken en slijten door wrijving en elektrische erosie. In een explosieve atmosfeer is dit niet toegestaan. Daarom komen in de luchtvaart en dieselgeneratoren contactloze synchrone generatoren, in het bijzonder drie-machine generatoren, vaker voor.
Drie machines hebben drie machines in één behuizing: een voorexciter, een exciter en een generator - op een gemeenschappelijke as. De pre-exciter is een synchrone generator, deze wordt geëxciteerd door permanente magneten op de as, de spanning die hierdoor wordt gegenereerd, wordt geleverd aan de statorwikkeling van de exciter.
De stator van de ziekteverwekker werkt op de wikkeling op de rotor verbonden met een daarop bevestigde driefasige gelijkrichter, van waaruit de belangrijkste excitatiewikkeling van de generator wordt gevoed. De generator genereert stroom in zijn stator.
Draagbare generatoren voor gas, diesel en benzine
Tegenwoordig heel gebruikelijk in huishoudens diesel-, gas- en benzinegeneratorendie ICE gebruiken als een verbrandingsmotor - een verbrandingsmotor die mechanische rotatie overbrengt op de generatorrotor.
Generatoren voor vloeibare brandstof hebben brandstoftanks, gasgeneratoren moeten brandstof leveren via een pijpleiding, zodat het gas vervolgens naar de carburateur wordt gevoerd, waar het een integraal onderdeel van het brandstofmengsel zal worden.
In alle gevallen wordt het brandstofmengsel in het zuigersysteem verbrand, waardoor de krukas roteert. Dit is vergelijkbaar met een automotor. De krukas roteert de rotor van een contactloze synchrone generator (alternator).
De beste omvormers van thuiscentrales Ze hebben een ingebouwde batterij om verschillen te compenseren en een dubbel conversiesysteem, in dergelijke apparaten is de wisselspanning stabieler.
Auto generatoren
Een ander voorbeeld van een alternator - het meest voorkomende type generator ter wereld - auto generator. Deze generator bevat traditioneel een excitatiewikkeling met sleepringen op de rotor en een driefasige statorwikkeling met een gelijkrichter.
De ingebouwde elektronische regelaar houdt de spanning binnen het acceptabele bereik voor een autobatterij. Een auto-generator is een high-speed generator, zijn snelheden kunnen 9000 per minuut bereiken.
Hoewel aanvankelijk de stroom wisselend wordt verkregen (de poolpunten van de rotor wisselen afwisselend en in verschillende polariteit de drie fasen van de statorwikkeling af met hun magnetische fluxen), dan wordt deze gecorrigeerd door diodes en verandert in een constante geschikt voor het opladen van de batterij.
Ongewone ontwerpen van elektrische generatoren:
De uiterst efficiënte motorgenerator van Robert Alexander
Zie ook op bgv.electricianexp.com
: