Co to jest generator elektryczny i jego działanie

Co to jest generator elektryczny i jego działanie

Plik generator elektryczny zostało wynalezione, zanim odkryto korelację między elektrycznością a magnetyzmem. Te generatory wykorzystują zasady elektrostatyczne do działania za pomocą płytek, ruchomych pasów, które są naładowane elektrycznie, a także dysków do przenoszenia ładunku w kierunku elektrody o wysokim potencjale. Generatory wykorzystują dwa mechanizmy do generowania ładunku, takiego jak efekt tryboelektryczny, w przeciwnym razie indukcja elektrostatyczna. W związku z tym generuje niski prąd, jak również bardzo wysokie napięcie ze względu na złożoność maszyn izolacyjnych, a także ich nieefektywność. Moce znamionowe generatorów elektrostatycznych są niskie, więc nigdy nie były wykorzystywane do wytwarzania energii elektrycznej. Praktyczne zastosowania tego generatora to zasilanie lamp rentgenowskich oraz atomowych akceleratorów cząstek.



Co to jest generator elektryczny?

Alternatywną nazwą generatora elektrycznego jest dynamo do przesyłu, jak również dystrybucji energii przez linie energetyczne do różnych zastosowań, takich jak domowe, przemysłowe, komercyjne itp. Są one również stosowane w samolotach, samochodach, pociągach, statkach do wytwarzania energii elektrycznej. . W przypadku generatora elektrycznego moc mechaniczną można uzyskać za pomocą obrotowego wału, który jest równoważny momentowi obrotowemu wału, który jest pomnożony przy użyciu prędkości kątowej lub obrotowej.


Energię mechaniczną można uzyskać z różnych źródeł, takich jak turbiny hydrauliczne przy wodospadach / tamach, turbiny parowe, turbiny gazowe i turbiny wiatrowe, w których para może być wytwarzana przez ciepło z zapłonu paliw kopalnych w innym przypadku z rozszczepienia jądrowego. Turbiny gazowe mogą spalać gaz bezpośrednio w turbinie, w przeciwnym razie silniki wysokoprężne i benzyna. Konstrukcja generatora, jak również jego prędkość, mogą zmieniać się w zależności od właściwości mechanicznego napędu głównego.





Generator to maszyna, która przekształca energię mechaniczną w energię elektryczną. Działa w oparciu o zasadę indukcji elektromagnetycznej Faradaya. Prawo Faradaysa stwierdza, że ​​ilekroć przewodnik jest umieszczony w zmiennym polu magnetycznym, indukowana jest EMF, a ta indukowana EMF jest równa szybkości zmiany wiązań strumienia. To pole elektromagnetyczne może być generowane, gdy istnieje względna przestrzeń lub względna zmiana czasu między przewodnikiem a polem magnetycznym. Zatem ważnymi elementami generatora są:

  • Pole magnetyczne
  • Ruch przewodnika w polu magnetycznym

funkcje

Główny cechy generatorów elektrycznych obejmują następujące elementy.



Moc


Moc wyjściowa generatora elektrycznego jest szeroka. Wybierając idealny generator, można łatwo spełnić wysokie i niskie wymagania mocy dzięki identycznej mocy wyjściowej.

Paliwo

Dla generatorów elektrycznych dostępnych jest kilka opcji paliw, takich jak benzyna, olej napędowy, LPG, gaz ziemny.

Ruchliwość

Generatory elektryczne są przenośne, ponieważ zostały zaprojektowane z uchwytami i kółkami. Dzięki temu można je łatwo przenosić z jednego miejsca do drugiego.

Hałas

Niektóre generatory zawierają technologię redukcji hałasu, aby zmniejszyć zanieczyszczenie hałasem.

Budowa generatora elektrycznego

Budowa generatora elektrycznego może być wykonana z różnych części, takich jak alternator, układ paliwowy, regulator napięcia, układ chłodzenia i wydechu, układ smarowania, ładowarka akumulatora, panel sterowania, rama lub zespół główny.

Alternator

Konwersja energii zachodząca w generatorze nazywana jest alternatorem. Obejmuje to zarówno części stacjonarne, jak i ruchome, które działają wspólnie, aby wytworzyć pole elektromagnetyczne, a także przepływ elektronów w celu wytworzenia energii elektrycznej.

System paliwowy

System paliwowy generatora służy do generowania wymaganej energii. System ten składa się z pompy paliwa, zbiornika paliwa, przewodu powrotnego i przewodu służącego do łączenia silnika ze zbiornikiem. Filtr paliwa służy do usuwania zanieczyszczeń, zanim dotrą one do silnika, a wtryskiwacz powoduje przepływ paliwa do komory spalania.

Silnik

Główną funkcją silnika jest dostarczanie energii elektrycznej do generatora. O zakresie mocy generowanej przez prądnicę decyduje moc silnika.

Regulator napięcia

Ten komponent służy do kontrolowania napięcia wytwarzanej energii elektrycznej. W razie potrzeby konwertuje również prąd zmienny na prąd stały.

Systemy chłodzenia i wydechowe

Generalnie generatory wytwarzają dużo ciepła, więc zmniejsz ciepło z przegrzania maszyny, używany jest system chłodzenia. Układ wydechowy służy do usuwania spalin podczas jego pracy.

System smarowania

W generatorze znajduje się kilka małych i ruchomych części, które są niezbędne do ich dostatecznego nasmarowania olejem silnikowym tak, aby uzyskać płynną pracę, a także zabezpieczyć przed nadmiernym zużyciem. Poziomy smaru należy często sprawdzać co 8 godzin procesu.

Ładowarka

Baterie służą głównie do zasilania generatora. Jest to w pełni automatyczny element używany do zapewnienia, że ​​akumulator jest gotowy do pracy, gdy jest to konieczne, poprzez zasilanie go stabilnym napięciem o niskim poziomie.

Panel sterowania

Panel sterujący służy do sterowania każdą funkcją generatora podczas pracy od początku do końca. Nowoczesne jednostki są w stanie wykryć, kiedy generator automatycznie włącza się / wyłącza.

Rama / zespół główny

Rama jest korpusem generatora i jest częścią, w której konstrukcja utrzymuje wszystko na miejscu.

Działanie generatora elektrycznego

Generatory to w zasadzie cewki przewodników elektrycznych, zwykle drutu miedzianego, który jest ciasno nawinięty na metalowy rdzeń i jest zamontowany tak, aby obracał się wewnątrz eksponatu dużych magnesów. Przewodnik elektryczny porusza się w polu magnetycznym, magnetyzm połączy się z elektronami w przewodniku, aby wywołać przepływ prądu elektrycznego w jego wnętrzu.

Generator elektryczny

Generator elektryczny

Cewka przewodząca i jej rdzeń nazywane są twornikiem, łącząc twornik z wałem mechanicznego źródła zasilania, na przykład silnika, przewodnik miedziany może obracać się z wyjątkowo zwiększoną prędkością w polu magnetycznym.

Punkt, w którym twornik generatora po raz pierwszy zaczyna się obracać, wówczas w żelaznych podstawkach biegunowych występuje słabe pole magnetyczne. Gdy twornik się obraca, zaczyna zwiększać napięcie. Część tego napięcia jest wytwarzana na uzwojeniach pola przez regulator generatora. To imponujące napięcie wytwarza silniejszy prąd uzwojenia, zwiększa siłę pola magnetycznego.

Rozszerzone pole wytwarza większe napięcie w tworniku. To z kolei powoduje zwiększenie prądu w uzwojeniach pola, co skutkuje wyższym napięciem twornika. W tym czasie ślady butów zależały od kierunku przepływu prądu w uzwojeniu pola. Przeciwne znaki spowodują, że prąd będzie płynął w złym kierunku.

W jaki sposób generator elektryczny wytwarza energię elektryczną?

W rzeczywistości generatory elektryczne nie wytwarzają elektryczności, zamiast wytwarzać, zmieniają energię z mechanicznej na elektryczną lub chemiczną na elektryczną. Tej konwersji energii można dokonać poprzez wychwycenie mocy ruchu i przekształcenie jej w postać elektryczną poprzez wypychanie elektronów ze źródła zewnętrznego za pomocą obwodu elektrycznego. Generator elektryczny działa w zasadzie odwrotnie do silnika.

Niektóre generatory, które są używane w Zaporze Hoovera, dostarczą ogromną ilość energii poprzez przekazywanie mocy wytwarzanej przez turbiny. Generatory, które są używane zarówno w celach komercyjnych, jak i mieszkalnych, są bardzo małe, ale do generowania mocy mechanicznej zależą od różnych źródeł paliw, takich jak gaz, olej napędowy i propan.

Ta moc może być używana w obwodzie do indukowania prądu.
Po wytworzeniu tego prądu jest on kierowany za pomocą przewodów miedzianych do zasilania urządzeń zewnętrznych, w przeciwnym razie maszyn, całych systemów elektrycznych.

Obecne generatory wykorzystują zasadę indukcji elektromagnetycznej Michaela Faradaya, ponieważ odkrył on, że gdy przewodnik obraca się w polu magnetycznym, wówczas ładunki elektryczne mogą powstawać w celu wytworzenia przepływu prądu. Generator elektryczny jest związany z tym, jak pompa wodna wymusza wodę za pomocą rury.

Rodzaje generatorów elektrycznych

Generatory są podzielone na typy.

  • Generatory prądu przemiennego
  • Generatory prądu stałego

Generatory prądu przemiennego

Nazywa się je również alternatorami. Jest to najważniejszy sposób wytwarzania energii elektrycznej w wielu miejscach, ponieważ obecnie wszyscy konsumenci używają prądu przemiennego. Działa na zasadzie indukcji elektromagnetycznej. Są to dwa typy: jeden to generator indukcyjny, a drugi to generator synchroniczny.

Generator indukcyjny nie wymaga oddzielnego wzbudzenia DC, elementów sterujących regulatorem, regulatora częstotliwości ani regulatora. Koncepcja ta ma miejsce, gdy cewki przewodzące obracają się w polu magnetycznym, pobudzając prąd i napięcie. Generatory powinny pracować ze stałą prędkością, aby zapewnić stabilne napięcie prądu przemiennego, nawet bez obciążenia.

Generator prądu przemiennego

Generator prądu przemiennego

Generatory synchroniczne to generatory wielkogabarytowe używane głównie w elektrowniach. Mogą to być pola wirujące lub armatura obrotowa. W typie twornika obrotowego zwora znajduje się przy wirniku, a pole przy stojanie. Prąd twornika wirnika jest pobierany przez pierścienie ślizgowe i szczotki. Są one ograniczone ze względu na duże straty wiatru. Są one używane do zastosowań o niskiej mocy wyjściowej. Alternator z polem wirującym jest szeroko stosowany ze względu na jego zdolność wytwarzania dużej mocy oraz brak pierścieni ślizgowych i szczotek.

Mogą to być generatory trójfazowe lub dwufazowe. Dwufazowy alternator wytwarza dwa całkowicie oddzielne napięcia. Każde napięcie można uznać za napięcie jednofazowe. Każde z nich jest generowane całkowicie niezależnie od drugiego. Trójfazowy alternator ma trzy jednofazowe uzwojenia rozmieszczone w taki sposób, że napięcie indukowane w jednej fazie jest przesunięte o 120 ° w stosunku do dwóch pozostałych.

Mogą być połączone w trójkąt lub w gwiazdę. W Delta Connection każdy koniec cewki jest połączony ze sobą, tworząc zamkniętą pętlę. Połączenie Delta wygląda jak grecka litera Delta (Δ). W połączeniu Wye jeden koniec każdej cewki połączony ze sobą, a drugi koniec każdej cewki pozostawiony otwarty dla połączeń zewnętrznych. Połączenie Wye pojawia się jako litera Y.

Te generatory są pakowane z silnikiem lub turbiną do wykorzystania jako zespół silnikowo-prądnicowy i są używane w zastosowaniach takich jak marynarka, wydobycie ropy i gazu, maszyny górnicze, elektrownie wiatrowe itp.

Zalety

Zalety generatorów prądu przemiennego są następujące.

  • Generatory te są generalnie bezobsługowe z powodu braku szczotek.
  • Z łatwością wejdź i przejść przez transformatory .
  • Rozmiar łącza transmisyjnego może być mniejszy ze względu na funkcję podwyższania
  • Rozmiar generatora stosunkowo mniejszy niż maszyna prądu stałego
  • Straty są stosunkowo mniejsze niż w przypadku maszyny prądu stałego
  • Te wyłączniki generatora są stosunkowo mniejsze niż wyłączniki prądu stałego

Generatory prądu stałego

Generator prądu stałego jest zwykle stosowany w zastosowaniach poza siecią. Generatory te zapewniają bezproblemowe zasilanie bezpośrednio do urządzeń magazynujących energię elektryczną i sieci prądu stałego bez nowatorskiego wyposażenia. Zgromadzona moc jest przenoszona do odbiorników przez przetwornice DC / AC. Generatory prądu stałego mogą być kontrolowane z powrotem do nieruchomej prędkości, ponieważ akumulatory mają tendencję do stymulowania do odzyskiwania znacznie większej ilości paliwa.

Generator prądu stałego

Generator prądu stałego

Klasyfikacja generatorów prądu stałego

Generatory prądu stałego są klasyfikowane na podstawie sposobu, w jaki ich pole magnetyczne powstaje w stojanie maszyny.

  • generatory prądu stałego z magnesami trwałymi
  • Oddzielnie wzbudzać generatory prądu stałego i
  • Samowzbudne generatory prądu stałego.

Generatory prądu stałego z magnesami trwałymi nie wymagają zewnętrznego wzbudzania pola, ponieważ mają magnesy trwałe do wytwarzania strumienia. Są one używane do zastosowań o małej mocy, takich jak dynamo. Generatory prądu stałego wzbudzane oddzielnie wymagają zewnętrznego wzbudzenia pola do wytworzenia strumienia magnetycznego. Możemy również zmieniać wzbudzenie, aby uzyskać zmienną moc wyjściową.

Są one stosowane w galwanotechnice i elektrorafinacji. Ze względu na magnetyzm szczątkowy występujący w biegunach stojana, samowzbudne generatory prądu stałego mogą po uruchomieniu wytwarzać własne pole magnetyczne. Są one proste w konstrukcji i nie ma potrzeby stosowania zewnętrznego obwodu do zmiany wzbudzenia pola. Ponownie, te samowzbudne generatory prądu stałego są podzielone na generatory bocznikowe, szeregowe i złożone.

Są one używane w zastosowaniach takich jak ładowanie akumulatorów, spawanie, zwykłe zastosowania oświetleniowe itp.

Zalety

Zalety generatora prądu stałego są następujące.

  • Głównie maszyny prądu stałego mają szeroką gamę charakterystyk roboczych, które można uzyskać poprzez dobór metody wzbudzenia uzwojeń wzbudzenia.
  • Napięcie wyjściowe można wygładzić, regularnie układając cewki wokół twornika. Prowadzi to do mniejszych fluktuacji, które są pożądane w niektórych zastosowaniach w stanie ustalonym.
  • Nie ma potrzeby ekranowania promieniowania, więc koszt kabla będzie niższy w porównaniu do prądu przemiennego.

Inne typy generatorów elektrycznych

Generatory są podzielone na różne typy, takie jak przenośne, rezerwowe i inwerterowe.

Przenośny generator

Są one niezwykle używane w różnych aplikacjach i są dostępne w różnych konfiguracjach poprzez zmianę mocy. Są one pomocne w przypadku normalnych katastrof po uszkodzeniu sieci. Są używane w mieszkalnych, mniejszych obiektach komercyjnych, takich jak sklepy, punkty sprzedaży detalicznej, na budowach, aby zapewnić moc mniejszym narzędziom, weselom na świeżym powietrzu, kempingom, imprezom plenerowym i zapewnić dostawy do urządzeń rolniczych, takich jak studnie wiertnicze, w przeciwnym razie systemy nawadniania kropelkowego.

Ten rodzaj generatora jest zasilany olejem napędowym, w przeciwnym razie gazem, aby zapewnić krótkoterminową energię elektryczną. Główne cechy przenośnego generatora to

  • Przewodzi prąd za pomocą silnika spalinowego.
  • Może to podłączyć do różnych narzędzi, w przeciwnym razie urządzenia przez swoje gniazda.
  • Można go łączyć w podpanele.
  • Jest wykorzystywany w odległych obszarach.
  • Zużywa mniej energii do obsługi zamrażarki, telewizora i lodówki.
  • Prędkość obrotowa silnika powinna wynosić 3600 obr / min, aby prąd generował typowy prąd o częstotliwości 60 Hz.
  • Operator może kontrolować prędkość obrotową silnika
  • Zapewnia zasilanie zarówno lampom, jak i narzędziom

Generator inwerterowy

Ten typ generatora wykorzystuje silnik, podłączając go do alternatora w celu generowania prądu przemiennego, a także wykorzystuje prostownik do zmiany mocy prądu przemiennego na prąd stały. Są one stosowane w lodówkach, klimatyzatorach, samochodach łodziowych, które wymagają wartości określonej częstotliwości, a także napięcia. Są one dostępne w mniej wadze i solidności. Charakterystyka tego generatora obejmuje głównie następujące.

  • To zależy od nowoczesnych magnesów.
  • Wykorzystuje wyższe obwody elektroniczne.
  • Wykorzystuje 3 fazy do wytwarzania energii elektrycznej.
  • Utrzymuje stabilny dopływ prądu do urządzenia.
  • Jest energooszczędny, ponieważ prędkość silnika dostosowuje się do wymaganej mocy.
  • Gdy jest używany z odpowiednim urządzeniem, jego prąd przemienny można ustawić na dowolne napięcie i częstotliwość.
  • Są lekkie i używane w samochodzie, łodzi itp.

Generator rezerwowy

Jest to jeden z rodzajów układu elektrycznego, który jest używany do działania za pośrednictwem automatycznego przełącznika zasilania, który daje sygnał do włączenia urządzenia w przypadku utraty zasilania. Oto najlepsze cechy generatora rezerwowego.

  • Operacja może odbywać się automatycznie
  • Znajduje zastosowanie w systemach bezpieczeństwa oświetlenia rezerwowego, windach, sprzęcie podtrzymującym życie, systemach medycznych i przeciwpożarowych.
  • Zapewnia stabilną ochronę zasilania
  • Stale monitoruje zasilanie sieciowe
  • Co tydzień automatycznie wykonuje autotesty, aby sprawdzić, czy reaguje prawidłowo lub nie powoduje utraty zasilania.
  • Zawiera dwa elementy, takie jak automatyczny przełącznik transferu i generator rezerwowy
  • Wykrywa utratę mocy w ciągu kilku sekund i poprawia energię elektryczną
  • Działa przy użyciu gazu ziemnego, inaczej płynnego propanu.
  • Wykorzystuje wewnętrznie silnik spalinowy.

Generatory przemysłowe

Generatory przemysłowe są czymś innym w porównaniu z komercyjnymi zastosowaniami mieszkalnymi. Są solidne i wytrzymałe, które działają w trudnych warunkach. Charakterystyka zasilania będzie w zakresie od 20 kW-2500 kW, 120-48 V i zasilanie 1-fazowe do 3-fazowego.

Zwykle są one bardziej dostosowane w porównaniu z innymi typami. Klasyfikacji tych generatorów można dokonać na podstawie paliwa używanego do uruchomienia silnika, aby można było wytwarzać energię elektryczną. Paliwa to gaz ziemny, olej napędowy, benzyna, propan i nafta,

Generatory indukcyjne

Są to dwa typy generatorów, takie jak samowzbudne i wzbudzane zewnętrznie. Samowzbudne są używane w wiatrakach, w których wiatr jest używany jako nietradycyjne źródło energii, które przekształca się w energię elektryczną. Wzbudzane zewnętrznie są stosowane w zastosowaniach hamowania odzyskowego, takich jak dźwigi, wciągniki, lokomotywy elektryczne i windy.

Konserwacja generatora elektrycznego

Konserwacja generatora elektrycznego jest dość podobna do wszystkich typów silników. Dla każdego producenta bardzo ważna jest znajomość konserwacji wszystkich generatorów. Normalna konserwacja to ogólna kontrola, taka jak sprawdzenie wycieków, poziomu płynu chłodzącego, sprawdzenie węży i ​​pasków, sprawdzanie kabli i zacisków akumulatora. Ważne jest, aby sprawdzać olej, aby go często wymieniać. Częstotliwość wymiany oleju zależy głównie od producenta, jak często jest on używany. Jeśli generator wykorzystuje olej napędowy, konieczna jest wymiana oleju na 100 godzin pracy.

Raz w roku filtrowanie i czyszczenie paliwa spowoduje bardzo szybką degradację oleju napędowego. Po kilku dniach eksploatacji paliwo to może ulec degradacji przez zanieczyszczenie wody i drobnoustroje, co powoduje zablokowanie przewodów paliwowych i filtrów. Oczyszczanie paliwa wykorzystuje biocydy rocznie we wszystkich typach generatorów z wyjątkiem generatora rezerwowego, gdzie będzie przyciągał wilgoć.

Układ chłodzenia powinien być konserwowany, ponieważ wymaga sprawdzania poziomu chłodziwa w dostępnych odstępach czasu podczas przestoju.

Należy sprawdzić stan baterii, ponieważ problemy z baterią mogą powodować awarie. Wymagane są regularne testy, aby poinformować o aktualnym stanie baterii. Polega na sprawdzeniu poziomu elektrolitu, a także dokładnej grawitacji baterii elektrycznych.

Bardzo ważne jest również, aby co tydzień wyłączać generator na 30 minut pod obciążeniem. Usuń nadmiar wilgoci, nasmaruj silnik i przefiltruj paliwo oraz folię. Po znalezieniu jakichkolwiek ruchomych elementów w dowolnym miejscu na generatorze należy je stabilnie umieścić.

W celu dalszej kontroli należy zachować jego zapisy, aby poznać stan swojego generatora.

Aplikacje

Plik zastosowania generatorów elektrycznych obejmują następujące elementy.

  • W różnych miastach generatory zapewniają zasilanie większości sieci energetycznych
  • Są one wykorzystywane w transporcie
  • Generatory na małą skalę stanowią doskonałe wsparcie dla zapotrzebowania na energię w gospodarstwie domowym, w przeciwnym razie są to małe firmy
  • Służą do napędzania silników elektrycznych
  • Są one używane przed ustawieniem mocy na polach budowlanych.
  • Są one używane w laboratoriach do podania zakresu napięcia
  • Można znacznie zmniejszyć efektywność energetyczną, taką jak zużycie paliwa

Niedogodności

Główną wadą jest to, że nie są w stanie powstrzymać dużych wahań napięcia, z tego powodu generatory konwencjonalnego typu nie są odpowiednie do obsługi odbiorników wrażliwych na napięcie, takich jak komputery osobiste. laptopy, telewizory w przeciwnym razie systemy muzyczne, ponieważ mogą je uszkodzić w złym przypadku.

Tak więc chodzi o przegląd generatora elektrycznego. Generator elektryczny działa na zasadzie indukcji elektromagnetycznej. Ta zasada została odkryta przez Michaela Faradaya. Zasadniczo generatory to cewki przewodzące prąd elektryczny lub ogólnie drut miedziany. Drut ten jest ciasno nawinięty na metalowy rdzeń i jest umieszczony tak, aby obracał się w przybliżeniu na wystawie dużych magnesów.

Przewodnik elektryczny obraca się w polu magnetycznym, a magnetyzm połączy elektrony w przewodniku, aby wywołać w nim przepływ prądu. Tutaj cewka przewodnika, jak również jej rdzeń, nazywana jest zworą. Jest to połączone z wałem źródła zasilania. Teraz jasno zrozumiałeś działanie i typy generatorów. Co więcej, dalsze pytania na ten temat lub dotyczące elektryki i projekty elektroniczne zostaw komentarze poniżej.

Źródło obrazu generatora elektrycznego: topalternative