อุปกรณ์และหลักการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ

เครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อแปลงพลังงานที่ไม่ใช่ไฟฟ้า (เคมี, เครื่องกล, ความร้อน) เป็นพลังงานไฟฟ้า นอกจากนี้การออกแบบขึ้นอยู่กับการใช้หลักการของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

หลักการทำงานและอุปกรณ์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับที่ง่ายที่สุด

การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นปรากฏการณ์ที่ค้นพบในปี ค.ศ. 1831 โดยนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ Michael Faraday (1791-1867) ผู้ค้นพบว่าเมื่อฟลักซ์แม่เหล็กที่แปรผันตามเวลาผ่านวงจรตัวนำไฟฟ้าปิดกระแสไฟฟ้าจะเกิดขึ้นในช่วงหลัง มันเป็นหลักการนี้ที่รองรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าใด ๆ

ในทางปฏิบัติหลักการของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าถูกนำไปใช้ดังนี้กระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นในกรอบปิด (โรเตอร์) เมื่อมันตัดกับสนามแม่เหล็กหมุนขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์และการออกแบบของเครื่องกำเนิดโดยแม่เหล็กถาวรหรือขดลวดกระตุ้นพิเศษ เมื่อเฟรมหมุนขนาดของฟลักซ์แม่เหล็กจะเปลี่ยนไป ยิ่งหมุนเร็วเท่าใดก็ยิ่งมีแรงดันเอาต์พุตมากขึ้นเท่านั้น

ในปี 1827 ผลกระทบนี้ถูกค้นพบและใช้เพื่อสร้างแบบจำลองดั้งเดิมของเครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้าโดยนักฟิสิกส์ชาวฮังการี Agnos Istvan Jedlik (1800-1895) อย่างไรก็ตามเมื่อพิจารณาจากชื่อเสียงนักวิทยาศาสตร์ไม่ได้จดสิทธิบัตรการค้นพบของเขาและประกาศการสร้างไดนาโมแรกในปีค. ศ. 1850

ในการลบกระแสไฟฟ้าเฟรมจะติดตั้งตัวรวบรวมกระแสไฟฟ้าซึ่งจะเปลี่ยนเป็นวงปิดและให้การสัมผัสที่คงที่ของเฟรมหมุนด้วยองค์ประกอบที่อยู่กับที่ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า แปรงสปริงโหลดถูกกดทับกับวงแหวนตัวสะสมและทำให้กระแสไฟฟ้าถูกส่งไปยังเทอร์มินัลการส่งออกของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

การหมุนครึ่งหนึ่งของเฟรมจะผ่านไปใกล้ ๆ กับขั้วของแม่เหล็ก ในกรณีนี้การเปลี่ยนแปลงแบบวงกลมในทิศทางของการเคลื่อนไหวของกระแสที่เกิดขึ้นจะเกิดขึ้นที่แต่ละเสากระแสจะเคลื่อนที่ในทิศทางเดียว

ขึ้นอยู่กับการออกแบบของนักสะสมเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถสร้างทั้งกระแสตรงและกระแสสลับ

• ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงสำหรับแต่ละครึ่งของการพันในโหนดตัวสะสมจะมีวงแหวนแยกจากกัน เนื่องจากความจริงที่ว่าวงแหวนครึ่งนี้มีการเปลี่ยนแปลงแปรงอยู่ตลอดเวลากระแสจึงไม่เปลี่ยนทิศทาง แต่เป็นพัลส์เพียงอย่างเดียว
• ในอัลเทอร์เนเตอร์ปลายของเฟรมจะผูกกับแหวนลื่นและโครงสร้างทั้งหมดนี้หมุนรอบแกนของมัน เมื่อหมุนเฟรมแปรงแต่ละอันจะอยู่ติดกับวงแหวนของมันให้ตัวนำที่เชื่อถือได้ลงไป ในกรณีนี้การเปลี่ยนตำแหน่งของแปรงจะไม่เกิดขึ้น

ส่วนที่หมุนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเรียกว่าโรเตอร์และส่วนที่อยู่กับที่เรียกว่าสเตเตอร์

หลักการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับและกระแสตรงนั้นเหมือนกัน พวกเขาแตกต่างกันในการออกแบบแหวนลื่นที่ตั้งอยู่บนใบพัดหมุนและการกำหนดค่าของขดลวด

ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับมักจะใช้วิธีแก้ปัญหาทางเทคนิคดั้งเดิมตามความจริงที่ว่า EMF ปรากฏในตัวนำไม่เพียง แต่เมื่อมันหมุนในสนามแม่เหล็ก แต่ยังอยู่ในกรณีที่สนามแม่เหล็กหมุนเองเมื่อเทียบกับตัวนำที่อยู่กับที่

เอฟเฟกต์นี้ใช้กันอย่างแพร่หลายโดยนักพัฒนาที่วางแม่เหล็กไฟฟ้าหรือแม่เหล็กถาวรบนโรเตอร์หมุน ในกรณีนี้แรงดันไฟฟ้าจะถูกลบออกจากขดลวดที่ติดตั้งอยู่กับที่ซึ่งทำให้สามารถกำจัดการออกแบบที่ซับซ้อนของชุดประกอบสะสม

เครื่องกำเนิดไฟฟ้า AC

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับจำนวนมากที่ผลิตออกมาจำนวนมาก สามารถจำแนกได้ตามพารามิเตอร์ต่อไปนี้:

• การออกแบบเชิงสร้างสรรค์
• วิธีกระตุ้น
• จำนวนเฟส

ด้วยวิธีการกระตุ้นต่อผู้บริโภคจะพบมวลรวมได้:

• กับ excitation อิสระ - ขดลวด excitation มาพร้อมกับกระแสตรงจากแหล่งพลังงานอิสระ
• ด้วยการกระตุ้นตนเอง - กระแสที่แก้ไขจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะถูกส่งไปยังขดลวดกระตุ้น
• ด้วยการกระตุ้นจากแม่เหล็กถาวร - ไม่มีการกระตุ้นที่คดเคี้ยว;
• ด้วยการกระตุ้นจากเชื้อโรค - เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงพลังงานต่ำ "นั่ง" บนเพลาเดียวกันกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ให้บริการ

ตามจำนวนเฟสเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคือ:

• เฟสเดียว;
• สองเฟส;
• สามเฟส.

ในทางปฏิบัติมักพบกระแสสลับสามเฟสมากที่สุด นี่เป็นเพราะข้อดีหลายประการของการรวมประเภทนี้:

• การได้รับผลกระทบทางเศรษฐกิจในการพัฒนาระบบส่งกำลังทางไกล - ลดการใช้วัสดุของอุปกรณ์หม้อแปลงและสายไฟ สิ่งนี้ก่อให้เกิดสนามแม่เหล็กวงกลม
• เพิ่มทรัพยากรการดำเนินงานซึ่งทำให้มั่นใจได้ถึงความสมดุลของระบบ
• ใช้พร้อมกันของแรงดันไฟฟ้าเชิงเส้นและเฟส

โครงสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามเฟสมีขดลวดอิสระสามเส้นตั้งอยู่ในสเตเตอร์รอบเส้นรอบวงโดยมีค่าออฟเซ็ต 120 °สัมพันธ์กับกันและกัน นอกจากนี้ขดลวดแต่ละเครื่องยังเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเฟสเดียวซึ่งสามารถจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับให้กับผู้บริโภคได้เช่นกันการขดลวดเดี่ยวเรียกว่า "เฟส" ขดลวดเฟสสามารถเชื่อมต่อกันด้วย "สามเหลี่ยม" หรือ "ดาว"

มีรูปแบบอื่น ๆ สำหรับการเชื่อมต่อขดลวดตัวอย่างเช่นระบบ Tesla หกสายหรือการเชื่อมต่อ Slavyanka (การรวมกันของขดลวดหกในรูปแบบของหนึ่ง "ดาว" และหนึ่ง "สามเหลี่ยม") แต่พวกเขาไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลาย

บทบาทของเฟรมในอุปกรณ์ที่สร้างกระแสไฟฟ้าสลับจะถูกเล่นโดยแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งการหมุนจะเปลี่ยนตัวแปร EMF ที่เกิดขึ้นในขดลวดโดยหนึ่งในสามของรอบที่สัมพันธ์กัน

ในบรรดาตัวเลือกหลายตัวมีการออกแบบหลักสองประเภท: ซิงโครนัสและอะซิงโครนัส เมื่อเร็ว ๆ นี้เนื่องจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนจำนวนมากควบคุมโดยไมโครโปรเซสเซอร์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดใหม่ได้ปรากฏตัวขึ้น - อินเวอร์เตอร์

เครื่องกำเนิดพลังงานแบบซิงโครนัส

กำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับแบบซิงโครนัสประกอบด้วยสองส่วน - โรเตอร์แบบเคลื่อนย้ายได้และสเตเตอร์แบบตายตัว

เมื่อใบพัดหมุนซึ่งเป็นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีแกนกลางและขดลวดกระตุ้นที่เชื่อมต่อกับแหล่งพลังงานภายนอกโดยใช้กลไกการแปรงแปรง EMF จะถูกเหนี่ยวนำในขดลวดสเตเตอร์ซึ่งถูกป้อนเข้ากับขั้วเอาท์พุทของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า การออกแบบนี้ช่วยลดความจำเป็นในการเลื่อนหน้าสัมผัสซึ่งช่วยลดความยุ่งยากในการออกแบบเครื่อง ในขั้นแรกฟลักซ์แม่เหล็กจะตื่นเต้นจากตัวเร่งความเร็วของบุคคลที่สามที่ติดตั้งบนเพลาทั่วไปและเชื่อมต่อกับระบบโดยใช้คัปปลิ้ง

ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสที่ใช้พลังงานต่ำการขดลวดในสนามจะใช้พลังงานจากกระแสไฟฟ้าที่ถูกแก้ไข ในกรณีนี้วงจรไฟฟ้าจะเกิดขึ้นเนื่องจากการเปิดใช้งานของหม้อแปลงที่รวมอยู่ในวงจรโหลด วงจรเรียงกระแสสารกึ่งตัวนำรวมอยู่ด้วย วงจรไฟฟ้าหลักประกอบด้วย:

• สนามที่คดเคี้ยว;
• การปรับค่า rheostat

คุณสมบัติหลักของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสคือความถี่ของกระแสไฟฟ้าที่สร้างขึ้นนั้นแปรผันตามความเร็วของโรเตอร์

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัส

กำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับแบบอะซิงโครนัสแตกต่างจากแบบซิงโครนัสในกรณีที่ไม่มีการเชื่อมต่อที่เข้มงวดระหว่างความเร็วของโรเตอร์กับแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ความแตกต่างระหว่างพารามิเตอร์เหล่านี้เรียกว่า "สลิป" มีช่องว่างอากาศระหว่างโรเตอร์กับสเตเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัส ในขณะเดียวกันแรงบิดในการเบรกที่เกิดขึ้นเมื่อมีการเชื่อมต่อโหลดและป้องกันการหมุนของโรเตอร์จะส่งผลต่อความถี่ของ EMF ที่สร้างขึ้น ดังนั้นกระแสไฟฟ้าในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสจึงถูกสร้างขึ้นด้วยความเร็วโรเตอร์ที่เพิ่มขึ้น

การออกแบบของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสนั้นง่าย แต่มีลักษณะทางเทคนิคที่เลวร้ายที่สุดเมื่อเทียบกับหน่วยแบบซิงโครนัส - ข้อผิดพลาดในความถี่สามารถเข้าถึง 4% และแรงดันไฟฟ้าได้ถึง 10% นอกจากนี้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการไหลเข้าปัจจุบัน ดังนั้นจึงแนะนำให้ใช้งานร่วมกับตัวปรับความเสถียรและในบางกรณีตัวอย่างเช่นสำหรับการสตาร์ทมอเตอร์ไฟฟ้าอย่างราบรื่นอาจจำเป็นต้องใช้ตัวแปลงความถี่

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าอินเวอร์เตอร์

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าอินเวอร์เตอร์เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสทั่วไปที่เอาท์พุทซึ่งมีเสถียรภาพเพิ่มเติมของพารามิเตอร์การติดตั้ง

มันทำงานดังต่อไปนี้: แรงดันไฟฟ้าที่สร้างโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสไปที่อินเวอร์เตอร์ซึ่งจะถูกแก้ไขเป็นครั้งแรกจากนั้นพัลส์ของความถี่และวัฏจักรหน้าที่ที่กำหนดจะเกิดขึ้นจากแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง ที่เอาต์พุตของอุปกรณ์พัลส์เหล่านี้จะถูกแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้าแบบไซน์ด้วยคุณสมบัติทางเทคนิคที่เกือบสมบูรณ์แบบ

ไดรฟ์กำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ

ในสภาวะภายในประเทศโรเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์สันดาปภายใน (ICE) ที่ทำงานกับเชื้อเพลิงเช่นน้ำมันเบนซินหรือน้ำมันดีเซล ในเวลาเดียวกันอายุการใช้งานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเบนซินที่ติดตั้ง ICE แบบพุช - ดึงอยู่ที่ประมาณ 500 ชั่วโมงต่อปี (ไม่เกิน 4 ชั่วโมงต่อวัน) ICE สี่จังหวะถึง 5,000 ชั่วโมงต่อปี

ขอแนะนำให้ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเบนซินสำหรับไฟฟ้าดับและ / หรือการออกไปข้างนอก

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ใช้น้ำมันดีเซลนั้นมีกำลังสูงและมีความทนทานมากกว่าน้ำมันเบนซิน ในหมู่พวกเขามีรุ่นที่มีอากาศและของเหลวเย็น แนะนำให้ใช้ชุดระบายความร้อนด้วยอากาศในสถานที่ที่มีการปิดไฟฟ้าบ่อยครั้งเป็นเวลานาน

การใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนนั้นง่ายมาก - คุณต้องเติมเชื้อเพลิงลงในถังหมุนกุญแจเพื่อสตาร์ทเครื่องยนต์และเชื่อมต่อโหลด แผงควบคุมของพวกเขาพร้อมกับจารึกและสัญลักษณ์ที่จำเป็นและใช้งานง่ายทั้งหมด

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลที่ระบายความร้อนด้วยของเหลวเป็นอุปกรณ์ที่อยู่ในหมวดหมู่ที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง พวกเขาสามารถทำงานได้หลายวันและส่วนใหญ่จะใช้ในองค์กรเป็นแหล่งพลังงานสำรอง

เครื่องปั่นไฟอุตสาหกรรมออกแบบมาเพื่อสร้างกระแสสลับและจ่ายให้กับผู้บริโภคในระยะทางไกลโดยใช้สายไฟฟ้าแรงสูง (สายส่ง) ทำงานโดยเปิดใช้งานกังหันไฮดรอลิกหรือไอน้ำ ในหน่วยดังกล่าวกลไกโรเตอร์จะเชื่อมต่อโดยตรงกับล้อกังหัน

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันนั้นมีกำลังสูง (สูงถึง 100,000 kW) และสามารถสร้างกระแสสลับที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 16 kV ความยาวและเส้นผ่าศูนย์กลางของโรเตอร์สามารถเข้าถึง 6.5 และ 15 เมตรตามลำดับและความเร็วในการหมุนของหลังอยู่ในช่วง 1500 ... 3000 รอบต่อนาทีติดตั้งยูนิตดังกล่าวในห้องแยกต่างหากบนพื้นผิวคอนกรีตที่เตรียมไว้เป็นพิเศษ

ตัวเลือกและความสามารถของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในครัวเรือน

เพื่อความสะดวกในการใช้งานผู้ผลิตจัดเตรียมผลิตภัณฑ์ของพวกเขาด้วยตัวเลือกที่มีประโยชน์มากมายซึ่ง ได้แก่ :

• อุปกรณ์สำหรับการเริ่มต้นโดยอัตโนมัติของหน่วยในช่วงที่ไฟฟ้าดับ;
• การปรากฏตัวของ RCD ในตัว, การตัดการเชื่อมต่ออุปกรณ์จากไฟในระหว่างการสลายของฉนวนและการปรากฏตัวของกระแสรั่วไหล;
• ควบคุมพารามิเตอร์และแสดงไว้บนจอแสดงผล;
• ป้องกันการโอเวอร์โหลด

เมื่อโหลดเชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าค่าที่จะต่ำกว่าอันดับหนึ่งหน่วยจะเริ่ม "กิน" ส่วนหนึ่งของเชื้อเพลิงเหลวเพื่ออะไรโดยไม่ต้องใช้ความสามารถอย่างเต็มที่

มันจะไม่ฟุ่มเฟือยที่จะมีในการส่งมอบชุดปลอกเงียบพิเศษถังน้ำมันเชื้อเพลิงที่เพิ่มขึ้นปลอกปกป้องหน่วยจากอุณหภูมิต่ำ ฯลฯ

คุณสมบัติการติดตั้ง

เจ้าของที่มีศักยภาพของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับจะต้องดูแลการเตรียมสถานที่ติดตั้งก่อนที่จะซื้อ ไม่ว่าหน่วยดังกล่าวจะถูกติดตั้งในอาคารหรือนอกอาคารจะต้องใช้แพลตฟอร์มที่มั่นคงและแน่นหนา การติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าบนไซต์ที่ไม่สม่ำเสมอจะนำไปสู่การสั่นสะเทือนที่เพิ่มขึ้นซึ่งจะเร่งการสึกหรอของชิ้นส่วนและสามารถกระตุ้นความล้มเหลวของอุปกรณ์ราคาแพง

เมื่อติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในห้องเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องมีการระบายไอเสีย นอกจากนี้ในระหว่างการใช้งานเครื่องขอแนะนำให้เปิดประตูห้องทิ้งไว้ซึ่งในทางกลับกันจะต้องมีการติดตั้งกระจังหน้าในทางเข้าที่กั้นบุคคลภายนอกและเด็กที่สำคัญที่สุดไม่ให้เข้าไปในเขตอันตราย

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟหลักอย่างเคร่งครัดตามข้อกำหนดที่ระบุไว้ในคู่มือการใช้งาน ในกรณีนี้ต้องต่อสายไฟฟ้าหลังจากเครื่องเกริ่นนำและมิเตอร์ไฟฟ้า