Elektrik akımı üreteci, elektrik olmayan enerji türlerini (kimyasal, mekanik, termal) elektrik enerjisine dönüştürmek için tasarlanmış bir cihazdır. Ayrıca, tasarımı elektromanyetik indüksiyon prensibinin kullanımına dayanmaktadır.
Çalışma prensibi ve en basit alternatörün cihazı
Elektromanyetik indüksiyon 1831'de İngiliz fizikçi Michael Faraday (1791-1867) tarafından zamanla değişen bir manyetik akının kapalı bir iletken devreden geçtiğinde, ikincisinde bir elektrik akımının ortaya çıktığını keşfeden bir olgudur. Herhangi bir jeneratörün temelini oluşturan bu prensiptir.
Uygulamada, elektromanyetik indüksiyon prensibi şu şekilde uygulanır: jeneratörün amacına ve tasarımına bağlı olarak sürekli mıknatıslar veya özel uyarma sargıları ile oluşturulan, dönen bir manyetik alanla kesiştiğinde kapalı bir çerçevede (rotor) bir elektrik akımı ortaya çıkar. Çerçeve döndüğünde, manyetik akının büyüklüğü değişir. Ne kadar hızlı dönerse, çıkış voltajı o kadar yüksek olur.
1827'de bu etki keşfedildi ve Macar fizikçi Agnos Istvan Jedlik (1800-1895) tarafından bir elektrik akımı jeneratörünün orijinal modelini oluşturmak için kullanıldı. Ancak, ünlü olduğu düşünülürse, bilim adamı keşfini patentlemedi ve ilk dinamoyu sadece 1850'de oluşturduğunu açıkladı.
Elektrik akımını gidermek için, şasi, onu kapalı bir döngüye dönüştüren ve dönen çerçevenin jeneratörün sabit elemanları ile sürekli temasını sağlayan bir akım toplayıcı ile donatılmıştır. Yaylı fırçalar kolektör halkalarına bastırılır ve böylece elektrik akımı jeneratörün çıkış terminallerine beslenir.
Dönerek, çerçevenin yarıları mıknatısın kutuplarına sırayla geçer. Bu durumda, ortaya çıkan akımın hareket yönünde döngüsel bir değişiklik meydana gelir - her kutupta akım bir yönde hareket eder.
Toplayıcının tasarımına bağlı olarak, jeneratör hem doğru hem de alternatif akım üretebilir.
- DC jeneratörlerinde, toplayıcı düğümdeki sargının her yarısı için birbirinden izole halkalar vardır. Bu yarım halkaların sürekli olarak fırçaları değiştirmesi nedeniyle, akım yönünü değiştirmez, sadece titreşir.
- Alternatörlerde, çerçevenin uçları kayar halkalara bağlanır ve bu tüm yapı ekseni etrafında döner. Çerçeveyi döndürürken, her biri halkasına yakın olan fırçalar, güvenilir bir aşağı iletken sağlar. Bu durumda, fırçaların pozisyonunda döngüsel bir değişiklik olmaz.
Jeneratörün dönen kısmına rotor, sabit kısmına stator denir.
Alternatif ve doğru akım jeneratörlerinin çalışma prensibi aynıdır. Dönen bir rotor üzerinde bulunan kayma halkalarının tasarımında ve sargıların konfigürasyonunda kendi aralarında farklılık gösterirler.
Alternatif akım jeneratörlerinde, EMF'nin iletkente sadece manyetik bir alanda döndüğü zaman değil, aynı zamanda manyetik alanın sabit bir iletkene göre döndüğü durumda ortaya çıktığı gerçeğine dayanarak, genellikle orijinal bir teknik çözüm kullanılır.
Bu etki, dönen bir rotorun üzerine elektrikli veya kalıcı mıknatıslar yerleştiren geliştiriciler tarafından yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu durumda, voltaj sabit montajlı sarımdan çıkarılır, bu da kollektör düzeneklerinin karmaşık tasarımlarından kurtulmayı mümkün kılar.
AC jeneratörler
Çok çeşitli en çeşitli AC jeneratörleri üretilir. Bunlar aşağıdaki parametrelerle sınıflandırılabilir:
- yapıcı tasarım;
- uyarma yöntemi;
- faz sayısı.
Tüketiciye uyarma yöntemi ile agregalar bulunabilir:
- bağımsız uyarma ile - uyarma sargısı, bağımsız bir güç kaynağından doğru akım ile sağlanır;
- kendiliğinden uyarma ile - uyarım sargısına jeneratörün kendisinden düzeltilmiş bir akım verilir;
- sabit mıknatıslardan uyarma ile - uyarma sarımı yok;
- patojenden uyarma ile - düşük güçlü bir DC jeneratörü, servis edilen jeneratörle aynı şaft üzerinde "oturan".
Faz sayısına göre, elektrik jeneratörleri:
- Tek aşama;
- iki fazlı;
- üç faz.
Uygulamada, üç fazlı alternatörler sıklıkla bulunur. Bunun nedeni, bu tür agregaların karakteristik özelliklerinden birkaçıdır:
- uzun mesafeli güç iletim sistemlerinin geliştirilmesinde ekonomik bir etki elde etmek - transformatör cihazlarının ve güç kablolarının malzeme tüketimini azaltmak; Bu dairesel bir manyetik alanın varlığına katkıda bulunur;
- sistemin dengesini sağlayan artan operasyonel kaynak;
- doğrusal ve faz gerilimin eşzamanlı kullanımı.
Yapısal olarak, üç fazlı bir elektrik jeneratörü, statorda çevre etrafında birbirine göre 120 ° bir ofset ile konumlandırılmış üç bağımsız sargıya sahiptir. Ek olarak, her sargı, tüketici R'ye alternatif voltaj sağlayabilen tek fazlı bir jeneratördür. Böyle bir tek sargıya "faz" denir. Faz sargıları bir "üçgen" veya "yıldız" ile birbirine bağlanabilir.
Sargıları bağlamak için başka şemalar vardır, örneğin, altı telli Tesla sistemi veya Slavyanka bağlantısı (bir "yıldız" ve bir "üçgen" şeklinde altı sargının bir kombinasyonu), ancak yaygın olarak kullanılmadılar.
Alternatif akım üreten cihazlarda çerçevenin rolü, dönerken, sarımlarda indüklenen EMF değişkenlerini bir döngünün üçte birine göre değiştiren bir elektromıknatıs tarafından oynanır.
Birçok alternatör arasında, tasarımlarının iki ana türü vardır: senkron ve asenkron. Son zamanlarda, mikroişlemciler tarafından kontrol edilen çok sayıda karmaşık elektronik cihaz göz önüne alındığında, yeni bir tür elektrik jeneratörü ortaya çıktı - invertör.
Senkron Güç Jeneratörleri
Bir senkron alternatör iki bölümden oluşur - hareketli bir rotor ve sabit bir stator.
Bir fırça mekanizması kullanılarak harici bir güç kaynağına bağlı bir çekirdek ve bir uyarma sargısına sahip bir elektromıknatıs olan rotor döndürüldüğünde, jeneratörün çıkış terminallerine beslenen stator sargısında bir EMF indüklenir. Bu tasarım, ünitenin tasarımını büyük ölçüde basitleştiren kayan kontaklara olan ihtiyacı ortadan kaldırır. Başlangıçta manyetik akı, ortak bir şaft üzerine monte edilen ve bir bağlantı kullanılarak sisteme bağlanan üçüncü taraf bir uyarıcıdan uyarılır.
Düşük güçlü senkron jeneratörlerde, alan sargısı rektifiye edilmiş bir akımla çalışır. Bu durumda, elektrik devresi, yük devresine dahil edilen transformatörlerin aktivasyonu nedeniyle oluşur. Yarı iletken doğrultucu da dahildir. Ana elektrik devresi şunları içerir:
- alan sarımı;
- ayar reostat.
Senkron jeneratörün ana özelliği, üretilen elektrik akımının frekansının rotor hızıyla orantılı olmasıdır.
Asenkron Güç Jeneratörleri
Bir asenkron alternatör, rotor hızları ve indüklenen emf arasında katı bir bağlantı olmadığında senkron bir alternatiften farklıdır. Bu parametreler arasındaki farka “kayma” denir. Rotor ile asenkron jeneratörün statoru arasında bir hava boşluğu vardır. Aynı zamanda, yük bağlandığında ortaya çıkan ve rotorun dönmesini önleyen frenleme torku üretilen EMF'nin frekansını etkiler. Bu nedenle, asenkron jeneratörlerde elektrik, artan rotor hızında üretilir.
Asenkron jeneratörlerin tasarımı basittir, ancak senkron ünitelere göre en kötü teknik özelliklere sahiptir - frekanstaki hata% 4'e ve% 10'a kadar voltajda olabilir. Ek olarak, asenkron jeneratörler ani akım için kritik öneme sahiptir. Bu nedenle, bunların stabilizatörlerle birlikte kullanılması tavsiye edilir ve bazı durumlarda, örneğin elektrik motorunun düzgün bir şekilde çalışması için bir frekans dönüştürücü gerekebilir.
İnvertör Jeneratörleri
Bir invertör jeneratörü, çıkışında ek bir çıkış parametresi stabilizatörünün takıldığı geleneksel bir asenkron jeneratördür.
Aşağıdaki gibi çalışır: asenkron bir jeneratör tarafından üretilen voltaj, önce düzeltildiği invertöre gider ve daha sonra belirli bir frekans ve görev çevriminin darbeleri elde edilen sabit voltajdan oluşur. Cihazın çıkışında, bu darbeler neredeyse mükemmel teknik özelliklere sahip bir sinüzoidal gerilime dönüştürülür.
Alternatör Tahriki
Evsel koşullarda, jeneratör rotoru benzin veya dizel gibi yakıtlar üzerinde çalışan içten yanmalı motorlar (ICE) tarafından tahrik edilir. Aynı zamanda, itme-çekme ICE'leri ile donatılmış benzinli jeneratörlerin çalışma ömrü yılda yaklaşık 500 saattir (günde 4 saatten fazla değildir); dört zamanlı ICE yılda 5000 saate ulaşır.
Kısa elektrik kesintileri ve / veya kırsal bölgeye çıkmak için benzinli elektrik jeneratörlerinin kullanılması tavsiye edilir.
Dizel yakıtla çalışan jeneratörler, yüksek güç ve çok daha dayanıklı benzin ile karakterizedir. Bunlar arasında hava ve sıvı soğutmalı modeller var. Hava soğutmalı ünitelerin, elektriğin uzun süre kapalı kaldığı yerlerde kullanılması önerilir.
Bu tür ev aletlerini kullanmak son derece basittir - depodaki yakıtı doldurmanız, motoru çalıştırmak ve yükü bağlamak için anahtarı çevirmeniz gerekir. Kontrol panelleri tüm gerekli ve sezgisel yazıtlar ve sembollerle donatılmıştır.
Sıvı soğutmalı dizel jeneratörler, tamamen farklı bir kategorideki cihazlardır. Günlerce çalışabilirler ve çoğunlukla işletmelerde yedek güç kaynakları olarak kullanılırlar.
Alternatif akım üretmek ve yüksek voltajlı güç hatları (güç hatları) kullanarak uzun mesafelerde tüketicilere tedarik etmek için tasarlanmış endüstriyel jeneratörler, hidrolik veya buhar türbinlerini etkinleştirerek çalışır. Bu tür birimlerde, rotor mekanizması doğrudan türbin çarkına bağlanır.
Türbin jeneratörleri yüksek güç (100.000 kW'a kadar) ile karakterize edilir ve 16 kV'a kadar gerilimle alternatif akım üretebilir. Rotorlarının uzunluğu ve çapı sırasıyla 6.5 ve 15 metreye ulaşabilir ve ikincisinin dönüş hızı 1500 ... 3000 rpm aralığındadır.Bu üniteleri özel olarak hazırlanmış beton yüzeylere ayrı odalara monte edin.
Elektrikli ev jeneratörlerinin seçenekleri ve yetenekleri
Kullanım kolaylığı için, üreticiler ürünlerini aşağıdakiler arasında bir dizi kullanışlı seçenekle donatırlar:
- elektrik kesintisi sırasında ünitenin otomatik başlatılması için cihaz;
- yalıtımın bozulması ve bir kaçak akımın ortaya çıkması sırasında cihazın elektrik bağlantısını kesen yerleşik bir RCD'nin varlığı;
- parametreleri kontrol etmek ve ekranda görüntülemek;
- aşırı yükleme koruması.
Değeri anma değerinden daha düşük olacak bir elektrik jeneratörüne bir yük bağlandığında, ünite kapasitelerini tam olarak kullanmadan sıvı yakıtın bir kısmını boşuna “yemeye” başlar.
Teslimatta özel bir susturucu muhafazası, arttırılmış bir yakıt deposu, üniteyi düşük sıcaklıktan koruyan bir muhafaza vb. Bulundurmak gereksiz olmayacaktır.
Kurulum Özellikleri
Bir alternatörün potansiyel sahibi, satın almadan önce kurulum sahasının hazırlanmasına dikkat etmelidir. Böyle bir ünitenin içeride veya dışarıda nereye monte edileceğinden bağımsız olarak, düz ve sağlam bir platform gerektirecektir. Elektrik jeneratörünün düz olmayan bir yere monte edilmesi, parçaların aşınmasını hızlandıracak ve pahalı bir cihazın arızasına neden olabilecek titreşimde bir artışa yol açacaktır.
Jeneratörü bir odaya monte ederken, egzoz havalandırmasının varlığını sağlamak önemlidir. Buna ek olarak, ünitenin çalışması sırasında, dışarıyı ve en önemlisi çocukları tehlike bölgesine erişmesini engelleyen kapıya bir ızgara takılmasını gerektiren oda kapısını açık bırakmanız önerilir.
Elektrik jeneratörü, işletme kılavuzunda belirtilen şartlara uygun olarak şebekeye bağlanır. Bu durumda, elektrik kablosu giriş makinesinden ve elektrik sayacından sonra bağlanmalıdır.
