Generator Electric (52 De Fotografii): Principiul De Funcționare Al Unui Generator De Curent Electric, Tipuri, în Ce Constă și Cum Să Alegeți

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-16 05:56

Știind totul despre generatoarele electrice este necesară nu numai pentru ingineri, organizatori de producție și diverși manageri, așa cum cred ei de obicei. Cunoașterea principiului de funcționare a unui generator de curent electric este o cunoaștere culturală generală de bază a lumii moderne. Înțelegerea tipurilor de generatoare, în ce constă acestea, cum să alegeți un dispozitiv, vă poate îmbunătăți în mod semnificativ propria viață și vă poate garanta confortul chiar și cu o întrerupere bruscă de curent.

Istoria creației

Este imposibil să spunem exact ce specialiști au inventat generatorul de electricitate - mulți ingineri și ingineri electrici lucrează la el de zeci de ani. Lucrările la o astfel de tehnică continuă chiar și în secolul 21, când, s-ar părea, nu se poate adăuga nimic semnificativ . Un pas decisiv către crearea unui generator a fost descoperirea interacțiunii câmpului electric și a acului magnetic în 1820. Treptat, a fost posibil să descoperim că un curent electric se obține numai într-un câmp magnetic în mișcare sau atunci când un conductor se mișcă în el. Onoarea unei astfel de descoperiri este împărtășită de Anjos Yedlik (Austria, 1827) și Michael Faraday (Anglia, 1831).

Deși primul a fost un om de știință maghiar, eforturile colegului său britanic au fost mult mai faimoase . El a investigat temeinic și cuprinzător inducția electromagnetică și nu a încercat doar să creeze un mecanism specific. În plus, Yedlik a reușit să treacă de la prototipuri la o mașină dinamică completă doar în anii 1850. Dar Michael Faraday a creat un generator de electricitate (deși încă imperfect) în 1831. Mașinile dinamo au fost în mod istoric primul tip, dar din cauza dimensiunii și complexității comutării, au părăsit scena.

Anul invenției primei mașini electrice din Rusia este 1833. În același timp, Emmanuel Lenz a descoperit reversibilitatea sistemelor - un aparat poate fi utilizat atât pentru generare, cât și ca motor electric.

Dar iobăgia arhaică nu a permis să profite de evoluțiile promițătoare și în curând prioritatea a revenit irevocabil către statele dezvoltate industrial . Până în 1851, toate generatoarele erau fabricate numai cu magneți permanenți; în următorii 16 ani, a fost posibilă creșterea puterii datorită electromagnetilor simpli. În anii 1866-1867, mai mulți dezvoltatori au prezentat simultan mașini electrice cu magneți auto-excitați.

Generatorul inventorului belgian-francez Zenob Gramm, construit în 1870, a fost folosit pe scară largă în scopuri industriale . Odată ce motorul diesel a apărut, un dezvoltator neidentificat și-a dat seama cum să-l folosească ca un generator. Deja în anii 1920, generatoarele diesel au început să fie utilizate în mod activ în industrie. Cercetările efectuate de fizicieni în anii 1940 au condus la crearea de generatori magnetohidrodinamici. Dar astfel de sisteme pot fi utilizate exclusiv la centralele mari, nu există perspective pentru utilizarea lor casnică.

Dispozitivul și principiul de funcționare

Orice generator electric transformă un impuls mecanic într-un curent electric. Se obține prin răsucirea unei bobine de sârmă plasate într-un câmp magnetic. Bobina este împărțită în două părți principale: un magnet fixat rigid și un cadru de sârmă. Ambele capete ale bobinei sunt conectate mecanic printr-un inel de alunecare alunecând pe peria de carbon. Această perie conduce un curent electric.

Principiul de funcționare al generatorului implică, de asemenea, că pulsul generat de partea rotativă merge la inelul de contact interior . Acest lucru se întâmplă exact în momentul în care o parte a cadrului trece lângă marginea nordică a magnetului. Sursa de curent alternativ funcționează de obicei pe principiul așa-numitei generații de curent puternic.

Are un singur magnet, cu toate acestea, se deplasează în jurul mai multor înfășurări. Merită luat în considerare faptul că generatorul auto este aranjat oarecum diferit.

Începe să acționeze atunci când sistemul de aprindere este pornit . În acest moment, curentul prin inelele de alunecare se deplasează la ansamblul pensulei și la sistemul de excitație. Acolo generează un câmp magnetic. Un rotor conectat la arborele cotit generează oscilații electromagnetice. Un curent alternativ indus este generat la terminalul de derulare înapoi. Frecvența de răsucire a generatorului auto-excitat crește până la un anumit nivel, iar după aceea se declanșează redresorul.

Deși principiul de bază al generației curente este interacțiunea câmpului magnetic, rotorului și statorului, diferite surse de energie mecanică pot roti o parte în mișcare. Ei pot fi:

• apă curgătoare;
• abur fierbinte;
• vânt;
• motoare de combustie internă.

Tipul sincron de generator se distinge prin coincidența frecvențelor de torsiune ale statorilor și rotoarelor. Un magnet permanent este folosit ca rotor. Când dispozitivul este pornit, rotorul începe să genereze un câmp slab. De îndată ce revoluțiile cresc, o forță electrică mare începe să fie generată. Pulsul trece prin regulatorul de tensiune și este trimis la rețeaua electrică.

Circuitul sincron permite stabilizarea parametrilor curentului emis. Cu toate acestea, există o mare probabilitate de suprasarcină electrică. În plus, ansamblul periei trebuie întreținut și acest lucru crește imediat costurile consumatorilor.

Modelele asincrone rulează continuu într-un mod de decelerare. Rotorul se rotește înainte de timp, iar orientarea acestuia coincide cu orientarea câmpului magnetic generat de stator. Rotoarele pot fi în versiune cu fază sau în cușcă de veveriță.

Câmpul magnetic al dispozitivelor asincrone nu poate fi reglat . Prin urmare, frecvența și amperajul curentului sunt determinate direct de numărul de rotații ale aparatului. În ultimele decenii, generatorii electrochimici, care generează curent pe bază de hidrogen, au jucat un rol semnificativ. Încearcă să fie utilizate în mașini, cu toate acestea, până în prezent nu a fost posibilă deplasarea motorului cu ardere internă. O altă versiune a generatorului - bateria solară funcționează prin intermediul efectului fotoelectric.

Vizualizări

Prin autonomie

Tip extrem de autonom - acestea sunt centrale electrice manuale. În ele, mișcarea mecanică se obține datorită forței musculare a operatorului. Sigur, nu este nevoie să vă bazați pe o productivitate ridicată și pe o operare pe termen lung . Dar puteți obține încredere curent în orice situație atunci când nu puteți folosi nici combustibil, nici vânt sau apă. Prin urmare, astfel de generatoare pot fi incluse în kiturile de urgență ale aeronavelor, utilizate în cazuri de urgență de expediții, militari și așa mai departe. Dispozitive electromagnetice autonome condiționate - pe un motor pe benzină.

După numărul de faze

Există dispozitive monofazate și trifazate. În case și apartamente, alimentarea trifazată este rareori necesară. Excepție fac motoarele vechi, elementele de încălzire pentru o saună și echipamente similare.

Conectarea consumatorilor monofazici la un generator trifazat trebuie efectuată în conformitate cu regula distribuției uniforme.

O simplă regulă generală spune: dacă rețeaua consumă 20 kW sau mai puțin, nu are prea mult sens în trei faze.

După modul de funcționare

Principalele dispozitive utilizate sunt proiectate să funcționeze continuu. De obicei, acestea funcționează cu motorină, deși există excepții. Astfel de echipamente pot furniza surse de alimentare non-stop și sunt instalate în centrale electrice mari și centrale termice . Modelele de generator de așteptare sunt proiectate pentru situații de urgență (când sursa de alimentare este întreruptă brusc). Și munca se desfășoară uneori fără întrerupere, dar numai pentru câteva ore.

După domeniul de aplicare

Generatoarele pentru uz casnic sunt prezentate într-o gamă largă. Aproape toate oferă curent monofazat. Valorile normale sunt 220 V, 50 Hz. Cele mai puternice dispozitive de uz casnic sunt utilizate chiar și pentru sudare, precum și pentru alimentarea atelierelor mici și a serviciilor auto.

Important: posibilitatea de utilizare pentru sudare trebuie specificată în documentație - altfel riscul este foarte mare.

În scopuri de producție, sunt necesare generatoare electrice staționare puternice. Ele sunt, de asemenea, utilizate pentru:

• proiecte mari de construcții;
• microdistricte;
• așezări solide de cabane;
• porturi;
• stații de tren;
• spitale;
• institutii de invatamant;
• centre de birouri.

Clasificarea aparatelor de uz casnic

Benzină

Sistemele acționate de vânt sau apă curgătoare se găsesc doar în centrale electrice mai mult sau mai puțin mari. Nu este atât de ușor să le folosești în teren (drumeții) și chiar și acasă. Acest lucru este valabil mai ales pentru generatoarele de hidro. În ceea ce privește centralele termice pentru uz privat, acestea funcționează aproape întotdeauna pe benzină și produc o putere limitată, aparate mai puternice de 20 kW putând fi găsite rar . De obicei utilizează benzină AI-92, utilizarea AI-76 și AI-95 este posibilă doar ocazional și chiar și atunci nu este recomandată.

Motorină

Instalațiile care funcționează pe motorină produc uneori până la 3 MW de curent. Ele vor furniza energie chiar și pentru un sat de vacanță mare, cu garaje și infrastructură similară.

Generatoarele diesel sunt disponibile într-un design mobil sau staționar. Gama de astfel de produse este foarte mare și, evident, acoperă orice nevoie.

Chiar și modelele relativ slabe sunt potrivite pentru alimentarea cu curent a mașinilor de sudat.

Producătorii

Generatoarele electrice moderne fabricate în Rusia provoacă cu încredere produsele străine. Cele mai populare mărci sunt:

• „Svarog”;
• "Calibru";
• Energomash;
• Energo.

Gama de furnizori ruși include atât versiuni de uz casnic cu o putere de 1000-2000 W, cât și probe semi-industriale serioase cu o putere de până la 5000 W . În cele din urmă, există și modele semnificativ mai puternice care vor ajuta constructorii și organizatorii de producție. Un număr de generatoare produse în Federația Rusă sunt echipate cu sisteme electronice avansate de control și monitorizare care monitorizează parametrii tehnici. Cu toate acestea, există și versiuni mai simple - care sunt mult mai stabile în condiții dificile. În cele din urmă, produsele firmelor rusești vor fi cu siguranță disponibile consumatorilor.

Segmentul gospodăriei este reprezentat, de exemplu, de modelul EG-87220. Are o garanție de 14 luni. Un rezervor de combustibil cu un volum de 15 litri este suficient în majoritatea cazurilor, dar pornirea automată nu este furnizată.

Cea mai mare putere atinge 2200 wați. Tensiunea de funcționare - așteptată 220 V.

Generatoare excelente sunt, de asemenea, furnizate de compania franceză SDMO . În general, este unul dintre liderii mondiali în producția de generatoare electrice de diferite tipuri și capacități. Puteți găsi cu ușurință o centrală pe benzină SDMO care poate rezolva aproape orice sarcină posibilă. Acestea oferă performanțe atractive. Gama preocupării franceze include modele cu cadre speciale care diminuează vibrațiile. Echipat cu componente electronice excelente.

Se atrage atenția asupra modelului K10M . Oferă tensiune de 230 V și este controlată de pe telecomandă. Este prevăzut un întrerupător de putere, capacitatea de a lucra la - 30 de grade. Pe cadru este instalat un sistem antivibrație. Există, de asemenea, un generator de încărcare de 12V.

Compania concurentă Caiman a intrat pe piața rusă relativ recent . Cu toate acestea, ea a reușit deja să demonstreze meritele produselor sale cât mai convingător posibil. Modelele sale sunt concepute pentru a reduce zgomotul și pot fi instalate în siguranță chiar și în interiorul casei. Toți generatorii acestei mărci îndeplinesc cele mai înalte standarde de mediu. Desigur, gama Caiman include dispozitive de diferite capacități și dimensiuni.

Acest brand se poate lăuda cu modelul Expert 3010X. Are o opțiune avansată de răcire a aerului. Arborele cu came utilizează o transmisie cu lanț îmbunătățită.

Filtrul asigură pornirea generatorului chiar și în locuri extrem de prăfuite. Automatizarea va asigura că pornirea fără ulei nu este posibilă. De asemenea, merită remarcat:

• o pereche de prize protejate de umiditate;
• garanție de viață a bateriei până la 210 minute;
• echipament de răcire atent;
• un sistem excelent fără perii care nu necesită întreținere sofisticată.

Producătorul german Endress ocupă o poziție foarte bună pe piață. În Germania însăși, care deja spune multe, dispozitivele sale sunt extrem de populare. Compania folosește în mod activ soluții complexe avansate. Ca și la furnizorii anteriori, gama include întreaga gamă de opțiuni de alimentare cu energie electrică. Puterea părții principale a modelelor variază de la 1500 la 9000 W. Aproape toate dispozitivele Endress sunt capabile să livreze 220 și 380 V.

Un bun exemplu este ESE 404 YS Diesel . Această versiune este apreciată pentru fiabilitatea și consumul redus de combustibil. Puterea dispozitivului ajunge la 3, 9 kVA. Tensiunea nominală a generatorului monofazat este de 230 V. Protecția electrică este IP23.

Apropo de furnizorii germani, ar fi o prostie să ignorăm un alt brand popular - Fubag . Generatoarele sale de energie sunt de aceeași calitate cu cel puțin cele mai faimoase echipamente de sudură. Specialiștii Fubag se preocupă nu numai de caracteristicile tehnice, ci și de designul original, ceea ce face mai ușor de întreținut. Generatoarele acestui brand aparțin în mod oficial categoriei profesionale. Cu toate acestea, acestea nu sunt mai puțin utilizate cu succes în sectorul privat.

Centrala deschisă monofazată DS 16 A ES furnizează curent de până la 13,6 kVA utilizând un rezervor de 51 litri. Preîncălzirea aerului este furnizată.

Proiectanții s-au ocupat de protecția la suprasarcină, nivelul de rezistență electrică este IP23. Instalarea cu patru cilindri asigură un curent de 54 A. La o sarcină de 75%, dispozitivul va funcționa până la 10 ore.

Consumatorii ruși au apreciat mult timp avantajele generatoarelor de energie marca Resanta. Sunt lăudați pentru:

• detalii de înaltă tehnologie;
• ușurința serviciului;
• raport excelent greutate-putere;
• stabilitatea tensiunii de ieșire.

În sortiment se remarcă modelul BG 4000 R, care rulează pe benzină. Putere nominală - 3 kW, calitate combustibil - AI-92. Sistemul de periere sincronă funcționează perfect, informațiile sunt aduse utilizatorului de către afișaj. Cheia bujiei, butonul sunt incluse în kit. De fapt, producția se desfășoară în China.

Printre firmele chinezești, marca ELITECH se remarcă favorabil . La noi, este cunoscut din 2008. Astfel de generatoare sunt nu numai de înaltă calitate, ci și nepretențioase și versatile. Produsele ELITECH utilizează cele mai noi tehnologii și, prin urmare, compania a reușit să-i îndepărteze pe mulți foști lideri de piață. Generatoarele de gaz ale acestei companii se disting printr-un start combinat, pot fi fabricate într-o formă staționară sau mobilă.

Un exemplu de generator de uz casnic simplu este BES 950 R . Cu o capacitate a rezervorului de 4, 4 litri, oferă o putere de curent de 2, 8 A. Începutul are loc în modul manual. Automatizarea monitorizează nivelul uleiului și oprește dispozitivul după cum este necesar. Motorul în doi timpi cu supapă aeriană are un singur cilindru răcit cu aer. Volumul sunetului ajunge la 56 dBA. Generatoarele de energie norvegiene nu merită o mențiune specială, spre deosebire de mărci:

• Makita;
• Hitachi;
• Hyundai;
• Kipor;
• Ranger.

Cum se alege?

Cumpărarea unui dispozitiv „doar silențios” nu este pe deplin rezonabilă. La fel și cel mai puternic dispozitiv. În primul rând, ar trebui să decideți în ce scop va fi utilizat generatorul:

• în alimentarea sezonieră cu energie electrică;
• ca o plasă de siguranță de rezervă;
• ca soluție de urgență;
• ca sursă permanentă de energie.

Pentru turiști, vânători, pescari și o parte din consumatorii comerciali, este mai corect să alegeți un generator mobil. El se va potrivi și rezidenților de vară. Dar puterea dispozitivului este critică. Trebuie să fie echilibrat: o tehnică slabă nu va „scoate” sarcina, iar o tehnică prea puternică va risipa resursele.

Determinarea indicatorului necesar ajută la luarea în considerare a coeficientului curentului de pornire, precum și la împărțirea dispozitivelor în importante și nu foarte importante (nu sunt necesare adăugarea aspiratoarelor, mașinilor de spălat rufe, fierelor de călcat, cuptoarelor cu microunde).

Numărul de faze este, de asemenea, foarte relevant. Numai aparatele monofazate pot fi alimentate de la un generator monofazat. Cu toate acestea, pentru uz casnic și suburban, acest lucru nu este prea important. Trebuie luate modele trifazate pentru echiparea șantierelor, a întreprinderilor industriale și a atelierelor lor individuale. Important: nu dau mai mult de 1/3 din puterea pe fază.

Un alt aspect important este combustibilul folosit . Modelul pe benzină vă va permite să furnizați curent casei în caz de defecțiuni periodice. Aceste dispozitive sunt compacte, relativ ușoare și au zgomot redus. Acestea sunt utilizate în mod activ de către firmele comerciale mici - atât de producție, cât și de comerț. Modificările diesel sunt scumpe, fac mult zgomot, dar dau mult curent și pot funcționa mult timp fără întrerupere. Modelele sunt valoroase acolo unde rețelele electrice lipsesc ca clasă.

Versiunile cu combustibil dual vor fi mai economice și mai versatile decât altele. De obicei, acestea funcționează pe benzină și pe gaz, iar comutarea este ușoară.

Gazul lichefiat cu balon este semnificativ mai ieftin decât benzina . Acest mod este și mai avantajos atunci când este conectat la o autostradă. Dispozitivele asincrone sunt proiectate pentru alimentarea cu energie electrică în aer liber, acestea ar trebui folosite și pentru încăperile deosebit de umede.

Cu toate acestea, problema este că generatoarele fără perii nu știu cum să furnizeze curent de înaltă calitate impecabil, cu o undă sinusoidală optimă. Aparatele electrocasnice și computerele sunt cel mai bine alimentate de dispozitive sincrone. Chiar și susceptibilitatea la deteriorarea prafului este justificată de parametrii stabili și de caracteristicile de curent ridicat. Un alternator înfășurat în cupru este mai scump, dar conduce căldura mult mai bine și are o putere excelentă. În plus, ar trebui să acordați atenție:

• prezența unui sistem AVR (fără acesta, creșterile de putere pot sparge telefoanele, tabletele și laptopurile);
• tip de demaror manual sau electric;
• prezența unei opțiuni de pornire automată (și uneori oprire);
• carcasă închisă sau deschisă (prima opțiune este mai stabilă și mai fiabilă, dar se poate supraîncălzi);
• numărătoarea inversă a orelor motorului (permițând întreținerea în timp util);
• consum de combustibil;
• recenzii;
• capacitățile de servicii ale furnizorului.