Elektrik jeneratör çeşitleri ve çalışma prensipleri

Bir elektrik jeneratörü, elektrik olmayan enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmek için tasarlanmış bir makine veya tesisattır: mekanik enerji elektrik enerjisine, kimyasal enerji elektrik enerjisine, ısı enerjisi elektrik enerjisine, vb. Bugün, temel olarak, “jeneratör” kelimesini kullandığımızda, mekanik bir dönüştürücü enerjisini elektrik enerjisine dönüştürür.

Dizel veya benzinli portatif jeneratör, nükleer enerji santrali jeneratörü, araba jeneratörü, asenkron elektrik motorundan ev yapımı jeneratör veya düşük güçlü rüzgar türbini için düşük hızlı jeneratör olabilir. Makalenin sonunda, en yaygın iki jeneratörü örnek olarak ele alacağız, ancak önce çalışmalarının ilkeleri hakkında konuşalım.

Fiziksel bakış açısıyla, mekanik jeneratörlerin her birinin çalışma prensibi şu ya da bu şekilde bir ve aynıdır: elektromanyetik indüksiyon fenomeniçizgiler iletkenin manyetik alanını geçtiğinde, bu iletkende endüksiyon EMF meydana gelir. İletkenin ve manyetik alanın karşılıklı hareketine yol açan kuvvet kaynakları çeşitli süreçler olabilir, ancak sonuç olarak, yüke güç vermek için her zaman jeneratörden emf ve akım elde edilmelidir.

Elektrik jeneratörünün çalışma prensibi - Faraday Kanunu

Elektrik jeneratörünün prensibi 1831'de İngiliz fizikçi Michael Faraday tarafından keşfedildi. Daha sonra bu ilke Faraday yasası olarak adlandırıldı. İletken manyetik alana dik geçtiğinde, bu iletkenin uçlarında potansiyel bir farkın meydana geldiği gerçeğinde yatmaktadır.

İlk jeneratör Faraday tarafından keşfettiği prensibe göre inşa edildi, bu bir "Faraday diski" idi - at nalı şeklindeki bir mıknatısın kutupları arasında bakır bir diskin döndüğü tek kutuplu bir jeneratör. Cihaz, hafif bir voltajla önemli bir akım üretti.

Daha sonra jeneratörlerdeki münferit yalıtılmış iletkenlerin pratik bir bakış açısından katı iletken bir diskten çok daha verimli olduğu bulunmuştur. Ve modern jeneratörlerde, kullanılan stator tel sargıları (en basit gösteri durumunda, bir tel bobini).

alternatör

Modern jeneratörlerin büyük çoğunluğu senkron alternatörlerdir. Stator üzerinde, üretilen elektrik enerjisinin yönlendirildiği bir çapa sargısı vardır. Rotor üzerinde, döner bir rotordan dönen bir manyetik alan elde etmek için bir çift kontak halkası aracılığıyla sabit bir akımın verildiği bir uyarma sargısı bulunur.

Elektromanyetik indüksiyon fenomeni nedeniyle, rotor harici bir sürücüden (örneğin, bir içten yanmalı motordan) döndüğünde, manyetik akısı, stator sargısının fazlarının her birini sırayla keser ve böylece bunlarda bir emf indükler.

Çoğu zaman üç faz vardır, bunlar birbirlerine göre göreceli olarak 120 derece fiziksel olarak yer değiştirir, böylece üç fazlı bir sinüzoidal akım elde edilir. Fazlar elde etmek için bir "yıldız" veya "üçgen" düzeninde bağlanabilir standart şebeke gerilimi.

Sinüzoidal EMF f'nin frekansı rotor hızıyla orantılıdır: f = np / 60, burada - p, rotorun manyetik artı çiftlerinin sayısıdır, n, rotorun dakikadaki devir sayısıdır. Tipik olarak, maksimum rotor hızı 3000 rpm'dir. Böyle bir senkron jeneratörün stator sargılarına üç fazlı bir doğrultucu bağlarsanız, doğru akım jeneratörü alırsınız (bu arada, tüm araba jeneratörleri için çalışır).

Üç makine senkron jeneratörü

Tabii ki, klasik senkron jeneratörün ciddi bir eksi var - rotorda onlara bitişik kontak halkaları ve fırçalar var. Fırçalar sürtünme ve elektrik erozyonu nedeniyle kıvılcım çıkarır ve aşınır. Patlayıcı bir ortamda buna izin verilmez. Bu nedenle, havacılıkta ve dizel jeneratörlerde temassız senkron jeneratörler, özellikle üç makineli jeneratörler daha yaygındır.

Üç makinenin bir yuvada üç makinesi vardır: bir ön uyarıcı, bir uyarıcı ve bir jeneratör - ortak bir şaft üzerinde. Ön uyarıcı senkron bir jeneratördür, şaft üzerindeki sabit mıknatıslardan uyarılır, ürettiği voltaj uyarıcının stator sargısına beslenir.

Patojenin statoru, jeneratörün ana uyarma sargısının beslendiği üç fazlı bir doğrultucuya bağlı rotor üzerindeki sargı üzerinde etki eder. Jeneratör statorunda akım üretir.

Gaz, dizel ve benzinli taşınabilir jeneratörler

Bugün hanelerde çok yaygın dizel, gaz ve benzinli jeneratörlerICE'yi içten yanmalı motor olarak kullanan - jeneratör rotasyonuna mekanik dönüşü ileten bir içten yanmalı motor.

Sıvı yakıt jeneratörleri yakıt tanklarına sahiptir, gaz jeneratörleri bir boru hattı üzerinden yakıt tedarik etmelidir, böylece gaz karbüratöre beslenir ve burada yakıt karışımının ayrılmaz bir parçasına dönüşür.

Her durumda, yakıt karışımı piston sisteminde yakılarak krank milinin dönmesine neden olur. Bu bir araba motoruna benzer. Krank mili, temassız bir senkron jeneratörün (alternatör) rotorunu döndürür.

En iyisi ev santrallerinin inverter jeneratörleri Farkları telafi etmek için dahili bir bataryaya ve çift dönüşüm sistemine sahiptirler, bu tür cihazlarda alternatif voltaj daha kararlıdır.

Araba Jeneratörleri

Bir alternatörün başka bir örneği - dünyadaki en yaygın jeneratör türü - araba jeneratör. Bu jeneratör geleneksel olarak rotor üzerinde kayma halkaları olan bir uyarma sargısı ve bir doğrultucu ile üç fazlı stator sargısı içerir.

Dahili elektronik regülatör, voltajı araç aküsü için kabul edilebilir aralıkta tutar. Bir araba jeneratörü yüksek hızlı bir jeneratördür, hızları dakikada 9000'e ulaşabilir.

Her ne kadar başlangıçta akım değişiyor olsa da (rotorun kutup uçları dönüşümlü olarak ve farklı kutuplarda, stator sargısının manyetik akıları ile üç fazıyla kesişir), daha sonra diyotlar tarafından düzeltilir ve pili şarj etmek için sabit olana dönüşür.

Elektrik jeneratörlerinin sıra dışı tasarımları:

Serbest enerji jeneratörleri

Robert Alexander’ın süper verimli motor jeneratörü

Marx jeneratör (darbe voltaj üreteci)

Peltier termojeneratör

Minyatür elektronik cihazlar için nano jeneratörler