אנשים משתמשים באנרגיה של זרם חשמלי כמעט בכל תחומי הפעילות שלהם. כעת לא קל לדמיין חיים ללא חשמל, המומר מאנרגיה מכנית בעזרת ציוד מיוחד. הבה נבחן ביתר פירוט כיצד תהליך זה מתרחש, וכיצד גנרטורים מודרניים מסודרים.
תוֹכֶן
המרת אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית
כל גנרטור עובד על העיקרון של אינדוקציה מגנטית. אפשר לחשוב על האלטרנטור הפשוט ביותר כאל סליל שמסתובב בשדה מגנטי. יש גם גרסה שבה הסליל נשאר נייח, אבל השדה המגנטי רק חוצה אותו. במהלך תנועה זו נוצר זרם חילופין.על פי עיקרון זה פועלים מספר עצום של גנרטורים ברחבי העולם, המשולבים למערכת אספקת חשמל.
המכשיר והעיצוב של האלטרנטור
גנרטור חשמל סטנדרטי כולל את הרכיבים הבאים:
- מסגרת אליה מחובר סטטור עם קטבים אלקטרומגנטיים. הוא עשוי מתכת וחייב לבצע את הפונקציה המגינה של כל מרכיבי המנגנון.
- הסטטור אליו מחוברת הפיתול. הוא עשוי מפלדה פרומגנטית.
- רוטור הוא אלמנט נע, שעל הליבה שלו יש פיתול היוצר זרם חשמלי.
- יחידת מיתוג המפנה חשמל מהרוטור. זוהי מערכת של טבעות מוליכות זזות.
בהתאם למטרה, לגנרטור יש תכונות עיצוב מסוימות, אך ישנם שני מרכיבים שיש לכל מכשיר הממיר אנרגיה מכנית לחשמל:
- הרוטור הוא חלק ברזל מזיז מקשה אחת;
- הסטטור הוא אלמנט קבוע העשוי מיריעות ברזל. בתוכו ישנם חריצים שבתוכם ממוקמת מתפתלת החוט.
כדי להשיג אינדוקציה מגנטית גדולה יותר, צריך להיות מרחק קטן בין האלמנטים הללו. על פי העיצוב שלהם, גנרטורים הם:
- עם אבזור נע ושדה מגנטי סטטי.
- עם אבזור קבוע ושדה מגנטי מסתובב.
כיום, ציוד עם שדות מגנטיים מסתובבים נפוץ יותר, בגלל. הרבה יותר נוח להסיר זרם חשמלי מהסטטור מאשר מהרוטור. למכשיר הגנרטור יש קווי דמיון רבים עם העיצוב של המנוע החשמלי.
מעגל אלטרנטור
עקרון הפעולה של הגנרטור החשמלי: ברגע שבו חצי מהפיתול נמצא על אחד הקטבים, והשני ממול, הזרם עובר במעגל מהערך המינימלי למקסימום ולהיפך.
סיווג וסוגי גנרטורים
ניתן לחלק את כל הגנרטורים החשמליים לפי קריטריון העבודה וסוג הדלק ממנו מופק חשמל. כל הגנרטורים מחולקים לחד פאזי (תפוקת מתח 220 וולט, תדר 50 הרץ) ותלת פאזי (380 וולט בתדר של 50 הרץ), וכן לעקרון הפעולה וסוג הדלק המומר לחשמל. . אפילו גנרטורים יכולים לשמש בתחומים שונים, מה שקובע את המאפיינים הטכניים שלהם.
על פי עקרון העבודה
הפרד אלטרנטורים אסינכרוני וסינכרוני.
אסינכרוני
למחוללים אסינכרוניים אין קשר מדויק EMF על מהירות הרוטור, אבל המונח "Slip S" עובד כאן. זה מגדיר את ההבדל הזה. ערך ההחלקה מחושב, כך שעדיין יש השפעה מסוימת של רכיבי הגנרטור בתהליך האלקטרומכני של מנוע האינדוקציה.
סינכרוני
לגנרטור כזה יש תלות פיזית בתנועה הסיבובית של הרוטור לתדר החשמל שנוצר. במכשיר כזה, הרוטור הוא אלקטרומגנט המורכב מליבות, פיתולים וקטבים. הסטטור הם סלילים המחוברים לפי עקרון כוכב, ובעלי נקודה משותפת - אפס. אצלם נוצר חשמל.
הרוטור מופעל על ידי כוח חיצוני של אלמנטים נעים (טורבינות) הנעים באופן סינכרוני. הגירוי של אלטרנטור כזה יכול להיות גם מגע וגם ללא מגע.
לפי סוג דלק המנוע
הריחוק מהרשת עם הופעת הגנרטורים כבר לא הופך למכשול לשימוש במכשירי חשמל.
מחולל גז
גז משמש כדלק, שבזמן הבעירה שלו נוצרת אנרגיה מכנית, המוחלפת בזרם חשמלי. יתרונות השימוש בגנרטור גז:
- בטיחות לסביבה, מכיוון שהגז בזמן הבעירה אינו פולט אלמנטים מזיקים, פיח ומוצרי פירוק רעילים;
- מבחינה כלכלית, משתלם מאוד לשרוף גז זול. בהשוואה לבנזין, זה יעלה הרבה פחות;
- אספקת הדלק מתבצעת באופן אוטומטי. יש להוסיף בנזין וסולר לפי הצורך, ומחולל הגז מחובר בדרך כלל למערכת אספקת הגז;
- הודות לאוטומציה, המכשיר נכנס לפעולה באופן עצמאי, אך לשם כך הוא חייב להיות ממוקם בחדר חם.
גנרטור דיזל
קטגוריה זו מורכבת בעיקר מיחידות חד פאזיות בעלות הספק של 5 קילוואט. 220 וולט ותדר של 50 הרץ הם סטנדרטיים עבור מכשירי חשמל ביתיים, כך שמכונת הדיזל מתמודדת היטב עם עומס סטנדרטי. כפי שאתה יכול לנחש, סולר נדרש להפעלתו. למה לבחור גנרטור דיזל?
- זולות יחסית של דלק;
- אוטומציה המאפשרת לך להפעיל אוטומטית את הגנרטור כאשר אספקת החשמל מופרעת;
- רמה גבוהה של בטיחות אש;
- במשך תקופה ארוכה, יחידת דיזל מסוגלת לעבוד ללא תקלות;
- עמידות מרשימה - חלק מהדגמים מסוגלים לעבוד סה"כ 4 שנים של פעולה רצופה.
גנרטור בנזין
מכשירים כאלה הם די ביקוש כמו ציוד ביתי. למרות העובדה שהבנזין יקר יותר מגז ודיזל, לגנרטורים כאלה יש חוזקות רבות:
- ממדים קטנים עם כוח גבוה;
- קל לתפעול: רוב הדגמים ניתנים להפעלה ידנית, גנרטורים גדולים יותר מצוידים בסטרטר. המתח מוסדר תחת עומס מסוים באמצעות בורג מיוחד;
- במקרה של עומס יתר של הגנרטור, ההגנה מופעלת אוטומטית;
- קל לתחזוקה ותיקון;
- אל תעשה הרבה רעש במהלך הפעולה;
- ניתן להשתמש בו הן בפנים והן בחוץ, אך יש להגן עליו מפני לחות.
יישומים עיקריים
בהתאם למקום השימוש בגנרטור, נקבעים המאפיינים הטכניים שלו. בעיקר, היחס בין הגנרטור לקטגוריה מסוימת בתחום היישום קובע את הספק שלו. סוגי הציוד הבאים מחולקים לפי אזורי פעולה:
- בית. יש להם כוח בין 0.7 ל-25 קילוואט. בדרך כלל, קטגוריה זו כוללת גנרטורים של בנזין ודיזל. הם משמשים להפעלת מכשירי חשמל ביתיים וציוד בעל הספק נמוך, לעתים קרובות מאוד באתרי בנייה. מתאים כמקור חשמל נייד ביציאה לשטח הכפרי;
- מקצועי. הם יכולים לשמש כמקור חשמל קבוע במוסדות עירוניים ובמפעלי ייצור קטנים. הספקו אינו עולה על 100 קילוואט;
- תַעֲשִׂיָתִי.ניתן להשתמש בהם במפעלים ומפעלים גדולים שבהם נדרש ציוד בעל הספק גבוה. מכשירים כאלה הם בעלי הספק של יותר מ-100 קילוואט, בעלי ממדים ניכרים וקשה לתחזק אותם עבור אדם לא מוכן.
