Sähkögeneraattori (52 Kuvaa): Sähkövirtageneraattorin Toimintaperiaate, Tyypit, Mistä Se Koostuu Ja Miten Valita

2024 Kirjoittaja: Beatrice Philips | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-16 05:37

Kaiken tietäminen sähkögeneraattoreista on välttämätöntä paitsi insinööreille, tuotannon järjestäjille ja erilaisille johtajille, kuten he yleensä uskovat. Tieto sähkövirran generaattorin toimintaperiaatteesta on perustavanlaatuinen yleinen kulttuuritieto nykyajasta. Ymmärtämällä generaattorityypit, mitä ne koostuvat, miten laite valitaan, voidaan parantaa merkittävästi omaa elämääsi ja taata mukavuutta myös äkillisen sähkökatkon yhteydessä.

Luomishistoria

On mahdotonta sanoa tarkasti, mitkä asiantuntijat keksivät sähköntuottajan - monet insinöörit ja sähköinsinöörit ovat työskennelleet sen parissa vuosikymmenien ajan. Työskentely tällaisen tekniikan parissa jatkuu jopa 2000 -luvulla, jolloin näyttää siltä, että mitään merkittävää ei voida lisätä . Ratkaiseva askel kohti generaattorin luomista oli sähkökentän ja magneettisen neulan vuorovaikutuksen löytäminen vuonna 1820. Vähitellen oli mahdollista havaita, että sähkövirta saadaan vain liikkuvassa magneettikentässä tai kun johtimen liikkuu siinä. Tällaisen löydön kunnia ovat Anjos Yedlik (Itävalta, 1827) ja Michael Faraday (Englanti, 1831).

Vaikka ensimmäinen oli unkarilainen tiedemies, hänen brittiläisen kollegansa ponnistelut olivat paljon kuuluisampia . Hän tutki perusteellisesti ja kattavasti sähkömagneettista induktiota eikä vain yrittänyt luoda erityistä mekanismia. Lisäksi Yedlik pystyi siirtymään prototyypeistä täysimittaiseksi dynamo-koneeksi vasta 1850-luvulla. Mutta Michael Faraday loi sähkögeneraattorin (vaikka se oli edelleen epätäydellinen) vuonna 1831. Dynamo -koneet olivat historiallisesti ensimmäinen tyyppi, mutta kommutoinnin koon ja monimutkaisuuden vuoksi he lähtivät paikalta.

Venäjän ensimmäisen sähkökoneen keksimisvuosi on 1833. Samaan aikaan Emmanuel Lenz löysi järjestelmien palautuvuuden - yhtä laitetta voidaan käyttää sekä tuotantoon että sähkömoottorina.

Mutta arkaainen orjuus ei antanut mahdollisuuden hyödyntää lupaavaa kehitystä, ja pian etusija siirtyi peruuttamattomasti teollisesti kehittyneille valtioille . Vuoteen 1851 asti kaikki generaattorit valmistettiin vain kestomagneeteilla; seuraavien 16 vuoden aikana oli mahdollista lisätä tehoa yksinkertaisten sähkömagneettien ansiosta. Vuosina 1866-1867 useat kehittäjät esittivät kerralla sähkökoneita, joissa oli itseherätettyjä magneetteja.

Vuonna 1870 rakennetun belgialais-ranskalaisen keksijän Zenob Grammin generaattoria käytettiin laajalti teollisiin tarkoituksiin . Kun dieselmoottori tuli, tuntematon kehittäjä tajusi, miten sitä voidaan käyttää generaattorikäytönä. Jo 1920 -luvulla dieselgeneraattoreita alettiin käyttää aktiivisesti teollisuudessa. Fyysikoiden 1940 -luvun tutkimus johti magnetohydrodynamiikkageneraattoreiden luomiseen. Tällaisia järjestelmiä voidaan kuitenkin käyttää yksinomaan suurissa voimalaitoksissa, mutta niiden kotitalouskäyttöön ei ole mahdollisuuksia.

Laite ja toimintaperiaate

Mikä tahansa sähkögeneraattori muuttaa mekaanisen impulssin sähkövirraksi. Se saadaan kiertämällä magneettikenttään sijoitettua lankakelaa. Kela on jaettu kahteen pääosaan: jäykästi kiinnitetty magneetti ja lankakehys. Molemmat kelan päät on liitetty mekaanisesti hiiliharjalla liukuvan liukurenkaan avulla. Tämä harja johtaa sähkövirtaa.

Generaattorin toimintaperiaate merkitsee myös sitä, että pyörivän osan tuottama pulssi menee sisäiseen kosketusrenkaaseen . Tämä tapahtuu juuri sillä hetkellä, kun osa kehyksestä kulkee lähellä magneetin pohjoista reunaa. Vaihtovirtalähde toimii yleensä ns. Vahvan virrantuotannon periaatteella.

Siinä on vain yksi magneetti, mutta se liikkuu useiden käämien ympäri. On syytä harkita, että auton generaattori on järjestetty hieman eri tavalla.

Se alkaa toimia, kun sytytysjärjestelmä käynnistetään . Tällä hetkellä liukurenkaiden kautta kulkeva virta siirtyy harjakokoonpanoon ja viritysjärjestelmään. Siellä hän luo magneettikentän. Kampiakseliin liitetty roottori aiheuttaa sähkömagneettisia värähtelyjä. Kelattavassa terminaalissa syntyy vaihtovirta -indusoitu virta. Itseherätetyn generaattorin vääntötaajuus nousee tiettyyn tasoon ja sen jälkeen tasasuuntaaja laukeaa.

Vaikka nykyisen sukupolven perusperiaate on magneettikentän, roottorin ja staattorin vuorovaikutus, erilaiset mekaanisen energian lähteet voivat pyörittää liikkuvaa osaa. Ne voivat olla:

• virtaava vesi;
• kuuma höyry;
• tuuli;
• polttomoottorit.

Synkroninen generaattorityyppi erottuu staattorien ja roottorien vääntötaajuuksien sattumasta. Roottorina käytetään kestomagneettia. Kun laite käynnistetään, roottori alkaa luoda heikkoa kenttää. Heti kun kierros kasvaa, alkaa syntyä suuri sähkövoima. Pulssi kulkee jännitesäätimen läpi ja lähetetään sähköverkkoon.

Tahdistuspiiri mahdollistaa lähetetyn virran parametrien vakauttamisen. Sähköisen ylikuormituksen todennäköisyys on kuitenkin suuri. Lisäksi harjakokoonpano on huollettava, mikä lisää välittömästi kuluttajakustannuksia.

Asynkroniset mallit ovat jatkuvasti käynnissä hidastustilassa. Roottori pyörii etukäteen, ja sen suunta on sama kuin staattorin tuottaman magneettikentän suunta. Roottorit voivat olla joko vaihe- tai oravahäkkiversioita.

Asynkronisten laitteiden magneettikenttää ei voi säätää . Siksi virran taajuus ja ampeeri määräytyvät suoraan laitteen kierrosten lukumäärällä. Viime vuosikymmeninä sähkökemiallisilla generaattoreilla, jotka tuottavat vetypohjaista virtaa, on ollut merkittävä rooli. Niitä yritetään käyttää autoissa, mutta polttomoottoria ei ole toistaiseksi pystytty syrjäyttämään. Toinen versio generaattorista - aurinkoakku toimii valosähköisen vaikutuksen avulla.

Näkymät

Itsenäisyyden kautta

Erittäin itsenäinen tyyppi - nämä ovat manuaalisia voimalaitoksia. Niissä mekaaninen liike saadaan käyttäjän lihasvoiman vuoksi. Varma, ei tarvitse luottaa korkeaan tuottavuuteen ja pitkäaikaiseen toimintaan . Voit kuitenkin saada virran luottavaisesti missä tahansa tilanteessa, kun et voi käyttää polttoainetta tai tuulta tai vettä. Siksi tällaiset generaattorit voidaan sisällyttää lentokoneiden hätäpakkauksiin, joita retkikunnat, armeija jne. Käyttävät hätätapauksissa. Ehdollisesti itsenäiset sähkömagneettiset laitteet - bensiinikäytössä.

Vaiheiden lukumäärän mukaan

On yksivaiheisia ja kolmivaiheisia laitteita. Taloissa ja huoneistoissa kolmivaiheista virtalähdettä tarvitaan harvoin. Poikkeuksena ovat vanhat moottorit, saunan lämmityselementit ja vastaavat laitteet.

Yksivaiheisten kuluttajien liittäminen kolmivaiheiseen generaattoriin on suoritettava tasaisen jakelun säännön mukaisesti.

Yksinkertainen nyrkkisääntö sanoo: jos verkko kuluttaa 20 kW tai vähemmän, kolmessa vaiheessa ei ole järkeä.

Toimintatavan mukaan

Päälaitteet on suunniteltu toimimaan jatkuvasti. Ne toimivat yleensä dieselpolttoaineella, vaikka on poikkeuksia. Tällaiset laitteet voivat tarjota ympärivuorokautista virtalähdettä, ja se asennetaan suuriin voimalaitoksiin ja lämpövoimalaitoksiin . Valmiusgeneraattorimallit on suunniteltu hätätilanteisiin (kun virransyöttö katkeaa yhtäkkiä). Myös työ jatkuu joskus keskeytyksettä, mutta vain muutaman tunnin.

Soveltamisalan mukaan

Kotitalouskäyttöön tarkoitettuja generaattoreita on laaja valikoima. Lähes kaikki niistä tarjoavat yksivaiheisen virran. Normaaliarvot ovat 220 V, 50 Hz. Tehokkaimpia kotitalouslaitteita käytetään jopa hitsaukseen sekä pienten korjaamojen ja autopalvelujen virransyöttöön.

Tärkeää: hitsausmahdollisuus on määritettävä dokumentaatiossa - muuten riski on erittäin suuri.

Tuotantotarkoituksiin tarvitaan tehokkaita kiinteitä sähkögeneraattoreita. Niitä käytetään myös:

• suuret rakennushankkeet;
• mikroalueet;
• kiinteät mökki -asutukset;
• satamat;
• rautatieasemat;
• sairaalat;
• koulutusinstituutiot;
• toimistokeskukset.

Kodinkoneiden luokittelu

Bensiini

Tuulen tai virtaavan veden vetämiä järjestelmiä löytyy vain enemmän tai vähemmän suurista voimalaitoksista. Niiden käyttö kentän (vaellus) olosuhteissa ja jopa vain kotona ei ole niin helppoa. Tämä pätee erityisesti vesigeneraattoreihin. Mitä tulee yksityiseen käyttöön tarkoitettuihin lämpövoimalaitoksiin, ne toimivat lähes aina bensiinillä ja antavat vähän virtaa, yli 20 kW: n tehoisia laitteita löytyy harvoin . Yleensä he käyttävät AI-92-bensiiniä, AI-76: n ja AI-95: n käyttö on mahdollista vain satunnaisesti, eikä sitäkään suositella.

diesel-

Dieselpolttoaineella toimivat laitokset tuottavat joskus jopa 3 MW virtaa. Ne tarjoavat energiaa jopa suurelle lomakylälle, jossa on autotallit ja vastaava infrastruktuuri.

Dieselgeneraattoreita on saatavana mobiilina tai kiinteänä. Tällaisten tuotteiden valikoima on erittäin laaja ja kattaa tietysti kaikki tarpeet.

Jopa suhteellisen heikot mallit soveltuvat virran syöttämiseen hitsauskoneisiin.

Valmistajat

Venäjällä valmistetut nykyaikaiset sähkögeneraattorit haastavat luottavaisesti ulkomaisia tuotteita. Suosituimmat merkit ovat:

• "Svarog";
• "Kaliiperi";
• Energomash;
• Energo.

Venäläisten toimittajien valikoima sisältää sekä kotitalousversioita, joiden teho on 1000–2000 W, että vakavia puoliteollisia näytteitä, joiden teho on jopa 5000 W . Lopuksi on vielä huomattavasti tehokkaampia malleja, jotka auttavat rakentajia ja tuotannon järjestäjiä. Monet Venäjän federaatiossa tuotetut generaattorit on varustettu edistyneellä ohjaus- ja valvontaelektroniikalla, joka valvoo teknisiä parametreja. On kuitenkin myös yksinkertaisempia versioita - jotka ovat paljon vakaampia vaikeissa olosuhteissa. Lopuksi venäläisten yritysten tuotteet ovat varmasti kuluttajien saatavilla.

Kotitaloussegmenttiä edustaa esimerkiksi EG-87220-malli. Sillä on 14 kuukauden oma takuu. Useimmissa tapauksissa riittää polttoainesäiliö, jonka tilavuus on 15 litraa, mutta automaattista käynnistystä ei toimiteta.

Suurin teho saavuttaa 2200 wattia. Käyttöjännite - odotettu 220 V.

Erinomaisia generaattoreita toimittaa myös ranskalainen SDMO . Yleensä se on yksi maailman johtavista eri tyyppisten ja kapasiteettisten sähkögeneraattoreiden tuotannossa. Löydät helposti SDMO -bensiinivoimalaitoksen, joka pystyy ratkaisemaan lähes kaikki mahdolliset tehtävät. Ne tarjoavat houkuttelevan suorituskyvyn. Ranskalaisen konsernin valikoima sisältää malleja, joissa on erityiset kehykset, jotka vaimentavat tärinää. Varustettu erinomaisilla elektronisilla komponenteilla.

Huomio kiinnitetään K10M -malliin . Se tarjoaa 230 V: n jännitteen ja sitä ohjataan kauko -ohjaimella. Mukana toimitetaan virrankatkaisin, kyky työskennellä -30 asteessa. Runkoon on asennettu tärinänvaimennusjärjestelmä. Siellä on myös 12 V: n latausgeneraattori.

Kilpaileva yritys Caiman tuli Venäjän markkinoille suhteellisen äskettäin . Hän on kuitenkin jo onnistunut osoittamaan tuotteidensa edut mahdollisimman vakuuttavasti. Sen mallit on suunniteltu minimoimaan melua, ja ne voidaan asentaa turvallisesti jopa talon sisälle. Kaikki tämän merkin generaattorit täyttävät korkeimmat ympäristöstandardit. Caiman -valikoima sisältää tietysti eri kapasiteetin ja kokoisia laitteita.

Tämä merkki voi ylpeillä Expert 3010X -mallilla. Siinä on edistyksellinen ilmajäähdytysvaihtoehto. Nokka -akseli käyttää parannettua ketjukäyttöä.

Suodatin varmistaa, että generaattori käynnistyy myös erittäin pölyisissä paikoissa. Automaatio varmistaa, että käynnistys ilman öljyä ei ole mahdollista. On myös syytä huomata:

• pari pistorasiaa, jotka on suojattu kosteudelta;
• takuu jopa 210 minuutin akulle;
• harkittuja jäähdytyslaitteita;
• erinomainen harjaton järjestelmä, joka ei vaadi hienostunutta huoltoa.

Saksalaisella valmistajalla Endressillä on erittäin hyvä asema markkinoilla. Itse Saksassa, joka kertoo jo paljon, sen laitteet ovat erittäin suosittuja. Yhtiö käyttää aktiivisesti kehittyneitä monimutkaisia ratkaisuja. Kuten aiemmilla toimittajilla, valikoima sisältää kaikki virransyöttövaihtoehdot. Mallien pääosan teho vaihtelee 1500 - 9000 W. Lähes kaikki Endress -laitteet voivat tuottaa 220 ja 380 V.

Hyvä esimerkki on ESE 404 YS Diesel . Tätä versiota arvostetaan luotettavuudestaan ja alhaisesta polttoaineenkulutuksestaan. Laitteen teho saavuttaa 3, 9 kVA. Yksivaiheisen generaattorin jännite on 230 V. Sähköinen suojaus on IP23.

Saksalaisista toimittajista puhuttaessa olisi typerää jättää huomiotta toinen suosittu brändi - Fubag . Sen generaattorit ovat samaa laatua kuin ainakin kuuluisimmat hitsauslaitteet. Fubagin asiantuntijat välittävät paitsi teknisistä ominaisuuksista myös alkuperäisestä suunnittelusta, mikä helpottaa huoltoa. Tämän tuotemerkin generaattorit kuuluvat muodollisesti ammattiluokkaan. Niitä käytetään kuitenkin yhtä menestyksekkäästi yksityisellä sektorilla.

Avoin yksivaiheinen voimalaitos DS 16 A ES tuottaa jopa 13,6 kVA virtaa käyttäen 51 litran säiliötä. Ilman esilämmitys on saatavilla.

Suunnittelijat huolehtivat ylikuormitussuojauksesta, sähkövastuksen taso on IP23. Nelisylinterinen asennus tuottaa virran 54 A. 75%: n kuormituksella laite toimii jopa 10 tuntia.

Venäläiset kuluttajat ovat jo pitkään arvostaneet Resanta -tuotemerkin generaattoreiden etuja. Heitä kehutaan:

• korkean teknologian yksityiskohdat;
• palvelun helppous;
• erinomainen paino-teho-suhde;
• lähtöjännitteen vakautta.

Valikoimassa erottuu bensiinillä toimiva BG 4000 R -malli. Teho - 3 kW, polttoainelaatu - AI -92. Synkroninen harjausjärjestelmä toimii moitteettomasti, tiedot näytetään käyttäjälle. Sytytystulpan jakoavain, nuppi sisältyvät sarjaan. Itse asiassa tuotanto tapahtuu Kiinassa.

Kiinalaisista yrityksistä ELITECH -brändi erottuu suotuisasti . Maassamme hänet on tunnettu vuodesta 2008. Tällaiset generaattorit eivät ole vain korkealaatuisia, vaan myös vaatimattomia ja monipuolisia. ELITECH -tuotteet käyttävät uusinta teknologiaa, ja siksi yritys onnistui työntämään syrjään monet entiset markkinajohtajat. Tämän yrityksen kaasugeneraattorit erottuvat yhdistetyllä käynnistyksellä, ne voidaan valmistaa kiinteässä tai liikkuvassa muodossa.

Esimerkki yksinkertaisesta kotitalousgeneraattorista on BES 950 R . Säiliön tilavuus on 4, 4 litraa, ja sen virta on 2, 8 A. Käynnistys tapahtuu manuaalitilassa. Automaatio valvoo öljytasoa ja sammuttaa laitteen tarvittaessa. Kaksitahtimoottorissa on yksi ilmajäähdytteinen sylinteri. Äänenvoimakkuus saavuttaa 56 dBA. Norjalaiset generaattorit eivät ansaitse erityistä mainintaa, toisin kuin tuotemerkit:

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

Miten valita?

"Hiljaisen" laitteen ostaminen ei ole täysin järkevää. Sekä tehokkain laite. Ensinnäkin sinun on päätettävä, mihin tarkoitukseen generaattoria käytetään:

• kausivirtalähteessä;
• varmuuskopiointiverkkona;
• hätäratkaisuna;
• pysyvänä energianlähteenä.

Turisteille, metsästäjille, kalastajille ja osalle kaupallisista kuluttajista on oikein valita mobiiligeneraattori. Hän sopii myös kesäasukkaille. Mutta laitteen teho on kriittinen. Sen on oltava tasapainossa: heikko tekniikka ei "vedä" tehtävää ulos ja liian vahva tekniikka tuhlaa resursseja.

Vaaditun indikaattorin määrittäminen auttaa ottamaan huomioon käynnistysvirran kerroimen sekä laitteiden jakamisen tärkeiksi ja ei kovin tärkeiksi (pölynimurit, pesukoneet, silitysraudat, mikroaaltouunit eivät ole tarpeen lisätä).

Vaiheiden määrä on myös erittäin tärkeä. Vain yksivaiheisia laitteita voidaan käyttää yksivaihegeneraattorilla. Kotitalous- ja esikaupunkikäytössä tämä ei kuitenkaan ole liian tärkeää. Rakennustyömaiden, teollisuusyritysten ja niiden yksittäisten työpajojen varustamiseen on otettava kolmivaiheiset mallit. Tärkeää: ne antavat enintään 1/3 tehosta vaiheittain.

Toinen tärkeä näkökohta on käytetty polttoaine . Bensiinimallin avulla voit syöttää virtaa taloon säännöllisten vikojen sattuessa. Nämä laitteet ovat kompakteja, suhteellisen kevyitä ja niissä on vähän melua. Pienet kaupalliset yritykset käyttävät niitä aktiivisesti - sekä tuotannossa että kaupassa. Dieselmoottorit ovat kalliita, aiheuttavat paljon melua, mutta ne antavat paljon virtaa ja voivat toimia pitkään keskeytyksettä. Mallit ovat arvokkaita siellä, missä sähköverkot puuttuvat luokasta.

Kaksipolttoainemallit ovat taloudellisempia ja monipuolisempia kuin muut. Ne toimivat yleensä bensiinillä ja kaasulla, ja vaihto on helppoa.

Ilmapallo nesteytetty kaasu on huomattavasti halvempaa kuin bensiini . Tämä tila on vieläkin edullisempi, kun se on kytketty moottoritielle. Asynkroniset laitteet on suunniteltu virransyöttöön ulkona, ja niitä tulisi käyttää myös erityisen kosteissa tiloissa.

Ongelmana on kuitenkin se, että harjattomat generaattorit eivät osaa toimittaa virheettömästi korkealaatuista virtaa optimaalisella siniaalolla. Kodinkoneet ja tietokoneet saavat parhaiten virtaa synkronisista laitteista. Jopa alttius pölyvaurioille on perusteltua vakailla parametreilla ja korkeilla virtaominaisuuksilla. Kuparilla kierretty laturi on kalliimpi, mutta se johtaa lämpöä paljon paremmin ja sillä on erinomainen teho. Lisäksi sinun tulee kiinnittää huomiota:

• AVR -järjestelmän läsnäolo (ilman sitä virtapiikit voivat rikkoa puhelimet, tabletit ja kannettavat tietokoneet);
• manuaalinen tai sähköinen käynnistin;
• mahdollisuus automaattisesti käynnistyä (ja joskus pysähtyä);
• suljettu tai avoin kotelo (ensimmäinen vaihtoehto on vakaampi ja luotettavampi, mutta se voi ylikuumentua);
• moottorin käyttötuntien laskenta (mahdollistaa oikea -aikaisen huollon)
• Polttoaineenkulutus;
• arvostelut;
• toimittajan palveluominaisuudet.