Generatori

Generatori su uređaji koji pretvaraju druge oblike energije u električnu energiju. Godine 1832. Francuz Bixi izumio je generator.

Generator se sastoji od rotora i statora. Rotor se nalazi u središnjoj šupljini statora. Na rotoru se nalaze magnetski polovi koji stvaraju magnetsko polje. Dok glavni pogon pokreće rotor, prenosi se mehanička energija. Magnetski polovi rotora okreću se velikom brzinom zajedno s rotorom, uzrokujući interakciju magnetskog polja sa statorskim namotom. Ova interakcija uzrokuje da magnetsko polje presijeca vodiče statorskog namota, stvarajući induciranu elektromotornu silu i time pretvarajući mehaničku energiju u električnu energiju. Generatori se dijele na generatore istosmjerne struje i generatore izmjenične struje, koji se široko koriste u industrijskoj i poljoprivrednoj proizvodnji, nacionalnoj obrani, znanosti i tehnologiji te svakodnevnom životu.

Strukturni parametri

Generatori se obično sastoje od statora, rotora, završnih poklopaca i ležajeva.

Stator se sastoji od statorske jezgre, žičanih namota, okvira i drugih strukturnih dijelova koji učvršćuju te dijelove.

Rotor se sastoji od namota jezgre rotora (ili magnetskog pola, magnetske prigušnice), zaštitnog prstena, središnjeg prstena, kliznog prstena, ventilatora i osovine rotora te ostalih komponenti.

Stator i rotor generatora su spojeni i sastavljeni ležajevima i završnim kapama, tako da se rotor može okretati u statoru i vršiti kretanje rezanja magnetskih linija sile, čime se generira inducirani električni potencijal, koji se provodi kroz terminale i spaja u strujni krug, a zatim se generira električna struja.

Funkcionalne značajke

Performanse sinkronog generatora karakteriziraju uglavnom karakteristike rada u praznom hodu i pod opterećenjem. Ove karakteristike su važna osnova za odabir generatora od strane korisnika.

Karakterizacija bez opterećenja:Kada generator radi bez opterećenja, struja armature je nula, stanje poznato kao rad u otvorenom krugu. U tom trenutku, trofazni namot statora motora ima samo elektromotornu silu praznog hoda E0 (trofazna simetrija) induciranu strujom pobude If, ​​a njezina veličina raste s povećanjem If. Međutim, te dvije sile nisu proporcionalne jer je jezgra magnetskog kruga motora zasićena. Krivulja koja odražava odnos između elektromotorne sile praznog hoda E0 i struje pobude If naziva se karakteristika praznog hoda sinkronog generatora.

Reakcija armature:Kada je generator spojen na simetrično opterećenje, trofazna struja u namotu armature generira još jedno rotirajuće magnetsko polje, koje se naziva reaktivno polje armature. Njegova brzina jednaka je brzini rotora, a oba se okreću sinkrono.

Reaktivno polje armature i pobudno polje rotora sinkronih generatora mogu se aproksimirati kao da su oba distribuirana prema sinusoidnom zakonu. Njihova prostorna fazna razlika ovisi o vremenskoj faznoj razlici između elektromotorne sile bez opterećenja E0 i struje armature I. Osim toga, reakcijsko polje armature također je povezano s uvjetima opterećenja. Kada je opterećenje generatora induktivno, reakcijsko polje armature ima demagnetizirajući učinak, što dovodi do smanjenja napona generatora. Suprotno tome, kada je opterećenje kapacitivno, reakcijsko polje armature ima magnetizirajući učinak, što povećava izlazni napon generatora.

Karakteristike rada s opterećenjem:Uglavnom se odnosi na vanjske karakteristike i karakteristike podešavanja. Vanjska karakteristika opisuje odnos između napona na terminalima generatora U i struje opterećenja I, uz konstantnu nazivnu brzinu, struju uzbude i faktor snage opterećenja. Karakteristika podešavanja opisuje odnos između struje uzbude If i struje opterećenja I, uz konstantnu nazivnu brzinu, napon na terminalima i faktor snage opterećenja.

Stopa promjene napona sinkronih generatora iznosi približno 20-40%. Tipična industrijska i kućna opterećenja zahtijevaju relativno konstantan napon. Stoga se struja pobude mora prilagoditi s povećanjem struje opterećenja. Iako je trend promjene regulacijske karakteristike suprotan vanjskoj karakteristici, on se povećava za induktivna i čisto otporna opterećenja, dok se općenito smanjuje za kapacitivna opterećenja.

Princip rada

Dizel generator

Dizelski motor pokreće generator, pretvarajući energiju dizelskog goriva u električnu energiju. Unutar cilindra dizelskog motora, čisti zrak, filtriran kroz zračni filter, temeljito se miješa s dizelskim gorivom raspršenim pod visokim tlakom koje ubrizgava injektor goriva. Kako se klip pomiče prema gore, komprimirajući smjesu, njegov volumen se smanjuje, a temperatura brzo raste dok ne dosegne točku paljenja dizelskog goriva. To pali dizelsko gorivo, uzrokujući snažno izgaranje smjese. Brzo širenje plinova zatim prisiljava klip prema dolje, proces poznat kao 'rad'.

Benzinski generator

Benzinski motor pokreće generator, pretvarajući kemijsku energiju benzina u električnu energiju. Unutar cilindra benzinskog motora, smjesa goriva i zraka brzo izgara, što rezultira brzim širenjem volumena koje prisiljava klip prema dolje, obavljajući rad.

I u dizelskim i u benzinskim generatorima, svaki cilindar radi sekvencijalno određenim redoslijedom. Sila koja se primjenjuje na klip transformira se klipnjačom u rotacijsku silu koja pokreće radilicu. Sinkroni AC generator bez četkica, koaksijalno montiran s radilicom motora, omogućuje rotaciji motora da pokreće rotor generatora. Na temelju principa elektromagnetske indukcije, generator zatim proizvodi induciranu elektromotornu silu, generirajući struju kroz zatvoreni strujni krug.