Generatori

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

Generator se sastoji od rotora i statora. Rotor se nalazi u središnjoj šupljini statora. Na rotoru se nalaze magnetski polovi koji generiraju magnetsko polje. Dok glavni pogon pokreće rotor, prenosi se mehanička energija. Magnetski polovi rotora rotiraju velikom brzinom zajedno s rotorom, uzrokujući interakciju magnetskog polja sa namotajem statora. Ova interakcija uzrokuje da magnetsko polje presijeca provodnike namotaja statora, generirajući indukovanu 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 odbrani, nauci i tehnologiji te u svakodnevnom životu.

Strukturni parametri

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

Stator se sastoji od jezgre statora, namotaja žice, okvira i drugih strukturnih dijelova koji učvršćuju ove dijelove.

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

Stator i rotor generatora su povezani 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 na strujno kolo, a zatim se generira električna struja.

Funkcionalne karakteristike

Performanse sinhronog generatora karakteriziraju uglavnom karakteristike rada u praznom hodu i pod opterećenjem. Ove karakteristike su važna osnova za korisnike pri odabiru generatora.

Karakterizacija bez opterećenja:Kada generator radi bez opterećenja, struja armature je nula, što je poznato kao rad u otvorenom kolu. U ovom trenutku, trofazni namotaj statora motora ima samo elektromotornu silu praznog hoda E0 (trofazna simetrija) indukovanu strujom pobude If, ​​a njena veličina se povećava sa povećanjem If. Međutim, te dvije sile nisu proporcionalne jer je jezgro magnetnog kola motora zasićeno. Krivulja koja odražava odnos između elektromotorne sile praznog hoda E0 i struje pobude If naziva se karakteristika praznog hoda sinhronog generatora.

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

Reaktivno polje armature i pobudno polje rotora sinhronih generatora mogu se aproksimirati kao da su oba distribuirana prema sinusoidnom zakonu. Njihova prostorna fazna razlika zavisi od vremenske fazne razlike između elektromotorne sile E0 u praznom hodu i struje armature I. Pored toga, polje reakcije armature je također povezano sa uslovima opterećenja. Kada je opterećenje generatora induktivno, polje reakcije armature ima demagnetizirajući efekat, što dovodi do smanjenja napona generatora. Suprotno tome, kada je opterećenje kapacitivno, polje reakcije armature ima magnetizirajući efekat, 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 datu konstantnu nazivnu brzinu, struju pobude i faktor snage opterećenja. Karakteristika podešavanja opisuje odnos između struje pobude If i struje opterećenja I, uz datu konstantnu nazivnu brzinu, napon na terminalima i faktor snage opterećenja.

Stopa promjene napona sinhronih generatora je približno 20-40%. Tipična industrijska i kućna opterećenja zahtijevaju relativno konstantan napon. Stoga se struja pobude mora shodno tome prilagođavati kako se struja opterećenja povećava. Iako je trend promjene regulacione karakteristike suprotan od vanjske karakteristike, on se povećava kod induktivnih i čisto otpornih opterećenja, dok se kod kapacitivnih opterećenja uglavnom smanjuje.

Princip rada

Dizel generator

Dizel motor pokreće generator, pretvarajući energiju dizel goriva u električnu energiju. Unutar cilindra dizel motora, čisti zrak, filtriran kroz filter za zrak, temeljito se miješa s dizel gorivom raspršenim pod visokim pritiskom koje ubrizgava injektor goriva. Kako se klip kreće prema gore, komprimirajući smjesu, njegov volumen se smanjuje, a temperatura brzo raste dok ne dostigne tačku paljenja dizel goriva. To pali dizel gorivo, uzrokujući snažno sagorijevanje smjese. Brza ekspanzija plinova zatim prisiljava klip prema dolje, proces poznat kao "rad".

Benzinski generator

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

I kod dizel i kod benzinskih generatora, svaki cilindar radi sekvencijalno, određenim redoslijedom. Sila koja se primjenjuje na klip se transformira klipnjačom u rotacijsku silu, koja pokreće radilicu. Sinhroni AC generator bez četkica, koaksijalno montiran s radilicom motora, omogućava rotaciji motora da pokreće rotor generatora. Na osnovu principa elektromagnetne indukcije, generator zatim proizvodi indukovanu elektromotornu silu, generirajući struju kroz zatvoreni krug opterećenja.