Generator Elektryczny (52 Zdjęcia): Zasada Działania Generatora Prądu Elektrycznego, Rodzaje, Z Czego Składa Się I Jak Wybrać

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-16 05:54

Wiedza o generatorach elektrycznych jest niezbędna nie tylko inżynierom, organizatorom produkcji i różnym menedżerom, jak zwykle sądzą. Znajomość zasady działania generatora prądu elektrycznego jest podstawową ogólną wiedzą kulturową współczesnego świata. Zrozumienie typów generatorów, z czego składają się, jak dobrać urządzenie, może znacząco poprawić własne życie i zagwarantować komfort nawet przy nagłej przerwie w dostawie prądu.

Historia stworzenia

Nie można dokładnie powiedzieć, którzy specjaliści wymyślili generator prądu - wielu inżynierów i inżynierów elektryków pracuje nad nim od dziesięcioleci. Prace nad taką techniką trwają nawet w XXI wieku, kiedy wydaje się, że nic znaczącego nie można dodać . Decydującym krokiem w kierunku stworzenia generatora było odkrycie w 1820 roku interakcji pola elektrycznego i igły magnetycznej. Stopniowo można było odkryć, że prąd elektryczny jest uzyskiwany tylko w poruszającym się polu magnetycznym lub gdy porusza się w nim przewodnik. Zaszczyt takiego odkrycia dzielą Anjos Yedlik (Austria, 1827) i Michael Faraday (Anglia, 1831).

Chociaż pierwszy był węgierskim naukowcem, znacznie bardziej znane były wysiłki jego brytyjskiego kolegi . To on dokładnie i wszechstronnie zbadał indukcję elektromagnetyczną, a nie tylko próbował stworzyć specyficzny mechanizm. Ponadto Yedlik mógł przejść od prototypów do pełnoprawnej maszyny dynamo dopiero w latach 50. XIX wieku. Ale Michael Faraday stworzył generator prądu (choć wciąż niedoskonały) w 1831 roku. Maszyny Dynamo były historycznie pierwszym typem, ale ze względu na rozmiar i złożoność komutacji opuściły scenę.

Rok wynalezienia pierwszej maszyny elektrycznej w Rosji to 1833 rok. W tym samym czasie Emmanuel Lenz odkrył odwracalność systemów – jedno urządzenie może służyć zarówno do wytwarzania, jak i jako silnik elektryczny.

Jednak archaiczna pańszczyzna nie pozwalała na skorzystanie z obiecujących osiągnięć i wkrótce priorytet bezpowrotnie powędrował do państw rozwiniętych przemysłowo . Do 1851 roku wszystkie generatory były wykonywane tylko z magnesami trwałymi, w następnych 16 latach możliwe było zwiększenie mocy dzięki prostym elektromagnesom. W latach 1866-1867 kilku deweloperów jednocześnie zaprezentowało maszyny elektryczne z samowzbudnymi magnesami.

Generator belgijsko-francuskiego wynalazcy Zenoba Gramma, zbudowany w 1870 roku, był po raz pierwszy szeroko stosowany do celów przemysłowych . Gdy pojawił się silnik wysokoprężny, niezidentyfikowany deweloper wymyślił, jak wykorzystać go jako napęd generatora. Już w latach dwudziestych generatory diesla zaczęły być aktywnie wykorzystywane w przemyśle. Badania fizyków w latach 40. doprowadziły do powstania generatorów magnetohydrodynamicznych. Ale takie systemy mogą być używane wyłącznie w dużych elektrowniach, nie ma perspektyw na ich wykorzystanie w domu.

Urządzenie i zasada działania

Każdy generator elektryczny przekształca impuls mechaniczny w prąd elektryczny. Uzyskuje się go poprzez skręcenie zwoju drutu umieszczonego w polu magnetycznym. Cewka jest podzielona na dwie główne części: sztywno zamocowany magnes i drucianą ramę. Oba końce cewki są mechanicznie połączone pierścieniem ślizgowym ślizgającym się po szczotce węglowej. Ta szczotka przewodzi prąd elektryczny.

Zasada działania generatora oznacza również, że impuls generowany przez obracającą się część trafia do wewnętrznego pierścienia stykowego . Dzieje się to dokładnie w momencie, gdy część kadru przechodzi w pobliżu północnej krawędzi magnesu. Źródło prądu przemiennego zwykle działa na zasadzie tzw. generacji silnego prądu.

Ma tylko jeden magnes, ale porusza się wokół kilku uzwojeń. Warto wziąć pod uwagę, że generator samochodowy jest ułożony nieco inaczej.

Zaczyna działać po uruchomieniu układu zapłonowego . W tym momencie prąd płynący przez pierścienie ślizgowe przemieszcza się do zespołu szczotek i układu wzbudzenia. Tam generuje pole magnetyczne. Wirnik połączony z wałem korbowym generuje drgania elektromagnetyczne. Na zacisku przewijania generowany jest prąd przemienny indukowany. Częstotliwość skręcania generatora samowzbudnego wzrasta do pewnego poziomu, po czym prostownik zostaje wyzwolony.

Chociaż podstawową zasadą generowania prądu jest oddziaływanie pola magnetycznego, wirnika i stojana, różne źródła energii mechanicznej mogą obracać ruchomą część. Oni mogą być:

• Płynąca woda;
• gorąca para;
• wiatr;
• silniki z zapłonem wewnętrznym.

Generator synchroniczny wyróżnia się zbieżnością częstotliwości skręcania stojanów i wirników. Jako wirnik używany jest magnes trwały. Po uruchomieniu urządzenia wirnik zaczyna generować słabe pole. Gdy tylko obroty wzrosną, zaczyna być generowana duża siła elektryczna. Impuls przechodzi przez regulator napięcia i jest wysyłany do sieci elektrycznej.

Obwód synchroniczny pozwala na stabilizację parametrów emitowanego prądu. Istnieje jednak duże prawdopodobieństwo przeciążenia elektrycznego. Ponadto zespół szczotek musi być serwisowany, a to natychmiast zwiększa koszty konsumenta.

Modele asynchroniczne stale działają w trybie zwalniania. Wirnik obraca się z wyprzedzeniem, a jego orientacja pokrywa się z orientacją pola magnetycznego generowanego przez stojan. Wirniki mogą być w wersji fazowej lub klatkowej.

Nie można regulować pola magnetycznego w urządzeniach asynchronicznych . Dlatego częstotliwość i natężenie prądu są określane bezpośrednio przez liczbę zwojów aparatu. W ostatnich dziesięcioleciach znaczącą rolę odegrały generatory elektrochemiczne, które generują prąd na bazie wodoru. Próbują być stosowane w samochodach, jednak do tej pory nie udało się wysunąć silnika spalinowego. Inna wersja generatora - bateria słoneczna działa na zasadzie fotoelektrycznej.

Wyświetlenia

Według autonomii

Niezwykle autonomiczny typ - są to elektrownie ręczne. W nich ruch mechaniczny uzyskuje się dzięki sile mięśni operatora. Pewnie, nie trzeba liczyć na wysoką wydajność i długotrwałą eksploatację . Ale możesz śmiało zaopatrzyć się w prąd w każdej sytuacji, gdy nie możesz wykorzystać ani paliwa, ani energii wiatru lub wody. Dlatego takie generatory mogą być zawarte w zestawach ratunkowych na samolotach, używanych w sytuacjach awaryjnych przez ekspedycje, wojsko i tak dalej. Warunkowo autonomiczne urządzenia elektromagnetyczne - na napędzie benzynowym.

Według liczby faz

Istnieją urządzenia jednofazowe i trójfazowe. W domach i mieszkaniach rzadko jest wymagane zasilanie trójfazowe. Wyjątkiem są stare silniki, elementy grzejne do sauny i podobny sprzęt.

Podłączenie odbiorników jednofazowych do generatora trójfazowego powinno odbywać się zgodnie z zasadą równomiernego rozkładu.

Prosta zasada mówi: jeśli sieć zużywa 20 kW lub mniej, nie ma sensu w trzech fazach.

Według trybu działania

Główne używane urządzenia są zaprojektowane do pracy ciągłej. Zwykle jeżdżą na oleju napędowym, chociaż są wyjątki. Taki sprzęt może zapewnić całodobowe zasilanie i to właśnie jest instalowany w dużych elektrowniach i elektrociepłowniach . Modele generatorów rezerwowych są przeznaczone do sytuacji awaryjnych (gdy zasilanie zostanie nagle odcięte). Praca też czasami trwa bez przerwy, ale tylko przez kilka godzin.

Według obszaru zastosowania

Generatory do użytku domowego prezentowane są w szerokiej gamie. Prawie wszystkie zapewniają prąd jednofazowy. Normalne wartości to 220 V, 50 Hz. Najmocniejsze urządzenia gospodarstwa domowego wykorzystywane są nawet do spawania, a także do zasilania małych warsztatów i serwisów samochodowych.

Ważne: możliwość użycia do spawania musi być określona w dokumentacji - w przeciwnym razie ryzyko jest bardzo duże.

Do celów produkcyjnych potrzebne są mocne stacjonarne generatory elektryczne. Wykorzystywane są również do:

• duże projekty budowlane;
• mikrookręgi;
• solidne osiedla domków;
• porty;
• stacja kolejowa;
• szpitale;
• instytucje edukacyjne;
• centra biurowe.

Klasyfikacja sprzętu AGD

Benzyna

Systemy napędzane wiatrem lub płynącą wodą można znaleźć tylko w mniej lub bardziej dużych elektrowniach. Nie jest łatwo używać ich w warunkach polowych (pieszych), a nawet w domu. Dotyczy to szczególnie generatorów wodnych. Jeśli chodzi o elektrownie cieplne do użytku prywatnego, to prawie zawsze działają na benzynę i dają ograniczoną moc, urządzenia o mocy powyżej 20 kW można spotkać rzadko . Zwykle używają benzyny AI-92, stosowanie AI-76 i AI-95 jest możliwe tylko sporadycznie i nawet wtedy nie jest to zalecane.

Diesel

Instalacje zasilane olejem napędowym czasami wytwarzają do 3 MW prądu. Zapewnią energię nawet dużej wiosce wakacyjnej z garażami i podobną infrastrukturą.

Generatory diesla są dostępne w wersji mobilnej lub stacjonarnej. Asortyment takich produktów jest bardzo duży i oczywiście pokrywa wszelkie potrzeby.

Nawet stosunkowo słabe modele nadają się do zasilania prądem spawarek.

Producenci

Nowoczesne generatory elektryczne wyprodukowane w Rosji z pewnością rzucają wyzwanie zagranicznym produktom. Najpopularniejsze marki to:

• „Svarog”;
• "Kaliber";
• Energomasz;
• Energo.

Asortyment rosyjskich dostawców obejmuje zarówno wersje domowe o mocy 1000-2000 W, jak i poważne próbki półprzemysłowe o mocy do 5000 W . Wreszcie istnieją jeszcze znacznie potężniejsze modele, które pomogą konstruktorom i organizatorom produkcji. Wiele generatorów produkowanych w Federacji Rosyjskiej jest wyposażonych w zaawansowaną elektronikę sterującą i monitorującą, która monitoruje parametry techniczne. Istnieją jednak również wersje prostsze - znacznie stabilniejsze w trudnych warunkach. Wreszcie produkty rosyjskich firm na pewno będą dostępne dla konsumentów.

Segment gospodarstw domowych jest reprezentowany na przykład przez model EG-87220. Posiada 14-miesięczną gwarancję własności. W większości przypadków wystarczy zbiornik paliwa o pojemności 15 litrów, ale autostart nie jest zapewniony.

Najwyższa moc sięga 2200 watów. Napięcie robocze - oczekiwane 220 V.

Doskonałe generatory dostarcza również francuska firma SDMO . Generalnie jest jednym ze światowych liderów w produkcji generatorów elektrycznych różnych typów i mocy. Możesz łatwo znaleźć elektrownię benzynową SDMO, która może rozwiązać prawie każde możliwe zadanie. Oferują atrakcyjną wydajność. W ofercie francuskiego koncernu znajdują się modele ze specjalnymi ramami tłumiącymi wibracje. Wyposażony w doskonałe podzespoły elektroniczne.

Uwagę zwraca model K10M . Dostarcza napięcie 230 V i jest sterowany z pilota. Zapewniony jest wyłącznik mocy, możliwość pracy przy - 30 stopniach. Na ramie zamontowany jest system antywibracyjny. Istnieje również generator ładowania 12V.

Konkurencyjna firma Caiman weszła na rynek rosyjski stosunkowo niedawno . Zdążyła już jednak w jak najbardziej przekonujący sposób wykazać zalety swoich produktów. Jej modele zostały zaprojektowane z myślą o minimalnym hałasie i można je bezpiecznie zainstalować nawet w domu. Wszystkie generatory tej marki spełniają najwyższe standardy środowiskowe. Oczywiście oferta Caiman obejmuje urządzenia o różnych pojemnościach i rozmiarach.

Ta marka może pochwalić się modelem Expert 3010X. Posiada zaawansowaną opcję chłodzenia powietrzem. Wałek rozrządu wykorzystuje ulepszony napęd łańcuchowy.

Filtr zapewnia uruchomienie generatora nawet w bardzo zakurzonych miejscach. Automatyzacja zapewni, że rozruch bez oleju nie będzie możliwy. Warto również zwrócić uwagę:

• para wylotów zabezpieczona przed wilgocią;
• gwarancja żywotności baterii do 210 minut;
• przemyślany sprzęt chłodzący;
• doskonały system bezszczotkowy, który nie wymaga skomplikowanej konserwacji.

Bardzo dobrą pozycję na rynku zajmuje niemiecki producent Endress. W samych Niemczech, co już dużo mówi, jej urządzenia cieszą się ogromną popularnością. Firma aktywnie korzysta z zaawansowanych, kompleksowych rozwiązań. Podobnie jak w przypadku poprzednich dostawców, oferta obejmuje całą gamę opcji zasilania. Moc głównej części modeli waha się od 1500 do 9000 W. Prawie wszystkie urządzenia Endress są w stanie dostarczyć napięcie 220 i 380 V.

Dobrym przykładem jest ESE 404 YS Diesel . Ta wersja jest ceniona za niezawodność i niskie zużycie paliwa. Moc urządzenia sięga 3, 9 kVA. Napięcie znamionowe generatora jednofazowego wynosi 230 V. Stopień ochrony elektrycznej to IP23.

Mówiąc o niemieckich dostawcach, głupotą byłoby zignorować inną popularną markę - Fubag . Jego generatory prądu są tej samej jakości, co przynajmniej bardziej znane urządzenia spawalnicze. Specjaliści Fubag dbają nie tylko o parametry techniczne, ale także o oryginalny design, co ułatwia serwisowanie. Generatory tej marki formalnie należą do kategorii profesjonalnej. Jednak nie mniej skutecznie wykorzystywane są w sektorze prywatnym.

Jednofazowa elektrownia typu otwartego DS 16 A ES dostarcza do 13,6 kVA prądu przy użyciu 51-litrowego zbiornika. Zapewnione jest wstępne ogrzewanie powietrza.

Projektanci zadbali o ochronę przed przeciążeniem, poziom oporności elektrycznej to IP23. Instalacja czterocylindrowa zapewnia prąd 54 A. Przy obciążeniu 75% urządzenie będzie pracować do 10 godzin.

Rosyjscy konsumenci od dawna doceniają zalety generatorów prądu marki Resanta. Są chwaleni za:

• zaawansowane technologicznie szczegóły;
• łatwość obsługi;
• doskonały stosunek masy do mocy;
• stabilność napięcia wyjściowego.

W asortymencie wyróżnia się model BG 4000 R zasilany benzyną. Moc znamionowa - 3 kW, klasa paliwowa - AI-92. System synchronicznego szczotkowania działa bez zarzutu, informacje przekazywane są użytkownikowi przez wyświetlacz. Klucz do świec zapłonowych, gałka znajdują się w zestawie. W rzeczywistości produkcja odbywa się w Chinach.

Wśród chińskich firm pozytywnie wyróżnia się marka ELITECH . W naszym kraju znany jest od 2008 roku. Takie generatory są nie tylko wysokiej jakości, ale także bezpretensjonalne i wszechstronne. Produkty ELITECH wykorzystują najnowsze technologie, dzięki czemu firmie udało się zepchnąć na bok wielu dotychczasowych liderów rynku. Generatory gazu tej firmy wyróżniają się połączonym rozruchem, mogą być wykonane w formie stacjonarnej lub mobilnej.

Przykładem prostego generatora domowego jest BES 950 R . Dzięki pojemności zbiornika 4,4 litra zapewnia natężenie prądu 2,8 A. Start następuje w trybie ręcznym. Automatyka monitoruje poziom oleju i w razie potrzeby wyłącza urządzenie. Dwusuwowy silnik górnozaworowy ma pojedynczy cylinder chłodzony powietrzem. Głośność dźwięku osiąga 56 dBA. Norweskie generatory prądu nie zasługują na specjalną wzmiankę, w przeciwieństwie do marek:

• Makita;
• Hitachi;
• Hyundai;
• Kipor;
• Leśniczy.

Jak wybrać?

Kupowanie „po prostu cichego” urządzenia nie jest do końca rozsądne. A także najpotężniejsze urządzenie. Przede wszystkim należy zdecydować, w jakim celu będzie używany generator:

• w sezonowym zasilaniu;
• jako zapasowa siatka bezpieczeństwa;
• jako rozwiązanie awaryjne;
• jako stałe źródło energii.

Dla turystów, myśliwych, rybaków i części konsumentów komercyjnych bardziej słuszny jest wybór generatora mobilnego. Będzie pasował również do letnich mieszkańców. Ale moc urządzenia jest krytyczna. Musi być zrównoważony: słaba technika nie „wyciągnie” zadania, a zbyt silna technika zmarnuje zasoby.

Określenie wymaganego wskaźnika pomaga uwzględnić współczynnik prądu rozruchowego, a także podzielić urządzenia na ważne i mało ważne (odkurzacze, pralki, żelazka, kuchenki mikrofalowe nie są konieczne do dodania).

Bardzo istotna jest również liczba faz. Tylko urządzenia jednofazowe mogą być zasilane z generatora jednofazowego. Jednak w przypadku użytku domowego i podmiejskiego nie jest to zbyt ważne. Należy zastosować modele trójfazowe, aby wyposażyć place budowy, przedsiębiorstwa przemysłowe i ich poszczególne warsztaty. Ważne: dają nie więcej niż 1/3 mocy na fazę.

Kolejnym ważnym aspektem jest stosowane paliwo . Model benzynowy pozwoli na doprowadzenie prądu do domu w przypadku okresowych awarii. Urządzenia te są kompaktowe, stosunkowo lekkie i mało hałasują. Są aktywnie wykorzystywane przez małe firmy handlowe - zarówno produkcyjne, jak i handlowe. Modyfikacje diesla są drogie, robią dużo hałasu, ale dają dużo prądu i mogą pracować przez długi czas bez przerwy. Modele są cenne tam, gdzie brakuje sieci energetycznych jako klasy.

Wersje dwupaliwowe będą bardziej ekonomiczne i bardziej wszechstronne niż inne. Zwykle działają na benzynie i gazie, a przełączanie jest łatwe.

Gaz płynny balonowy jest znacznie tańszy niż benzyna . Ten tryb jest jeszcze korzystniejszy w połączeniu z autostradą. Urządzenia asynchroniczne przeznaczone są do zasilania na wolnym powietrzu, powinny być również stosowane w pomieszczeniach szczególnie wilgotnych.

Problem polega jednak na tym, że generatory bezszczotkowe nie wiedzą, jak dostarczyć bezbłędnie wysokiej jakości prąd o optymalnej fali sinusoidalnej. Urządzenia domowe i komputery najlepiej zasilane są urządzeniami synchronicznymi. Nawet podatność na uszkodzenia pyłowe jest uzasadniona stabilnymi parametrami i wysokimi charakterystykami prądowymi. Alternator z uzwojeniem miedzianym jest droższy, ale znacznie lepiej przewodzi ciepło i ma doskonałą moc wyjściową. Dodatkowo należy zwrócić uwagę na:

• obecność systemu AVR (bez niego przepięcia mogą uszkodzić telefony, tablety i laptopy);
• rozrusznik ręczny lub elektryczny;
• obecność opcji automatycznego uruchamiania (a czasem zatrzymania);
• zamknięta lub otwarta obudowa (pierwsza opcja jest bardziej stabilna i niezawodna, ale może się przegrzać);
• odliczanie godzin pracy silnika (umożliwiające terminową konserwację);
• zużycie paliwa;
• recenzje;
• możliwości serwisowe dostawcy.