Електрически генератор (52 снимки): принципът на работа на генератор на електрически ток, видове, от какво се състои и как да изберем

2024 Автор: Beatrice Philips | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-16 05:26

Да се знае всичко за електрическите генератори е необходимо не само за инженерите, организаторите на производството и различните мениджъри, както те обикновено смятат. Познаването на принципа на действие на генератора на електрически ток е основно общокултурно познание за съвременния свят. Разбирането на видовете генератори, от какво се състоят, как да изберете устройство, може значително да подобри собствения ви живот и да гарантира комфорт дори при внезапно прекъсване на захранването.

История на създаването

Невъзможно е да се каже точно кои специалисти са изобретили електрогенератора - много инженери и електроинженери работят по него от десетилетия. Работата по подобна техника продължава дори през 21 -ви век, когато, изглежда, не може да се добави нищо съществено . Решаваща стъпка към създаването на генератор е откриването на взаимодействието на електрическото поле и магнитната игла през 1820 г. Постепенно беше възможно да се открие, че електрически ток се получава само в движещо се магнитно поле или когато в него се движи проводник. Честта на такова откритие се споделя от Анжос Йедлик (Австрия, 1827 г.) и Майкъл Фарадей (Англия, 1831 г.).

Въпреки че първият беше унгарски учен, усилията на британския му колега бяха много по -известни . Именно той задълбочено и изчерпателно изследва електромагнитната индукция, а не просто се опитва да създаде специфичен механизъм. В допълнение, Yedlik успя да премине от прототипи към пълноценна динамо-машина едва през 1850-те години. Но Майкъл Фарадей създаде електрогенератор (макар и все още несъвършен) през 1831 г. Машините на Динамо исторически бяха първият тип, но поради размера и сложността на комутацията напуснаха сцената.

Годината на изобретяването на първата електрическа машина в Русия е 1833 година. В същото време Еманюел Ленц открива обратимостта на системите - един апарат може да се използва както за генериране, така и като електродвигател.

Но архаичното крепостничество не позволи да се възползва от обещаващите разработки и скоро приоритетът безвъзвратно отиде в индустриално развитите държави . До 1851 г. всички генератори се произвеждаха само с постоянни магнити; през следващите 16 години беше възможно да се увеличи мощността благодарение на прости електромагнити. В годините 1866-1867 няколко разработчици едновременно представят електрически машини със самовъзбуждащи се магнити.

Генераторът на белгийско-френския изобретател Зеноб Грам, построен през 1870 г., за първи път е широко използван за промишлени цели . След като се появи дизеловият двигател, неидентифициран разработчик измисли как да го използва като генератор. Още през 20 -те години на миналия век дизеловите генератори започват активно да се използват в промишлеността. Изследванията на физици през 40 -те години доведоха до създаването на магнитохидродинамични генератори. Но такива системи могат да се използват изключително в големи електроцентрали, няма перспективи за тяхното домашно използване.

Устройство и принцип на действие

Всеки електрически генератор преобразува механичен импулс в електрически ток. Получава се чрез усукване на намотка от тел, поставена в магнитно поле. Намотката е разделена на две основни части: твърдо фиксиран магнит и телена рамка. Двата края на бобината са механично свързани чрез плъзгащ пръстен, плъзгащ се върху въглеродната четка. Тази четка провежда електрически ток.

Принципът на действие на генератора също така предполага, че генерираният от въртящата се част импулс отива към вътрешния пръстен за контакт . Това се случва точно в момента, в който част от рамката преминава близо до северния ръб на магнита. Източникът на променлив ток обикновено работи на принципа на така нареченото генериране на силен ток.

Той има само един магнит, но се движи около няколко намотки. Струва си да се има предвид, че автомобилният генератор е подреден малко по -различно.

Той започва да действа при стартиране на запалителната система . В този момент токът през плъзгащите пръстени се придвижва към четката и към системата за възбуждане. Там той генерира магнитно поле. Ротор, свързан с коляновия вал, генерира електромагнитни трептения. На клемата за превъртане се генерира променлив индуциран ток. Честотата на усукване на самовъзбуждащия се генератор се увеличава до определено ниво и след това токоизправителят се задейства.

Въпреки че основният принцип на генериране на ток е взаимодействието на магнитното поле, ротора и статора, различни източници на механична енергия могат да въртят движеща се част. Те могат да бъдат:

• течаща вода;
• гореща пара;
• вятър;
• Двигатели с вътрешно горене.

Синхронният тип генератор се отличава със съвпадението на торсионните честоти на статорите и роторите. Като ротор се използва постоянен магнит. Когато устройството се стартира, роторът започва да генерира слабо поле. Веднага след като оборотите се увеличат, започва да се генерира голяма електрическа сила. Импулсът преминава през регулатора на напрежението и се изпраща към електрическата мрежа.

Синхронната верига позволява да се стабилизират параметрите на излъчения ток. Въпреки това има голяма вероятност от електрическо претоварване. В допълнение, четката трябва да се обслужва и това незабавно увеличава потребителските разходи.

Асинхронните модели работят непрекъснато в режим на забавяне. Роторът се върти преди време и неговата ориентация съвпада с ориентацията на магнитното поле, генерирано от статора. Роторите могат да бъдат както фазови, така и с катеричка.

Магнитното поле в асинхронните устройства не може да се регулира . Следователно честотата и амперажът на тока се определят директно от броя на завъртанията на апарата. През последните десетилетия електрохимичните генератори, които генерират ток на базата на водород, изиграха значителна роля. Те се опитват да се използват в автомобили, но досега не е било възможно да се измести двигателят с вътрешно горене. Друга версия на генератора - слънчевата батерия работи с помощта на фотоелектрическия ефект.

Изгледи

Чрез автономия

Изключително автономен тип - това са ръчни електроцентрали. При тях се получава механично движение поради мускулната сила на оператора. Сигурен, няма нужда да разчитате на висока производителност и дългосрочна експлоатация . Но можете уверено да получите ток във всяка ситуация, когато не можете да използвате нито гориво, нито вятър, нито водна енергия. Следователно такива генератори могат да бъдат включени в комплекти за спешни случаи на самолети, използвани в спешни случаи от експедиции, военни и т.н. Условно автономни електромагнитни устройства - на бензиново задвижване.

По броя на фазите

Има еднофазни и трифазни устройства. В къщи и апартаменти рядко се изисква трифазно захранване. Изключение правят старите двигатели, нагревателните елементи за сауна и подобно оборудване.

Свързването на еднофазни консуматори към трифазен генератор трябва да се извършва съгласно правилото за равномерно разпределение.

Едно просто правило казва: ако мрежата консумира 20 kW или по -малко, няма смисъл в три фази.

По режим на работа

Основните използвани устройства са проектирани да работят непрекъснато. Те обикновено работят с дизелово гориво, въпреки че има изключения. Такова оборудване може да осигурява денонощно захранване и то е инсталирано в големи електроцентрали и топлоелектрически централи . Моделите на резервни генератори са предназначени за спешни случаи (когато внезапно се прекъсне захранването). Работата също понякога продължава без прекъсване, но само за няколко часа.

По област на приложение

Генераторите за битова употреба са представени в широк диапазон. Почти всички те осигуряват еднофазен ток. Нормалните стойности са 220 V, 50 Hz. Най -мощните домакински уреди се използват дори за заваряване, както и за захранване на малки работилници и автосервизи.

Важно: възможността за използване за заваряване трябва да бъде посочена в документацията - в противен случай рискът е много голям.

За производствени цели са необходими мощни стационарни електрически генератори. Те се използват и за:

• големи строителни проекти;
• микрорайони;
• солидни вилни селища;
• пристанища;
• жп гари;
• болници;
• образователни институции;
• офис центрове.

Класификация на домакинските уреди

Бензин

Системи, задвижвани от вятър или течаща вода, се срещат само в повече или по -малко големи електроцентрали. Не е толкова лесно да ги използвате в полеви (туристически) условия и дори само у дома. Това важи особено за хидрогенераторите. Що се отнася до топлоелектрическите централи за лична употреба, те почти винаги работят на бензин и дават ограничена мощност, устройства с по -голяма мощност от 20 kW могат да се намерят рядко . Обикновено те използват бензин AI-92, използването на AI-76 и AI-95 е възможно само от време на време и дори тогава не се препоръчва.

Дизел

Инсталациите, работещи с дизелово гориво, понякога произвеждат до 3 MW ток. Те ще осигурят енергия дори за голямо ваканционно селище с гаражи и подобна инфраструктура.

Дизеловите генератори се предлагат в мобилен или стационарен дизайн. Асортиментът от такива продукти е много голям и очевидно покрива всяка нужда.

Дори относително слабите модели са подходящи за подаване на ток към заваръчните машини.

Производители

Съвременните електрически генератори, произведени в Русия, уверено предизвикват чуждестранни продукти. Най -популярните марки са:

• "Сварог";
• "Калибър";
• Енергомаш;
• Енерго.

Гамата от руски доставчици включва както домакински версии с мощност 1000-2000 W, така и сериозни полуиндустриални проби с мощност до 5000 W . И накрая, има дори значително по -мощни модели, които ще помогнат на строителите и организаторите на производство. Редица генератори, произведени в Руската федерация, са оборудвани с усъвършенствана електроника за управление и наблюдение, която следи техническите параметри. Има обаче и по -прости версии - които са много по -стабилни при трудни условия. И накрая, продуктите на руските фирми определено ще бъдат достъпни за потребителите.

Сегментът на домакинствата е представен например от модела EG-87220. Той има 14-месечна собствена гаранция. Резервоар за гориво с обем 15 литра е достатъчен в повечето случаи, но не се осигурява автоматично стартиране.

Най -високата мощност достига 2200 вата. Работно напрежение - очаква се 220 V.

Отлични генератори се доставят и от френската компания SDMO . Като цяло, той е един от световните лидери в производството на електрически генератори от различни видове и мощности. Можете лесно да намерите SDMO бензинова електроцентрала, която може да реши почти всяка възможна задача. Те предлагат атрактивно изпълнение. Гамата на френския концерн включва модели със специални рамки, които потискат вибрациите. Оборудван с отлични електронни компоненти.

Привлича се вниманието към модела K10M . Той осигурява 230 V напрежение и се управлява от дистанционното управление. Осигурен е прекъсвач на захранването, възможност за работа при - 30 градуса. На рамката е инсталирана антивибрационна система. Има и 12V генератор за зареждане.

Конкурентната компания Caiman навлезе на руския пазар сравнително наскоро . Тя обаче вече успя да демонстрира достойнствата на своите продукти възможно най -убедително. Моделите му са проектирани за минимален шум и могат безопасно да се инсталират дори вътре в къщата. Всички генератори на тази марка отговарят на най -високите екологични стандарти. Разбира се, гамата Caiman включва устройства с различен капацитет и размери.

Тази марка може да се похвали с модела Expert 3010X. Той има усъвършенствана опция за въздушно охлаждане. Разпределителният вал използва подобрено верижно задвижване.

Филтърът гарантира, че генераторът се стартира дори на изключително прашни места. Автоматизацията ще гарантира, че стартирането без масло не е възможно. Също така си струва да се отбележи:

• чифт изходи, защитени от влага;
• гаранция за живот на батерията до 210 минути;
• внимателно охлаждащо оборудване;
• отлична безчеткова система, която не изисква сложна поддръжка.

Немският производител Endress заема много добра позиция на пазара. В самата Германия, която вече казва много, нейните устройства са изключително популярни. Компанията активно използва модерни сложни решения. Както при предишните доставчици, гамата включва цялата гама от опции за захранване. Мощността на основната част от моделите варира от 1500 до 9000 W. Почти всички устройства Endress могат да подават 220 и 380 V.

Добър пример е ESE 404 YS Diesel . Тази версия се оценява със своята надеждност и нисък разход на гориво. Мощността на устройството достига 3, 9 kVA. Номиналното напрежение на еднофазния генератор е 230 V. Електрическата защита е IP23.

Говорейки за германски доставчици, би било глупаво да пренебрегнем друга популярна марка - Fubag . Неговите генератори на енергия са със същото качество като поне по -известното заваръчно оборудване. Специалистите на Fubag се грижат не само за техническите характеристики, но и за оригиналния дизайн, което улеснява обслужването. Генераторите на тази марка официално принадлежат към професионалната категория. Те обаче не по -малко успешно се използват в частния сектор.

Еднофазната електроцентрала с отворен край DS 16 A ES доставя до 13,6 kVA ток, използвайки 51-литров резервоар. Осигурено е предварително загряване на въздуха.

Проектантите се погрижиха за защита от претоварване, нивото на електрическо съпротивление е IP23. Четирицилиндровата инсталация осигурява ток от 54 А. При натоварване от 75%устройството ще работи до 10 часа.

Руските потребители отдавна оценяват предимствата на електрогенераторите с марка Resanta. Те са похвалени за:

• високотехнологични детайли;
• лекота на обслужване;
• отлично съотношение тегло / мощност;
• стабилност на изходното напрежение.

В асортимента се откроява моделът BG 4000 R, който работи на бензин. Номинална мощност - 3 kW, клас на гориво - AI -92. Системата за синхронно четкане работи безупречно, информацията се пренася до потребителя от дисплея. Ключ за свещи, копче са включени в комплекта. Всъщност производството се извършва в Китай.

Сред китайските фирми марката ELITECH се откроява благоприятно . У нас той е познат от 2008 г. Такива генератори са не само с високо качество, но и непретенциозни и универсални. Продуктите на ELITECH използват най -новите технологии и затова компанията успя да отблъсне много бивши лидери на пазара. Газовите генератори на тази компания се отличават с комбиниран старт, те могат да бъдат направени в стационарна или мобилна форма.

Пример за обикновен домакински генератор е BES 950 R . С вместимост на резервоара 4, 4 литра, той осигурява сила на тока 2, 8 А. Стартът се извършва в ръчен режим. Автоматизацията следи нивото на маслото и изключва устройството, ако е необходимо. Двутактовият двигател с горни клапани има един цилиндър с въздушно охлаждане. Силата на звука достига 56 dBA. Норвежките генератори на енергия не заслужават специално споменаване, за разлика от марките:

• Макита;
• Hitachi;
• Hyundai;
• Кипор;
• Рейнджър.

Как да изберем?

Купуването на „просто тихо“устройство не е напълно разумно. Както и най -мощното устройство. На първо място, трябва да решите за каква цел ще се използва генераторът:

• в сезонно захранване;
• като резервна защитна мрежа;
• като аварийно решение;
• като постоянен източник на енергия.

За туристите, ловците, рибарите и част от търговските потребители е по -правилно да избират мобилен генератор. Той също така ще отговаря на летните жители. Но мощността на устройството е критична. Тя трябва да бъде балансирана: слабата техника няма да „извади“задачата, а прекалено силната техника ще разточи ресурси.

Определянето на необходимия индикатор помага да се вземе предвид коефициентът на началния ток, както и разделянето на устройствата на важни и не много важни (прахосмукачки, перални машини, ютии, микровълнови фурни не е необходимо да се добавят).

Броят на фазите също е много важен. Само еднофазни уреди могат да се захранват от еднофазен генератор. За битови и крайградски цели обаче това не е твърде важно. Трябва да се вземат трифазни модели за оборудване на строителни обекти, промишлени предприятия и техните отделни цехове. Важно: те дават не повече от 1/3 от мощността на фаза.

Друг важен аспект е използваното гориво . Моделът на бензина ще ви позволи да подавате ток към къщата в случай на периодични повреди. Тези устройства са компактни, относително леки и имат малко шум. Те се използват активно от малки търговски фирми - както производствени, така и търговски. Дизеловите модификации са скъпи, вдигат много шум, но издават много ток и могат да работят дълго време без прекъсване. Моделите са ценни, когато електрическите мрежи липсват като клас.

Версиите с двойно гориво ще бъдат по-икономични и по-универсални от другите. Обикновено работят на бензин и газ и превключването е лесно.

Втечненият газ с балон е значително по -евтин от бензина . Този режим е още по -изгоден, когато е свързан с магистрала. Асинхронните устройства са предназначени за захранване на открито, те също трябва да се използват за особено влажни помещения.

Проблемът обаче е, че безчетковите генератори не знаят как да доставят безупречно висококачествен ток с оптимална синусоида. Домашните уреди и компютрите се захранват най -добре от синхронни устройства. Дори податливостта на прахови щети се оправдава със стабилните параметри и високите характеристики на тока. Алтернатор с медна намотка е по-скъп, но той провежда топлината много по-добре и има отлична мощност. Освен това трябва да обърнете внимание на:

• наличието на AVR система (без нея пренапреженията могат да счупят телефони, таблети и лаптопи);
• ръчен или електрически тип стартер;
• наличието на опция за автоматично стартиране (а понякога и спиране);
• затворен или отворен корпус (първият вариант е по -стабилен и надежден, но може да прегрее);
• отброяване на часовете на работа на двигателя (позволяваща навременна поддръжка);
• разход на гориво;
• прегледи;
• сервизните възможности на доставчика.