Categories: Com funciona
Nombre de visualitzacions: 38105
Comentaris sobre l'article: 0
Tipus de generadors elèctrics i els principis del seu treball
Un generador elèctric és una màquina o instal·lació dissenyada per convertir l’energia no elèctrica en energia elèctrica: energia mecànica en energia elèctrica, energia química en energia elèctrica, energia calorífica en energia elèctrica, etc. Avui, quan utilitzem principalment la paraula “generador”, volem dir un convertidor mecànic energia en energia elèctrica.
Pot ser un generador portàtil dièsel o gasolina, un generador de centrals nuclears, un generador de cotxes, un generador casolà d’un motor elèctric asincrònic o un generador de baixa velocitat per a un aerogenerador de baixa potència. Al final de l’article, considerarem com a exemple els dos generadors més habituals, però primer, parlem dels principis del seu treball.
D’una manera o altra, des d’un punt de vista físic, el principi de funcionament de cadascun dels generadors mecànics és el mateix: Fenomen d’inducció electromagnèticaquan, quan el camp magnètic travessa el conductor, la inducció emf emergeix en aquest conductor. Les fonts de la força que condueixen al moviment mutu del conductor i del camp magnètic poden ser diversos processos, no obstant això, com a resultat, l'emf i el corrent sempre s'han d'obtenir del generador per alimentar la càrrega.
El principi de funcionament del generador elèctric - Llei de Faraday
El principi del generador elèctric va ser descobert el 1831 pel físic anglès Michael Faraday. Més tard, aquest principi es va anomenar llei de Faraday. Es troba en el fet que quan el conductor travessa perpendicularment al camp magnètic, es produeix una diferència de potencial als extrems d’aquest conductor.
El primer generador va ser construït pel mateix Faraday segons el principi que va descobrir, es tractava d'un "disc Faraday" - un generador unipolar en el qual un disc de coure girava entre els pols d'un imant en forma de ferradura. L’aparell produïa corrent important amb una lleugera tensió.
Més tard es va comprovar que els conductors aïllats individuals dels generadors són molt més eficients des del punt de vista pràctic que un disc conductor. I en els generadors moderns, ara s’utilitzen els bobinats del fil d’estator (en el cas més senzill, una bobina de filferro).
Alternador
La gran majoria dels generadors moderns són alternadors síncrons. Tenen un ancoratge de l’ancoratge a l’estator, des del qual es desvia l’energia elèctrica generada. Al rotor hi ha un enrotllament per excitació al qual se subministra un corrent constant a través d'un parell d'anells de contacte per obtenir un camp magnètic giratori d'un rotor giratori.
A causa del fenomen de la inducció electromagnètica, quan el rotor gira des d'una unitat externa (per exemple, des d'un motor de combustió interna), el seu flux magnètic intersecciona al seu torn cadascuna de les fases del bobinatge de l'estator, i indueix així una emf.
Molt sovint hi ha tres fases, es desplacen físicament a l’àncora els uns als altres uns 120 graus, de manera que s’obté un corrent sinusoïdal trifàsic. Es poden connectar fases en un patró “estrella” o “triangle” per obtenir-lo tensió de xarxa estàndard.
La freqüència de l’EMF sinusoidal f és proporcional a la velocitat del rotor: f = np / 60, on - p és el nombre de parells de pluses magnètiques del rotor, n és el nombre de revolucions del rotor per minut. Normalment, la velocitat màxima del rotor és de 3000 rpm. Si connecteu un rectificador trifàsic als bobinatges estatoris d’un generador tan sincrònic, obtindreu un generador de corrent directe (és a dir, tots els generadors d’automòbils).
Generador síncron de tres màquines
Per descomptat, el clàssic generador sincrònic té un seriós menys: al rotor hi ha anells de contacte i pinzells al costat. Els raspalls broten i es desgasten per fregament i erosió elèctrica. Això no és admissible en una atmosfera explosiva. Per tant, a l'aviació i als generadors dièsel, són més freqüents els generadors síncrons sense contacte, en particular els de tres màquines.
Tres màquines tenen tres màquines en un sol cargol: un pre-excitant, un excitador i un generador en un eix comú. El pre-excitator és un generador síncron, s’emociona des dels imants permanents a l’eix, la tensió que genera es subministra al bobinat de l’estator de l’exciteur.
L’estator del patogen actua sobre l’enrotllament del rotor connectat a un rectificador trifàsic fixat a ell, des del qual s’allunya el bobinament d’excitació principal del generador. El generador genera corrent al seu estador.
Generadors portàtils de gasoil, dièsel i gasolina
Avui en dia molt freqüent a les llars generadors de gasoil, gas i gasolinaque utilitzen ICE com a motor de combustió interna - un motor de combustió interna que transmet rotació mecànica al rotor del generador.
Els generadors de combustible líquid tenen dipòsits de combustible, els generadors de gas necessiten subministrar combustible a través d’una canonada, de manera que el gas s’entrega al carburador, on es convertirà en una part integral de la barreja de combustible.
En tots els casos, la barreja de combustible es crema en el sistema de pistons, fent que el cigonyal giri. Això és similar a un motor de cotxe. El cigonyal fa girar el rotor d’un generador sincrònic (alternador) sense contacte.
El millor generadors inversors de centrals electrodomèstiques disposen d’una bateria incorporada per compensar les diferències i un sistema de doble conversió, en aquests dispositius la tensió alterna és més estable.
Generadors de cotxes
Un altre exemple d’alternador -el tipus de generador més comú al món- generador de cotxes. Aquest generador conté tradicionalment un enrotllament d'excitació amb anells de lliscament al rotor i un bobinat d'estator trifàsic amb un rectificador.
El regulador electrònic integrat manté la tensió dins del rang acceptable per a la bateria d’un cotxe. Un generador de cotxes és un generador d’alta velocitat, les seves velocitats poden arribar a 9000 per minut.
Tot i que inicialment el corrent s’obté alternant (les puntes del pal del rotor alternativament i en diferent polaritat entrecreuen les tres fases del bobinat de l’estator amb els seus fluxos magnètics), llavors es rectifica mitjançant díodes i es converteix en una constant adequada per carregar la bateria.
Dissenys inusuals de generadors elèctrics:
Generador de motors súper eficient de Robert Alexander
Consulteu també a electro-ca.tomathouse.com
: