Alternatori: pajisja, parimi i funksionimit, qëllimi

Rryma elektrike është lloji kryesor i energjisë, duke bërë punë të dobishme në të gjitha sferat e jetës njerëzore. Ai vë në lëvizje mekanizma të ndryshëm, jep dritë, nxit shtëpitë dhe animon një mori të pajisjeve që sigurojnë ekzistencën tonë të rehatshme në planet. Me të vërtetë, ky lloj i energjisë është universal. Prej saj mund të merrni gjithçka që ju pëlqen, madje edhe shkatërrime të mëdha me keqmenaxhim.

Por ka pasur një kohë kur efektet elektrike ishin ende të pranishme në natyrë, por nuk e ndihmuan personin. Çfarë ka ndryshuar që atëherë? Njerëzit filluan të studionin fenomenet fizike dhe krijuan makina interesante - konvertuesit, të cilët në përgjithësi bënë një hap të rëndësishëm revolucionar të qytetërimit tonë, duke i lejuar një personi të merrte një energji nga një tjetër.

Pra, njerëzit kanë mësuar të prodhojnë energji elektrike nga metale të zakonshme, magnet dhe lëvizje mekanike - kjo është e gjitha. Gjeneratorë u ndërtuan, të aftë për të dhënë flukse të mëdha energjie, të llogaritur në megavat. Por është interesante që parimi i funksionimit të këtyre makinave nuk është aq i komplikuar dhe madje mund të jetë i kuptueshëm edhe për një adoleshent. Çfarë është një gjenerator i rrymës elektrike? Le të përpiqemi ta kuptojmë këtë pyetje.

Efekti i induksionit elektromagnetik

Baza për shfaqjen në drejtuesin e rrymës elektrike është forca elektromotore - EMF. Është në gjendje të bëjë lëvizjen e grimcave të ngarkuar, të cilat janë shumë në çdo metal. Kjo forcë shfaqet vetëm nëse dirigjenti pëson një ndryshim në intensitetin e fushës magnetike. Efekti vetë quhej induksion elektromagnetik. Sa më e lartë të jetë emf, aq më i madh është shkalla e ndryshimit në fluksin e valëve magnetike. Kjo është, ju mund të lëvizni një dirigjent pranë një magneti të përhershëm , ose të ndikoni në fushën e një elektromagnet me një tel të caktuar, duke ndryshuar forcën e saj, efekti do të jetë i njëjtë - një rrymë elektrike do të shfaqet në dirigjent.

Për këtë çështje në gjysmën e parë të shekullit XIX, shkencëtarët punonin Oersted dhe Faraday. Ata gjithashtu zbuluan këtë fenomen fizik. Më vonë, në bazë të induksionit elektromagnetik, gjeneruesit e tanishëm dhe motorët elektrikë u krijuan. Interesante, këto makina lehtë mund të konvertohen në njëri-tjetrin.

Si funksionojnë gjeneratorë DC dhe AC

Është e qartë se gjeneratori i rrymës elektrike është një makinë elektromekanike që gjeneron një rrymë. Por në fakt është një konvertues i energjisë: era, uji, ngrohja, çdo gjë në EMF, e cila tashmë shkakton një rrymë në dirigjent. Pajisja e çdo gjeneratori në thelb nuk ndryshon në asnjë mënyrë nga një qark i mbyllur i drejtimit që rrotullohet mes poleve të një magneti, si në eksperimentet e para të shkencëtarëve. Vetëm shumë më tepër është madhësia e fluksit magnetik të prodhuar nga magnet i fuqishëm i përhershëm ose më shpesh elektrik. Kontur i mbyllur ka formën e një dredha-dredha shumë-kthese, të cilat në gjeneratorin modern nuk janë një, por të paktën tre. E gjithë kjo është bërë për të marrë sa më shumë EMF sa të jetë e mundur.

Gjeneratori standard elektrik i alternatorit (ose i përhershëm) përbëhet nga:

• Shells . Kryen funksionin e kornizës, brenda së cilës statori është i lidhur me polet e elektromagnetit. Në të janë krijuar kushineta të rrotullimit të boshtit të rotorit. Është bërë prej metali, gjithashtu mbron të gjithë mbushjen e brendshme të makinës.
• Stator me shtylla magnetike. Në të është fiksuar dredha-dredha e ngacmimit të fluksit magnetik. Është bërë prej çeliku ferromagnetik.
• Rotor ose spirancë. Është një pjesë e luajtshme e gjeneratorit, boshti i të cilit gjeneron një forcë të huaj në lëvizjen rrotulluese. Dredha vetë-ngacmim është vendosur në thelbin e armaturës, ku formohet një rrymë elektrike.
• Nyjet e komutimit. Ky element i projektimit shërben për të devijuar energji elektrike nga boshti rrotullues i rotorit. Ai përfshin unaza përçuese që janë të lidhur në mënyrë të lëvizshme me mbledhësit e tanishëm të grafitit.

Krijimi i një rryme të drejtpërdrejtë

Në një gjenerator që prodhon një rrymë të drejtpërdrejtë, qarku i përçimit rrotullohet në një hapësirë të ngopjes magnetike. Dhe për një moment të caktuar të rrotullimit, secila gjysmë konture është afër një ose një pole tjetër. Ngarkesa në dirigjent për këtë gjysmë-kthesë lëviz në një drejtim.

Për të marrë heqjen e grimcave, një mekanizëm është bërë për heqjen e energjisë. Karakteristika e tij është se çdo gjysmë dredha-dredha (korniza) është e lidhur me një gjysmë-unazë përçueshëm. Semirings nuk janë të mbyllura me njëri-tjetrin, por janë të fiksuara në një material dielektrike. Gjatë periudhës kur një pjesë e dredukimit fillon të kalojë një shtyllë të caktuar, gjysmërrethimi mbyllet në qark elektrik nga grupet e kontaktit të furçave. Ajo rezulton, në çdo terminal vjen vetëm një lloj potenciali.

Është më korrekte ta quash energjinë jo konstante, por pulsuese, me polaritet të vazhdueshëm. Pulsioni shkaktohet nga fakti që fluksi magnetik në përçuesin gjatë rrotullimit ka një maksimum dhe një efekt minimal. Për të lidhur këtë ripple, përdoren disa mbështjellje mbi rotor dhe kondensatorë të fuqishëm në hyrjen e qarkut. Për të zvogëluar humbjen e fluksit magnetik, hendeku ndërmjet armaturës dhe statorit minimizohet.

Qarku i alternatorit

Kur pjesa lëvizëse e pajisjes gjeneruese aktuale rrotullohet, EMF gjithashtu nxitet në përçuesit e kornizës, si në gjeneratorin DC. Por një tipar i vogël - alternatori i pajisjes së nyjes kolektorit ka një tjetër. Në të, secili nyjë lidhet me unazën e saj përçuese.

Parimi i alternatorit është si vijon: kur gjysma e dredha-dredha kalon afër një pole (tjetra, respektivisht, afër polit të kundërt), rryma rrjedh në qark në një drejtim nga minimumi në vlerën më të lartë dhe përsëri në zero. Sapo mbështjelljet ndryshojnë pozicionin e tyre në krahasim me shtyllat, rryma fillon lëvizjen e saj në drejtim të kundërt me të njëjtën rregullsi.

Në hyrjen e qarkut, një formë waveform është marrë në formën e sinusoidës me një frekuencë gjysmë valë që korrespondon me periudhën e rrotullimit të boshtit të rotorit. Në mënyrë që të arrihet një sinjal i qëndrueshëm në dalje, ku frekuenca e alternatorit është konstante, periudha e rrotullimit të pjesës mekanike duhet të jetë e pandryshuar.

Gjeneratorë magnetikë të tipit të gazit

Ndërtimet e gjeneratorëve aktualë, ku përdoren plazma, lëngu ose gazi të përçueshëm, në vend të një kornize metalike si një ngarkues ngarkese, quhen gjeneratorë MHD. Substancat nën presion janë të shtyrë në një fushë të tensionit magnetik. Nën ndikimin e të njëjtit induksion EMF, grimcat e ngarkuara fitojnë lëvizje direkte, duke krijuar një rrymë elektrike. Madhësia e rrymës është drejtpërdrejt proporcionale me shpejtësinë e kalimit përmes fluksit magnetik, si dhe fuqinë e tij.

Gjeneruesit MHD kanë një zgjidhje më të thjeshtë të projektimit - ata nuk kanë një mekanizëm për rrotullimin e rotorit. Furnizime të tilla të energjisë janë të afta të japin sasi të mëdha të energjisë në periudha të shkurtra kohore. Ato përdoren si pajisje rezervë dhe në situata emergjente. Koeficienti që përcakton efektin e dobishëm (efikasitetin) e këtyre makinave është më i lartë se ai i një alternatori elektrik.

Gjenerator sinkron i tanishëm i alternuar

Ka lloje të tilla alternatorësh:

• Makinat janë sinkron.
• Makinat asinkronike.

Alternatori sinkron ka një marrëdhënie strikte fizike midis lëvizjes rrotulluese të rotorit dhe frekuencës së gjeneruar të energjisë elektrike. Në sisteme të tilla, rotor është një elektromagnet i mbledhur nga cores, poles dhe windings emocionuese. Këto të fundit ushqehen nga një burim i energjisë DC nëpërmjet brushat dhe kontaktet e unazës. Stacioni është një spirale e telit, e lidhur me një parim yll me një pikë të përbashkët - zero. Ata tashmë nxitën EMF dhe prodhuan një rrymë.

Boshti i rotorit nxitet nga një forcë e huaj, zakonisht turbina, frekuenca e së cilës është e sinkronizuar dhe konstante. Qarku elektrik i lidhur me një gjenerator të tillë është një qark trefazor, frekuenca aktuale e të cilit në një vijë të veçantë është zhvendosur nga një fazë prej 120 gradë në krahasim me linjat e tjera. Për të marrë sinusoidën e duhur, drejtimi i fluksit magnetik në lumen midis statorit dhe pjesëve të rotorit rregullohet nga struktura e këtij të fundit.

Ngacmimi i alternatorit realizohet me dy metoda:

1. Kontaktit.
2. Pa kontakt.

Në qarkun e ngacmimit të kontaktit, energjia elektrike nga gjeneratori tjetër furnizohet me mbështjellësin e elektromagnetit përmes palës së furçës. Ky gjenerator mund të kombinohet me boshtin kryesor. Ajo, si rregull, ka më pak fuqi, por mjafton për të krijuar një fushë të fortë magnetike.

Parimi i moskontaktit siguron që alternatori sinkron në bosht ka mbështjellje shtesë trefazore në të cilat EMF nxitet të rrotullohet dhe gjenerohet energji elektrike. Ai kalon nëpër qarkun e korrigjimit në bobinat e ngacmimit të rotorit. Strukturisht, nuk ka kontakte të lëvizshme në këtë sistem, që thjeshton sistemin, duke e bërë atë më të besueshëm.

Gjenerator asinkron

Ekziston një alternator asinkron. Pajisja ndryshon nga ajo sinkron. Nuk ka varësi të saktë EMF në frekuencën me të cilën rrotullohet boshti i rotorit. Ka një gjë të tillë si "Slip S", që karakterizon këtë ndryshim të ndikimit. Madhësia e letrës përcaktohet nga llogaritja, kështu që është e gabuar të mendosh se nuk ka rregullsi në procesin elektromekanik në motorin asinkron.

Nëse gjeneratori, në punë boshe, ngarkesa aktuale që rrjedh në mbështjellje do të krijojë një fluks magnetik që pengon rotorin të rrotullohet në një frekuencë të caktuar. Kjo formon një gabim, i cili natyrisht ndikon në prodhimin e EMF.

Alternator modern asinkron i një pjesë të lëvizshme ka tri dizajne të ndryshme:

1. Rotor i zbrazët.
2. Rotor i shkurtër.
3. Rotori i fazës.

Makinat e tilla mund të kenë një ngacmim të pavarur dhe të pavarur. Skema e parë është realizuar për shkak të përfshirjes së kondensatorëve dhe konvertuesve gjysmëpërçues në dredha-dredha. Ngacmimi i një tipi të pavarur krijohet nga një burim shtesë i rrymës alternative.

Skemat e kalimit të gjeneratorëve

Të gjitha furnizimet e fuqishme të linjave të energjisë prodhojnë një rrymë elektrike trefazore. Ato përmbajnë tre mbështjellje në të cilat formohen rrymat alternative me një fazë të zhvendosur nga njëri-tjetri me 1/3 e një periudhe. Nëse marrim parasysh çdo dredhje individuale të një burimi të tillë të energjisë, ne marrim një rrymë të njëfishtë alternative që shkon në linjë. Tensioni i dhjetëra mijëra volteve mund të prodhojë një gjenerator. 220 V konsumatori merr nga transformatori i shpërndarjes.

Çdo alternator, pajisja dredha-dredha është standarde, por lidhja me ngarkesën ka dy lloje:

• Një yll;
• trekëndësh.

Parimi i funksionimit të një alternatori të mundësuar nga një yll nënkupton unifikimin e të gjitha telave (zero) në një, të cilat shkojnë nga ngarkesa prapa në gjenerator. Kjo është për shkak të faktit se sinjali (rryma elektrike) transmetohet kryesisht përmes telit të dredhur të prodhimit (linear), që quhet faza. Në praktikë, është shumë i përshtatshëm, sepse nuk keni nevojë të tërheqni tre tela shtesë për të lidhur konsumatorin. Tensioni midis telave të linjës dhe linjave dhe telave neutrale do të jetë i ndryshëm.

Duke lidhur gjirin e gjeneratorit me një trekëndësh, ato janë të lidhura me njëra-tjetrën në mënyrë rresht në një qark. Nga pikat e lidhjes së tyre, linjat tërhiqen tek konsumatori. Pastaj nuk ka nevojë për një tel zero, dhe tension në çdo linjë do të jetë i njëjtë pavarësisht nga ngarkesa.

Avantazhi i rrymës trefazore përpara rrymës njëfazore është gurgullimi i tij më i vogël kur straightening. Kjo ka një efekt pozitiv në furnizimin me energji elektrike, veçanërisht në motorët DC. Gjithashtu, rryma trefazore gjeneron një fluks rrotullues të fushës magnetike që është në gjendje të ngrisë motorë të fuqishëm asinkronë.

Ku është e aplikueshme gjeneratorë DC dhe AC

Gjeneratorët DC janë shumë më të vogla në madhësi dhe në peshë sesa makinat AC. Duke pasur një dizajn më kompleks sesa ky i fundit, ato përdoren ende në shumë industri.

Shpërndarja kryesore që ata kanë marrë si drejtues me shpejtësi të lartë në makinat ku kërkohet shpejtësia e kontrollit, për shembull, në makineritë e përpunimit të metaleve, ngritësit e minave dhe mullinj. Në transport, gjeneratorë të tillë janë instaluar në lokomotivat me naftë, anije të ndryshme. Shumë modele të gjeneratorëve të erës janë mbledhur në bazë të burimeve të tensionit konstant.

Gjeneratorë aktual të drejtpërdrejtë për qëllime të veçanta përdoren në saldim, për ngacmim të mbështjelljeve të gjeneruesve të tipit sinkron, si përforcues të drejtpërdrejtë të rrymës, për furnizimin e bimëve galvanike dhe elektrolizë.

Qëllimi i alternatorit është të gjenerojë energji elektrike në një shkallë industriale. Ky lloj energjie i dha njerëzimit Nikola Tesla. Pse është se përdorimi i gjërë i polariteti-aktual i prapambetur, jo i përhershëm? Kjo është për shkak të faktit se në transmetimin e tensionit DC ka humbje të mëdha në tela. Dhe sa më gjatë tela, aq më i lartë është humbja. Tensioni i ndryshueshëm mund të transportohet në distanca të mëdha me kosto shumë më të ulëta. Për më tepër, është e lehtë të konvertohet një tension i alternuar (ulje dhe ngritje), të cilën gjeneratori gjeneron 220 V.

përfundim

Njeriu nuk e njohu plotësisht natyrën e magnetizmit, i cili përshkon gjithçka rreth e rrotull. Dhe energjia elektrike është vetëm një pjesë e vogël e sekreteve të hapura të universit. Makinat që ne i quajmë gjeneratorë të energjisë janë në thelb shumë të thjeshta, por ajo që mund të na japin është e mahnitshme. Megjithatë, mrekullia e vërtetë këtu nuk është në teknologji, por në mendimin e një njeriu që mund të depërtojë në rezervuarin e pashtershëm të ideve të derdhura në hapësirë!