Що таке Генератор і як він влаштований

02.09.2015

Що таке Генератор і як він влаштований

Як генератор створює електроенергію?

Генератори є корисними пристроями, які забезпечують електричною енергією під час припинення подачі електроенергії і запобігають порушення звичайної діяльності людини, яка трапляється з-за відсутності електроенергії. Генератори мають різні електричні та фізичні конфігурації для використання, яке вам необхідно. Далі ми розглянемо, як саме функціонує генератор, його основні компоненти, і як електрогенератор діє у ролі вторинного джерела електрики, у разі його використання у житлових будинках або на промислових підприємствах.

Як працює генератор?

Електричний генератор — це пристрій, який перетворює механічну енергію, отриману із зовнішнього джерела, в електричну енергію. Важливо розуміти, що в цілому генератор не «створює» електричну енергію. Замість цього, він використовує механічну енергію, яка забезпечується їм, для посилення руху електричних зарядів, що перебувають у проводі його обмотки через зовнішнє електричне коло (кільце циркуляції). Цей потік електричних зарядів становить електричний вихідний струм, що надходить від генератора. Цей механізм можна зрозуміти, провівши аналогію електростанції з водяною помпою, яка викликає своїми діями потік води, але в дійсності не «створює».

Сучасний електрогенератор працює за принципом електромагнітної індукції, виявленої Майклом Фарадеєм у 1831-1832 роках. Фарадей відкрив, що потік електричних зарядів може бути викликаний переміщенням електричного провідника, таким як наприклад провід, який містить електричні заряди, в магнітному полі. Таке пересування створює різницю напруг між двома кінцями дроту або електричного провідника, який в свою чергу викликає електричні заряди в потік, таким чином генеруючи електричний струм.

Основні компоненти електростанції

Можна провести таку класифікацію основних компонентів електрогенератора.

(1) Двигун

(2) Синхронний генератор (або генератор змінного струму)

(3) Система подачі палива

(4) Регулятор напруги

(5) Система випуску і охолодження двигуна

(6) Система змащення

(7) Зарядний пристрій

(8) Панель управління

(9) Основна збірка / Конструкція

(1) Двигун електростанції

Двигун є джерелом подачі механічної енергії мініелектростанції. Розмір двигуна прямо пропорційний максимальної потужності, яку генератор може виробляти. Є кілька чинників, які обов’язково потрібно знати при оцінці двигуна вашого генератора.

(а) вид палива, що використовується — двигуни електростанції працюють на різному паливі, таких як дизельне паливо, бензин, пропан або природний газ. Найчастіше маленькі генератори для будинку працюють на бензині, тоді як великі промислові Електростанції на дизельному паливі, рідкому пропані, природному газі або пропановому газі. Певні двигуни можуть працювати на двох видах палива, таких як дизельне паливо і газ.

(b) двигуни з верхнім розташуванням клапанів OHV — такі двигуни відрізняються від інших тим що, впускні і випускні клапани у них розташовані у верхівці (головці) циліндра двигуна, а не на блоці циліндрів. Двигуни з верхнім розташуванням клапанів більш дорогі, але мають деякі переваги перед іншими двигунами:

— компактний дизайн

— більш простий механізм роботи

— довговічність

— зручний для користування в роботі

— низький рівень шуму під час роботи

— низький рівень викидів

(с) чавунна гільза в циліндрі двигуна — це свого роду підкладка в циліндрі двигуна. Вона зменшує зношування і забезпечує довговічність двигуна. Більшість двигунів з верхнім розташуванням клапанів оснащені такий гільзою в циліндрі, але все одно необхідно перевіряти це в двигуні. Чавунна гільза не дорога, але відіграє дуже важливу роль у довговічності двигуна, особливо якщо вам потрібно часто використовувати генератор.

(2) Синхронний генератор

Синхронний генератор (або генератор змінного струму) є частиною електростанції, який виробляє електричну потужність від механічної, яка подається двигуном. Він містить в собі нерухомі та рухомі деталі, монтувати в корпус. Компоненти працюють разом, викликаючи тим самим відносний рух між магнітними та електричними полями, що в свою чергу виробляє електроенергію.

(а) Ротор — це рухома деталь, яка створює обертове магнітне поле одним з таких трьох способів:

(i) індукцією — відомий як синхронний безщітковий генератор і зазвичай використовується в великих генераторах.

(ii) Постійними магнітами — часто використовується у маленьких генераторах

(iii) За допомогою задаючого генератора (збудника) — задає генератор є маленьким джерелом постійного струму, який активізує ротор через складання струмопровідних контактних кілець і щіток.

Ротор виробляє рухоме магнітне поле навколо статора, яке викликає різниця напруг між обмоткою статора. Це створює змінний струм на виході генератора.

Ось такі чинники, які потрібно знати при оцінці синхронного генератора.

(а) металевий або пластиковий корпус — металевий дизайн забезпечить довговічність генератора. Пластиковий корпус деформується з часом із-за чого його рухомі частини можуть підпадати під негативний вплив зовнішніх факторів. Це може викликати зношування і що ще важливо небезпеку для користувача.

(b) кульковий або голчастий підшипник — перевага віддається кульковим підшипникам, тим більше що вони будуть довше служити.

(c) безщітковий генератор — синхронний генератор. який не використовує щітки, вимагає меншого технічного обслуговування і також виробляє більш чисту енергію.

(3) Система подачі палива

Паливний бак зазвичай має достатню здатність підтримувати електрогенератор в робочому стані від 6 до 8 годин в середньому. У разі якщо мінігенератор, паливний бак кріпиться на верхній частині корпусу електростанції. Для промислового застосування необхідно встановлювати зовнішній паливний бак.

Представляємо вам наступні характеристики системи подачі палива:

(а) з’єднання трубопроводів від паливного бака до двигуна — лінія живлення направляє паливо від бака до двигуна і зворотний провід направляє паливо від двигуна до баку.

(b) вентиляційна труба для паливного бака — паливний бак має вентиляційну трубу для запобігання підвищення тиску під час повторного заповнення або зливу паливного бака. Коли ви заповнюєте бак, забезпечте контакт металевих поверхонь між соплом наповнювача і паливним баком для уникнення іскор.

(с) зливний з’єднання від паливного бака до дренажній трубі — це необхідно для того, щоб при кожному зливі під час повторного заповнення бака не стався витік рідини на генераторній установці.

(d) паливний насос — він переміщує паливо від основного бака-сховища до бака періодичної дії (тимчасового бака). Паливний насос як правило має електропривод.

(е) паливний водний роздільник / паливний фільтр — він відокремлює воду і невідомі речовини з паливної рідини для захисту інших компонентів генератор а від корозії та забруднення.

(f) паливний інжектор — він автоматизує паливну рідину і розпорошує необхідну кількість палива в камеру згоряння двигуна.

(4) Регулятор напруги AVR

Ця складова регулює вихідну напругу генератора. Далі буде описано компоненти регулятора напруги, які займають невід’ємну частину в його роботі.

(1) Регулятор напруги: зміна змінної напруги в постійний струм — регулятор напруги бере на себе малу частину вихідної змінної напруги і конвертує його в постійний струм. Регулятор напруги потім подає постійний струм на вторинну обмотку в статорі, відомому як збудник обмотки (або обмотка задаючого генератора).

(2) Збудник обмотки: зміна постійного струму в змінний — збудник обмотки функціонує так само, як і основна обмотка статора і генерує невелику кількість змінного струму. Збудник обмотки пов’язаний з таким поняттям як обертовий випрямляч струму.

(3) Обертовий випрямляч струму: зміна змінного струму в постійний — він випрямляє змінний струм, який генерується збудником обмотки, і конвертує його в постійний струм. Цей постійний струм у свою чергу подається на ротор для створення електромагнітного поля на додаток до обертового магнітного поля ротора.

(4) Ротор: зміна постійного струму в змінну напругу — ротор індукує велику кількість змінного напруги через обмотку статора, яку генератор виробляє велика кількість вихідної змінної напруги.

Цей цикл відбувається до тих пір, поки генератор починає виробляти вихідна напруга, відповідне його повної працездатності. Коли продуктивність (або вихідна потужність) генератора збільшується, регулятор напруги виробляє менше постійного струму. Якщо генератор досягає повної робочої потужності, регулятор напруги досягає стану рівноваги і виробляє достатньо постійного струму для підтримки вихідної потужності генератора на повному робочому рівні.

При додаванні навантаження на електростанцію. його вихідна напруга трохи зменшується. Це спонукає регулятор напруги почати діяти. Цикл продовжується до тих пір, поки вихідна потужність генератора не збільшитися до її первісної працездатності.

(5) Система вихлопу і охолодження двигуна електростанції

(а) Система охолодження електрогенератора

Тривале використання мініелектростанції призводить до того, що різні його компоненти нагріваються. Тому в такому випадку необхідно мати охолоджуючу та вентиляційну систему для припинення нагрівання. Вода іноді використовується як охолоджуюча рідина для генераторів, але це обмежується визначеними ситуаціями, наприклад, коли у вас маленький генератор для дачі або міських умов або дуже великий генератор близько 2250 кВт і т.д.

Водень іноді може використовуватися як охолоджувач для обмотки статора великих електростанціях. так як він більш ефективно поглинає тепло. Водень забирає тепло від генератора і переносить його через теплообмінник у вторинний контур охолодження, який має деминирализованную воду як охолоджуюча рідина. Ось чому поряд з великими генераторами і маленькими електростанціями завжди перебуває велика охолоджувальна вежа (або стояк). Для всіх інших використань, як на підприємстві, так і в житлових умовах, стандартний радіатор і вентилятор встановлюються на генератор і працюють в основному як охолоджуюча система. Дуже важливо перевіряти рівень охолодження генератора кожен день. Охолоджуюча система і помпа з неочищеною водою повинні промиватися кожні 600 годин і теплообмінник також повинен очищатися кожні 2400 годин роботи міні генератора. Генератор повинен бути поміщений у відкриту і провітрювану область. За національним правилам встановлення обладнання встановлюється, що мінімальна відстань по сторонам генератора повинна бути дорівнює 3 футам для забезпечення вільного потоку свіжого повітря.

(b) Система вихлопу

Отработаный газ, випущений генератором. містить у собі високотоксичні хімікати, які потрібно належним чином відвести. Тому необхідно встановити відповідну витяжну систему для ліквідації відпрацьованих газів. Іноді люди навіть і не думають про це, хоча отруєння чадним газом залишається одним з найпоширеніших випадків смертей. Витяжні труби найчастіше виготовляються з чавуну, кованого заліза або сталі. Вони повинні бути автономними і не повинні підтримуватися двигуном генератор а. Найчастіше вихлопні труби прикріплюються до двигуна з використанням гнучких з’єднувачів для зменшення вібрацій і запобігання руйнування витяжної системи генератора. Витяжні труби закінчуються на відкритому повітрі і ведуть від дверей, вікон та інших відкриваються пристосувань, до будинку або іншому будовою. Ви повинні бути впевнені, що витяжна система вашого генератора не з’єднана з іншим обладнанням.

(6) Система змащення

Так генератор складається з рухомих частин в його двигуні, необхідно змазування для забезпечення тривалості терміну служби і плавною обробки на довгий час. Двигун міні-електростанції змащується маслом, яке знаходиться в помпі. Необхідно перевіряти рівень мастильного масла кожні 8 годин роботи генератора. Крім цього в перевірці потребує будь-який витік масла і його зміни кожні 500 годин роботи бензогенератора.

(7) Зарядний пристрій

Запуск генератора спочатку здійснюється від акумулятора. Зарядний пристрій зберігає батарею генератора зарядженої, забезпечуючи її точним «плаваючим» напругою. Якщо така напруга дуже низьке, батарея залишиться незарядженої. Якщо напруга дуже висока, воно скоротить термін роботи батареї. Зарядні пристрої зазвичай виготовляються з нержавіючої сталі для запобігання корозії. Також такі пристрої повністю автоматизовані і не потребують будь-яких коригувань чи змін у параметрах. Постійне вихідна напруга зарядного пристрою встановлюється на 2.33 Вольт на клітинку, що є точним напругою для свинцево-кислотної батареї. Зарядний пристрій має окреме постійне напруження, що перешкоджає нормальному функціонуванню електрогенератор а.

(8) Панель керування електростанцією

Це користувальницький інтерфейс портативної електростанції і він містить положення про елементи управління. Різні виробники пропонують різні панелі керування для генераторів. Опис деяких з них розглянемо детальніше.

(а) електричне включення і вимикання — такі панелі керування автоматично включають ваш генератор під час припинення подачі електроенергії, стежать за електростанцією під час її роботи та автоматично вимикають, коли вона більше не нужена.

(b) механічний пристрій приладу (датчик) — різні прилади вказують на важливі параметри, як тиск масла, температура охолодження, напруга батареї, швидкість обертання двигуна і тривалість роботи. Безперервний контроль таких параметрів дозволяє автоматично виключити генератор. якщо один з них перевищить свої показники.

(с) датчики міні генератора — панель управління також має датчики для вимірювання вихідного струму і напруги та робочої частоти.

(d) інші види контролю — фазовий селекторний перемикач, перемикач частоти, і перемикач управління двигуном (ручний або автоматичний режим) та ін

(9) Рама / Корпус

генератори. переносні або стаціонарні, мають встановлену під замовлення раму або корпус, який забезпечує основну підтримку.

Використання генераторів для промислового і побутового застосування

Хоча основний принцип роботи генерування електроенергії залишається практично однаковою для всіх генераторів, механізм включення живлення пристрою при використанні електричної потужності, відрізняється в різних системах.

Переносний генератор

Такі генератори зазвичай використовуються для побутових цілей, коли потрібно підключити кілька домашніх приладів під час відключення подачі електроенергії або на будівельних майданчиках, де відсутнє джерело електричної енергії і необхідно підключити різні будівельні прилади. У таких випадках зазвичай необхідна потужність електрогенератор принаймні 4 кВт.

Використання подовжувача:

Одним з найбільш економічних шляхів є забезпечення електропостачання під час відсутності подачі електроенергії через використання подовжувача для прямого з’єднання переносного генератора з тими пристроями, які ви хочете підключити.

Використання мережевого перемикача:

Безпечним шляхом при використанні переносного генератора для будинку є використання мережевого перемикача потужності, який встановлений і з’єднаний з основною електричною мережею вашого будинку. Такий вимикач здатний перемикатися від основного джерела живлення, найчастіше це міська електромережа, до вторинного або навіть третинного джерела живлення, такого як генератор. коли живлення від основного джерела переривається. Ручні перемикачі працюють через безпосереднє управління або за допомогою дистанційного пульта управління. Під час відсутності електроенергії перемикач перекидає харчування від другорядних джерел живлення і підключає її до генератора.

У таких випадках міні-генератор може бути приєднаний до панелі через подовжувач. Електрична потужність від генератора може подаватися через основний автоматичний вимикач і використовуватися для необхідних областей. Критичні і некритичні електроприлади можуть бути згруповані індивідуально таким чином, що переносне мінігенератор буде обслуговувати тільки необхідні прилади. Ізолюючи лінію живлення від живлення генератора, ви також усуває ризик «зворотного зв’язку». Такою є потік електричної потужності від мініелектростанції в лінію живлення, що може бути фатальним для електриків, які працюють над лінією живлення під час відсутності електроенергії.

Резервний генератор

Переносні генератори не практичні, так як вони можуть обслуговувати лише кілька приладів. Аварійна резервна система може використовуватися для постачання потужності на весь дім, а не тільки на окремі прилади, і може навіть зберігати робочими кондиціонери під час відсутності електроенергії. Також ви можете вибрати менші резервні блоки для забезпечення роботи тільки деяких приладів, таких як холодильник, світло і вентилятори. Зазвичай такі пристрої коливаються в споживанні від 6 кВт до 40 кВт.

Використання автоматичного введення резерву:

Резервні генератори зазвичай встановлюються поза домом і приєднуються до основної електричної мережі через автоматичний перемикач. Система автоматично відновлює харчування в будинку в межах 20 секунд після відключення такого харчування без будь-якого ручного втручання.

Комерційний резервний генератор / Промислові електростанції

Промислові генератори використовуються на комерційних підприємствах, таких як офіси, виробничі фабрики, видобуток корисних копалин, лікарні та ін. які просто не можуть дозволити собі ризик порушення безперервності роботи під час відсутності електроенергії. Найчастіше промислові електростанції — це стаціонарна установка, що виробляє від 50 до 200 кВт потужності. Більшість маленьких і побутових генераторів є однофазними (120 Вольт), але комерційні генератори практично завжди трифазні (120, 240 або 480 Вольт).

Використання автоматичного введення резерву:

Також побутові резервні міні генератори. комерційні резервні електростанції підключені до електричної мережі будинку через автоматичний перемикач і активізуються автоматично під час відсутності електроенергії. Вони спеціально сконструйовані так, що перемикання між первинним і вторинним джерелом живлення займає частку секунди і дозволяє без уповільнень забезпечувати необхідні пристрої електроенергією.

Короткий опис статті: електричний генератор електростанції, генератори, джерела безперебійного живлення, ПБЖ, стабілізатори, бензогенератори, бензинові генератори, дизельні, дизельні генератори

Джерело: Що таке Генератор і як він влаштований

Також ви можете прочитати