מהו גנרטור חשמלי ופועלו

ה גנרטור חשמלי הומצא לפני שהתגלה המתאם בין חשמל למגנטיות. גנרטורים אלה משתמשים בעקרונות אלקטרוסטטיים להפעלה בעזרת פלטות, חגורות נעות שטעונות חשמליות וכן דיסקים להובלת מטען לעבר אלקטרודה עם פוטנציאל גבוה. גנרטורים משתמשים בשני מנגנונים להפקת המטען כמו האפקט הטריבואלקטרי אחרת אינדוקציה אלקטרוסטטית. אז, זה מייצר זרם נמוך כמו גם מתח גבוה מאוד בגלל המורכבות של מכונות בידוד כמו גם חוסר היעילות שלהם. דירוגי הספק של גנרטורים אלקטרוסטטיים נמוכים ולכן הם מעולם לא נוצלו לייצור חשמל. היישומים המעשיים של גנרטור זה הם אספקת חשמל לצינורות רנטגן וכן למאיצי חלקיקים אטומיים.

מהו גנרטור חשמלי?

שם חלופי של גנרטור חשמלי הוא דינמו להעברה וכן חלוקת אנרגיה על קווי חשמל ליישומים שונים כמו ביתיים, תעשייתיים, מסחריים וכו '. אלה חלים גם על מטוסים, מכוניות, רכבות, אוניות לייצור חשמל. . עבור גנרטור חשמלי ניתן להשיג את הכוח המכני באמצעות פיר סיבובי שווה ערך למומנט הפיר המוכפל באמצעות מהירות זוויתית או סיבובית.

ניתן להשיג את האנרגיה המכנית באמצעות מקורות שונים כמו טורבינות הידראוליות במפלים / סכרים טורבינות קיטור, טורבינות גז וטורבינות רוח, שם ניתן לייצר קיטור באמצעות חום מהצתה של דלקים מאובנים אחרת מביקוע גרעיני. טורבינות גז יכולות לשרוף את הגז ישירות בתוך הטורבינה אחרת מנועי דיזל ובנזין. מבנה הגנרטור כמו גם מהירותו עשויים להשתנות בהתאם למאפייני המניע העיקרי המכני.

גנרטור הוא מכונה הממירה אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית. זה עובד על בסיס העיקרון של חוק ה- Faraday של אינדוקציה אלקטרומגנטית. החוק הרחוק קובע כי בכל פעם שמוליכים מוליך בשדה מגנטי משתנה, EMF נגרם ו- EMF המושרה הזה שווה לקצב שינוי קישורי השטף. ניתן לייצר EMF זה כאשר ישנו חלל יחסי או וריאציה זמן יחסית בין המוליך לשדה המגנטי. אז האלמנטים החשובים של גנרטור הם:

• שדה מגנטי
• תנועת המוליך בשדה מגנטי

מאפיינים

הראשי תכונות של הגנרטורים החשמליים כלול את הבאים.

כּוֹחַ

יכולת תפוקת הכוח של גנרטור חשמלי הינה מגוון רחב. על ידי בחירת גנרטור אידיאלי, ניתן לענות על דרישות הספק גבוהות ונמוכות באמצעות הספק יציאה זהה.

דלק

לגנרטורים חשמליים נגישות מספר אפשרויות דלק כמו בנזין, סולר, גפ'מ, גז טבעי.

הִטַלטְלוּת

גנרטורים חשמליים ניידים מכיוון שהם תוכננו עם ידיות וגלגלים. לכן, ניתן להעבירם בקלות ממיקום אחד למשנהו.

רַעַשׁ

חלק מהגנרטורים כוללים טכנולוגיית הפחתת רעשים כך שניתן יהיה להפחית את זיהום הרעש.

בניית גנרטור חשמלי

בניית גנרטור חשמלי יכולה להתבצע באמצעות חלקים שונים כמו אלטרנטור, מערכת דלק, וסת מתח, מערכת קירור ואגזוזים, מערכת סיכה, מטען סוללות, לוח בקרה, מסגרת או מכלול ראשי.

אַלְטֶרְנָטוֹר

המרת האנרגיה המתרחשת בגנרטור מכונה אלטרנטור. זה כולל גם חלקים נייחים וגם נעים הפועלים במשותף לייצור השדה האלקטרומגנטי, כמו גם זרימת אלקטרונים לייצור חשמל.

מערכת דלק

מערכת הדלק בגנרטור משמשת להפקת האנרגיה הנדרשת. מערכת זו כוללת משאבת דלק, מיכל דלק, צינור חוזר וצינור המשמש לחיבור המנוע והמיכל. מסנן דלק משמש לסילוק פסולת לפני שהוא מגיע למנוע ומזרק גורם לדלק לזרום לתא הבעירה.

מנוע

תפקידו העיקרי של המנוע הוא לספק אנרגיה חשמלית לגנרטור. ניתן להחליט על טווח ההספק שמייצר גנרטור באמצעות עוצמת המנוע.

ווסת מתח

רכיב זה משמש לבקרת המתח של החשמל שנוצר. זה גם ממיר את חשמל AC ל DC אם נדרש.

מערכות קירור ופליטה

באופן כללי, גנרטורים מייצרים חום רב ולכן הפחיתו את החום מפני התחממות יתר של מכונה, משתמשים במערכת הקירור. מערכת הפליטה משמשת לסילוק האדים במהלך פעולתה.

מערכת סיכה

בגנרטור, ישנם כמה חלקים קטנים כמו גם נעים הנחוצים לשמן אותם מספיק באמצעות שמן מנוע כך שניתן להשיג פעולה חלקה, כמו גם שהוא מגן מפני בלאי עודף. יש לבדוק לעיתים קרובות את רמות חומר הסיכה במשך כל 8 שעות התהליך.

מטען סוללה

סוללות משמשות בעיקר לספק חשמל לגנרטור. זהו רכיב אוטומטי שלם המשמש לוודא שהסוללה מוכנה לפעול כנדרש על ידי אספקתו באמצעות מתח יציב ברמה נמוכה.

לוח בקרה

לוח הבקרה משמש לשליטה בכל תכונות של הגנרטור בזמן שהוא פועל מתחילתו ועד סופו. יחידות מודרניות מסוגלות לחוש כאשר הגנרטור נדלק / כובה באופן אוטומטי.

מסגרת / הרכבה ראשית

המסגרת היא גוף הגנרטור והיא החלק בו המבנה מחזיק את הכל במקום.

עבודה של גנרטור חשמלי

גנרטורים הם בעצם סלילי מוליכים חשמליים, בדרך כלל חוט נחושת, המפותלים היטב על ליבת מתכת ומותקנים להסתובב בתוך תערוכה של מגנטים גדולים. מוליך חשמלי נע דרך שדה מגנטי, המגנטיות תתממשק עם האלקטרונים במוליך כדי לגרום לזרימה של זרם חשמלי בתוכו.

גנרטור חשמלי

סליל המוליך וליבתו נקראים האבזור, המחבר את האבזור לפיר של מקור כוח מכני, למשל, מנוע, מוליך הנחושת יכול להסתובב במהירות מוגברת במיוחד מעל השדה המגנטי.

הנקודה בה מתחיל האבזור של הגנרטור להסתובב, ואז יש שדה מגנטי חלש בנעלי מוט הברזל. כאשר האבזור מסתובב, הוא מתחיל להעלות את המתח. חלק מהמתח הזה נוצר בפיתולי השדה דרך וסת הגנרטור. מתח מרשים זה בונה זרם סלילה חזק יותר, מעלה את חוזק השדה המגנטי.

השדה המורחב מייצר מתח רב יותר באבזור. זה, בתורו, גורם לזרם רב יותר בפיתולי השדה, עם מתח אבזור גבוה יותר וכתוצאה מכך. בשלב זה סימני הנעליים היו תלויים בכיוון זרימת הזרם בשדה המתפתל. הסימנים ההפוכים יתנו לזרם לזרום בכיוון הלא נכון.

איך גנרטור חשמל יוצר חשמל?

למעשה, גנרטורים חשמליים לא יוצרים חשמל במקום ליצור הם משנים את האנרגיה ממכנית לחשמלית או כימית לחשמלית. המרת אנרגיה זו יכולה להיעשות על ידי לכידת כוח התנועה והפיכתו לצורה חשמלית באמצעות דחיפת אלקטרונים מהמקור החיצוני באמצעות מעגל חשמלי. גנרטור חשמלי עובד בעצם ברוורס למנוע.

חלק מהגנרטורים המשמשים בסכר הובר יספקו כמות עצומה של אנרגיה באמצעות העברת הכוח שנוצר על ידי טורבינות. הגנרטורים המשמשים למגורים מסחריים, כמו גם למגורים, הם קטנים מאוד, אך הם תלויים במקורות דלק שונים כגון גז, סולר וכן פרופאן לייצור כוח מכני.

כוח זה יכול לשמש במעגל כדי לגרום לזרם.
לאחר שנוצר זרם זה אז הוא מכוון באמצעות חוטי נחושת להפעלת מכשירים חיצוניים, מכונות אחרת מערכות חשמל שלמות.

גנרטורים עכשוויים משתמשים בעקרון האינדוקציה האלקטרומגנטית של מייקל פאראדיי מכיוון שגילה שברגע שמוליך מסתובב בתוך שדה מגנטי, אז ניתן ליצור מטענים חשמליים ליצירת זרימת זרם. גנרטור חשמלי קשור לאופן שבו משאבת מים מכריחה מים באמצעות צינור.

סוגי גנרטורים חשמליים

הגנרטורים מסווגים לסוגים.

• גנרטורים לזרם חילופין
• גנרטורים של DC

גנרטורים

אלה נקראים גם אלטרנטורים. זהו האמצעי החשוב ביותר להפקת חשמל ברבים מהמקומות שכן כיום כל הצרכנים משתמשים בזרם חשמל. זה עובד על בסיס העיקרון של אינדוקציה אלקטרומגנטית. אלה משני סוגים האחד הוא מחולל אינדוקציה ואחד אחר הוא מחולל סינכרוני.

מחולל האינדוקציה אינו דורש עירור DC נפרד, בקרות וסתים, בקרת תדרים או מושל. מושג זה מתרחש כאשר סלילי מוליכים מסתובבים בשדה מגנטי המפעיל זרם ומתח. הגנרטורים צריכים לרוץ במהירות עקבית כדי להעביר מתח זרם יציב, אפילו ללא עומס נגיש.

גנרטור AC

גנרטורים סינכרוניים הם גנרטורים בגודל גדול המשמשים בעיקר בתחנות כוח. אלה עשויים להיות סוג שדה מסתובב או סוג אבזור מסתובב. בסוג האבזור המסתובב, האבזור נמצא על הרוטור והשדה נמצא על הסטטור. זרם האבזור של הרוטור נלקח דרך טבעות החלקה ומברשות. אלה מוגבלים עקב הפסדי רוח גבוהים. אלה משמשים ליישומי תפוקת חשמל נמוכה. סוג שדה מסתובב של אלטרנטור נמצא בשימוש נרחב בגלל יכולת ייצור החשמל הגבוהה והיעדר טבעות ומברשות להחליק.

זה יכול להיות גנרטורים תלת פאזיים או דו-פאזיים. אלטרנטור דו-פאזי מייצר שני מתחים נפרדים לחלוטין. כל מתח עשוי להיחשב כמתח חד פאזי. כל אחד מהם נוצר מתח עצמאי לחלוטין מהשני. לאלטרנטור התלת-פאזי יש שלושה חד פאזיים פיתולים מרווחים כך שהמתח המושרה בכל שלב אחד נעקר ב -120 מעלות משני האחרים.

אלה יכולים להיות מחוברים לחיבורי דלתא או wye. בחיבור דלתא כל קצה סליל מחובר יחד ליצירת לולאה סגורה. חיבור דלתא נראה כמו האות היוונית דלתא (Δ). בחיבור Wye קצה אחד של כל סליל מחובר יחד והקצה השני של כל סליל נותר פתוח לחיבורים חיצוניים. חיבור Wye מופיע כמו האות Y.

גנרטורים אלה ארוזים עם מנוע או טורבינה שישמשו כסט גנרטור מנוע ומשמשים ביישומים כמו חילוץ ימי, נפט וגז, מכונות כרייה, תחנות כוח רוח וכו '.

יתרונות

היתרונות של גנרטורי AC כוללים את הדברים הבאים.

• גנרטורים אלה בדרך כלל נקיים מתחזוקה בגלל היעדר מברשות.
• קל לעלות ולעלות לרדת דרך שנאים .
• גודל קישור השידור עשוי להיות דק יותר בגלל תכונת ההגברה
• גודל הגנרטור קטן יחסית למכונת ה- DC
• הפסדים הם יחסית פחות ממכונת DC
• מפסקי גנרטור אלה קטנים יחסית ממפסקי DC

גנרטורים DC

גנרטור DC נמצא בדרך כלל ביישומים מחוץ לרשת. גנרטורים אלה מספקים אספקת חשמל חלקה ישירות להתקני אחסון חשמליים ולרשתות חשמל DC ללא ציוד חדשני. הכוח המאוחסן מועבר לעומסים דרך ממירי DC-AC. ניתן לשלוט על גנרטורי ה- DC במהירות שאינה זזה מכיוון שהסוללות נוטות לעודד להחזיר הרבה יותר דלק.

גנרטור DC

סיווג מחוללי DC

גנרטורים DC מסווגים על פי אופן פיתוח השדה המגנטי שלהם בסטטור של המכונה.

• גנרטורי DC בעלי מגנט קבוע
• בנפרד - לרגש גנרטורים של DC ו
• גנרטורים DC נרגשים בעצמם.

גנרטורי DC קבועים למגנטים אינם דורשים עירור שדה חיצוני מכיוון שיש להם מגנטים קבועים לייצור השטף. אלה משמשים ליישומי הספק נמוך כמו דינמו. בנפרד- לעורר גנרטורים של DC דורשים עירור שדה חיצוני כדי לייצר את השטף המגנטי. אנו יכולים גם לשנות את העירור לקבלת כוח פלט משתנה.

אלה משמשים ביישומי אלקטרוליפציה והגדרה אלקטרונית. בשל מגנטיות שיורית הקיימת בקטבי הסטטור, גנרטורי DC הנרגשים את עצמם מסוגלים לייצר שדה מגנטי משלהם לאחר הפעלתו. אלה פשוטים בעיצוב ואין צורך במעגל החיצוני כדי לשנות את עירור השדה. שוב מחוללי DC הנרגשים מעצמם מסווגים לגנרטורים שאנט, סדרות ומתחמים.

אלה משמשים ביישומים כמו טעינת סוללה, ריתוך, יישומי תאורה רגילים וכו '.

יתרונות

היתרונות של גנרטור DC כוללים את הדברים הבאים.

• בעיקר למכונות DC יש מגוון רחב של מאפייני הפעלה אותם ניתן להשיג על ידי בחירה בשיטת עירור פיתולי השדה.
• ניתן להחליק את מתח היציאה על ידי סידור קבוע של הסלילים סביב האבזור. זה מוביל לתנודות פחותות רצויות עבור כמה יישומים במצב יציב.
• אין צורך במיגון בקרינה ולכן עלות הכבלים תהיה נמוכה יותר בהשוואה ל- AC.

סוגים אחרים של גנרטורים חשמליים

גנרטורים מסווגים לסוגים שונים כמו נייד, המתנה ומהפך.

גנרטור נייד

אלה משמשים במיוחד ביישומים שונים ואלה זמינים בתצורות שונות על ידי שינוי כוח. אלה מועילים באסונות נורמליים ברגע שנגרם נזק לחשמל. הם משמשים בבתי מגורים, בתי עסק מסחריים קלים יותר כמו חנויות, חנויות קמעונאיות, בשדה הבנייה כדי לספק חשמל לכלים קטנים יותר, חתונות בחוץ, קמפינג, אירועים בחיק הטבע וכדי לספק אספקה ​​למכשירים חקלאיים כמו בארות משעממות אחרת, מערכות השקיה בטפטוף.

סוג זה של גנרטור מופעל באמצעות סולר אחרת באמצעות גז כדי לספק חשמל חשמלי לטווח קצר. המאפיינים העיקריים של הגנרטור הנייד הם

• הוא מוליך חשמל באמצעות מנוע בעירה.
• זה יכול להתחבר לכלים שונים אחרת מכשירים דרך השקעים שלו.
• ניתן לחבר אותו לתתי פנלים.
• הוא משמש באזורים מרוחקים.
• הוא משתמש בפחות כוח להפעלת המקפיא, הטלוויזיה והמקרר.
• מהירות המנוע צריכה להיות ב 3600 סל'ד כדי להפוך את הזרם האופייני בתדר של 60 הרץ זרם.
• ניתן לשלוט על מהירות המנוע באמצעות המפעיל
• הוא מספק כוח לאורות כמו גם לכלים

מחולל מהפך

סוג זה של גנרטור משתמש במנוע על ידי חיבורו לאלטרנטור לייצור הספק זרם חילופין, ומשתמש גם במיישר כדי להחליף את זרם החילופין לזרם זרם זרם זרם זרם זרם. אלה משמשים במקררים, מזגנים, מכוניות סירות הדורשות ערכי תדר ספציפי וכן מתח. אלה זמינים במשקל פחות מוצק. המאפיינים של גנרטור זה כוללים בעיקר את הדברים הבאים.

• זה תלוי במגנטים מודרניים.
• הוא משתמש במעגלים אלקטרוניים גבוהים יותר.
• הוא משתמש בשלושה שלבים לייצור חשמל.
• הוא שומר על אספקת זרם יציבה למכשיר.
• זה חסכוני באנרגיה מכיוון שמהירות המנוע תתאים את עצמה על סמך הכוח הנדרש.
• כאשר משתמשים בו עם המכשיר המתאים אז ניתן לתקן את זרם הסירוגין שלו לכל מתח וגם לתדר.
• אלה קלים ומשמשים במכונית, סירה וכו '.

מחולל המתנה

זוהי סוג של מערכת חשמל המשמשת להפעלה באמצעות מתג העברה אוטומטי הנותן אות להפעלת מכשיר בהפסד חשמל. המאפיינים הטובים ביותר של גנרטור המתנה כוללים את הדברים הבאים.

• ניתן לבצע את פעולתו באופן אוטומטי
• הוא משמש במערכות בטיחות לתאורת המתנה, מעליות, ציוד תומך חיים, מערכות הגנה מפני אש.
• הוא מספק הגנה על כוח יציב
• הוא עוקב כל הזמן אחר כוח השירות
• היא מבצעת בדיקות עצמיות באופן אוטומטי מדי שבוע כדי לבדוק שהיא מגיבה כראוי או לא לאובדן כוח.
• הוא כולל שני רכיבים כמו מתג העברה אוטומטי וגנרטור המתנה
• זה מגלה את אובדן הכוח בשניות ומשפר חשמל
• הוא פועל באמצעות גז טבעי אחרת, פרופאן נוזלי.
• הוא משתמש במנוע בעירה פנימי.

גנרטורים תעשייתיים

גנרטורים תעשייתיים הם משהו שונה בהשוואה ליישומים מסחריים אחרת למגורים. אלה חזקים ומחוספסים שמופיעים בתנאים קשים. מאפייני אספקת החשמל מספקים נעים בין 20 קילוואט -255 קילוואט, 120-48 וולט ואספקה ​​1-פאזה לשלושה פאזות.

בדרך כלל, אלה מותאמים אישית יותר בהשוואה לסוגים אחרים. הסיווג של גנרטורים אלה יכול להיעשות על בסיס הדלק המשמש להפעלת המנוע כך שניתן להפיק חשמל. הדלקים הם גז טבעי, סולר, בנזין, פרופאן ונפט,

מחוללי אינדוקציה

גנרטורים אלה הם שני סוגים כמו התרגשות עצמית והתרגשות חיצונית. התרגשות עצמית משמשת בטחנות רוח בהן משתמשים ברוח כמו מקור אנרגיה לא מסורתי ההופך לאנרגיה חשמלית. משתמשים בהתרגשות חיצונית ביישומים של יישומי בלימה מתחדשים כמו מנופים, מנופים, קטרים ​​חשמליים ומעליות.

תחזוקה של גנרטור חשמלי

תחזוקת הגנרטור החשמלי דומה למדי לכל סוגי המנועים. עבור כל יצרנים, חשוב מאוד לדעת את תחזוקתו לכל הגנרטורים. תחזוקה רגילה היא בדיקה כללית כמו בדיקת דליפות, רמות נוזל קירור, מבט בצינורות וחגורות, כבלים ומסופי סוללה. חשוב לבחון את השמן כדי להחליף אותו לעיתים קרובות. תדירות החלפת השמן תלויה בעיקר ביצרן ובאיזו תדירות השימוש בו. אם הגנרטור משתמש בסולר, יש צורך להחליף את השמן למשך 100 שעות פעילות.

אחת לשנה, סינון וניקוי דלק יפחיתו את הסולר במהירות רבה. לאחר מספר ימי הפעלה, דלק זה יכול להתפרק באמצעות זיהום מים וחיידקים, מה שגורם לקווי דלק חסומים כמו גם למסננים. ניקוי דלק משתמש בביוצידים בשנה בכל סוגי הגנרטורים מלבד גנרטור המתנה, שם הוא ימשוך לחות.

יש לשמור על מערכת הקירור מכיוון שהיא זקוקה לבדיקת רמת נוזל הקירור במרווחים נגישים במהלך זמן הכיבוי.

צריך לבדוק את הסוללה מכיוון שבעיות בסוללה עלולות לגרום לתקלות. נדרשת בדיקה קבועה כדי להודיע ​​על המצב הנוכחי של הסוללה. זה כרוך באימות רמות האלקטרוליטים כמו גם בכוח המשיכה המדויק של הסוללות החשמליות.

חשוב מאוד לחסל את הגנרטור למשך 30 דקות על בסיס שבועי בעומס. הסר עודפי לחות, השמן את המנוע וסנן את הדלק וכן את נייר הכסף. ברגע שחלקים מטלטלים שנמצאים בכל מקום בגנרטור חייבים להיות ממוקמים בהתמדה.

לבדיקה נוספת, יש לנהל את רישומיו בכדי לדעת את מצב הגנרטור שלך.

יישומים

ה יישומים של גנרטורים חשמליים כלול את הבאים.

• ברחבי ערים שונות, גנרטורים מספקים את האספקה ​​לרוב רשתות החשמל
• אלה משמשים בתחבורה
• גנרטורים בקנה מידה קטן נותנים גיבוי מצוין לדרישות חשמל ביתיות אחרת עסקים קטנים
• אלה משמשים להנעת מנועים חשמליים
• אלה משמשים לפני הקמת החשמל בשדות הבנייה.
• אלה משמשים במעבדות כדי לתת את טווח המתח
• חסכונית באנרגיה כמו ניצול דלקים יכולה להיות מופחתת משמעותית

חסרונות

החיסרון העיקרי הוא שהם לא יכולים לעצור את תנודות המתח הגדולות, ומסיבה זו גנרטורים מסוג קונבנציונאלי אינם מתאימים להפעלת צרכנים רגישים למתח כמו מחשבים אישיים. מחשבים ניידים, מכשירי טלוויזיה אחרת מערכות מוסיקה מכיוון שהם עלולים לפגוע בהם במקרה הרע.

לפיכך, מדובר בסך הכל בסקירה כללית של גנרטור חשמלי. גנרטור חשמלי פועל על פי עקרון האינדוקציה האלקטרומגנטית. עיקרון זה התגלה באמצעות מייקל פאראדיי. בעיקרון, גנרטורים הם סלילי מוליכים חשמליים או בדרך כלל חוט נחושת. חוט זה מתפתל היטב מעל ליבת מתכת ומונח לסובב בערך בתערוכה של מגנטים גדולים.

מוליך חשמלי מסתובב בשדה מגנטי והמגנטיות תתחבר דרך האלקטרונים שבתוך המוליך כדי לעורר בו זרם זרם. כאן, סליל המוליך כמו גם הליבה שלו נקראים האבזור. זה מחובר לפיר של מקור כוח. עכשיו הבנתם בבירור את העבודה ואת סוגי הגנרטורים. יתר על כן, כל שאילתות נוספות בנושא זה או בנושא החשמל ו פרויקטים אלקטרוניים השאירו את ההערות למטה.

מקור תמונה לגנרטור חשמלי: טופלטרנטיבי