Генераторлар

Генераторлар - энергияның басқа түрлерін электр энергиясына түрлендіретін құрылғылар. 1832 жылы француз Бикси генераторды ойлап тапты.

Генератор ротор мен статордан тұрады. Ротор статордың орталық қуысында орналасқан. Ол магнит өрісін тудыру үшін ротордағы магниттік полюстерді ұсынады. Бастапқы қозғаушы роторды айналдыруға жібергенде, механикалық энергия тасымалданады. Ротордың магниттік полюстері ротормен бірге жоғары жылдамдықпен айналады, бұл магнит өрісінің статор орамасымен әрекеттесуіне әкеледі. Бұл өзара әрекеттесу магнит өрісінің статор орамасының өткізгіштерін кесіп, индукцияланған электр қозғаушы күшін тудырады және осылайша механикалық энергияны электр энергиясына түрлендіреді. Генераторлар өнеркәсіптік және ауылшаруашылық өндірісінде, ел қорғанысында, ғылым мен техникада, күнделікті өмірде кеңінен қолданылатын тұрақты ток генераторлары және айнымалы ток генераторлары болып бөлінеді.

Құрылымдық параметрлер

Генераторлар әдетте статордан, ротордан, түпкі қақпақтардан және мойынтіректерден тұрады.

Статор статор өзегінен, сым орамаларынан, жақтаудан және осы бөліктерді бекітетін басқа құрылымдық бөліктерден тұрады.

Ротор ротордың өзегінен (немесе магниттік полюстен, магнитті дроссельден) орамнан, қорғау сақинасынан, орталық сақинадан, сырғанау сақинасынан, желдеткіштен және ротордың білігінен және басқа компоненттерден тұрады.

Генератордың статоры мен роторы мойынтіректермен және соңғы қақпақтармен жалғанып, жиналады, осылайша ротор статорда айнала алады және магниттік күш сызықтарын кесу қозғалысын жасай алады, осылайша терминалдар арқылы шығарылатын және тізбекке қосылған индукциялық электр потенциалын жасайды, содан кейін электр тогы пайда болады.

Функционалдық ерекшеліктері

Синхронды генератордың өнімділігі негізінен жүктемесіз және жүктемелі жұмыс сипаттамаларымен сипатталады. Бұл сипаттамалар пайдаланушылар үшін генераторларды таңдау үшін маңызды негіз болып табылады.

Жүктемесіз сипаттама:Генератор жүктемесіз жұмыс істегенде, якорь тогы нөлге тең болады, бұл шарт ашық тізбектегі жұмыс деп аталады. Бұл кезде қозғалтқыш статорының үш фазалы орамында қоздыру тогы If арқылы индукцияланған Е0 (үш фазалы симметрия) бос электр қозғаушы күші ғана болады және оның шамасы If өскен сайын артады. Дегенмен, екеуі пропорционалды емес, өйткені қозғалтқыштың магниттік тізбегі өзегі қаныққан. Е0 жүктемесіз электр қозғаушы күші мен If қоздыру тогы арасындағы қатынасты көрсететін қисық синхронды генератордың бос жүріс сипаттамасы деп аталады.

Арматура реакциясы:Генератор симметриялы жүктемеге қосылған кезде якорь орамасындағы үш фазалы ток тағы бір айналмалы магнит өрісін тудырады, ол якорь реакция өрісі деп аталады. Оның жылдамдығы ротордың жылдамдығына тең, ал екеуі синхронды түрде айналады.

Синхронды генераторлардың якорь реактивті өрісі мен ротордың қоздыру өрісінің екеуін де синусоидалы заңға сәйкес таралатындықтан жақындатуға болады. Олардың кеңістіктік фазалық айырмашылығы жүктемесіз электр қозғаушы күш E0 мен якорь тогы I арасындағы уақыт фазасының айырмашылығына байланысты. Сонымен қатар, якорь реакция өрісі де жүктеме жағдайларына байланысты. Генератордың жүктемесі индуктивті болған кезде якорь реакциясының өрісі магнитсіздендіргіш әсерге ие, генератор кернеуінің төмендеуіне әкеледі. Керісінше, жүктеме сыйымдылық болғанда, якорь реакциясының өрісі магниттеу әсеріне ие болады, бұл генератордың шығыс кернеуін арттырады.

Жүктеменің жұмыс сипаттамалары:Ол негізінен сыртқы сипаттамалар мен реттеу сипаттамаларына қатысты. Сыртқы сипаттама тұрақты номиналды жылдамдықты, қоздыру тогын және жүктеме қуат коэффициентін ескере отырып, генератор терминалының кернеуі U мен жүктеме тогы I арасындағы байланысты сипаттайды. Реттеу сипаттамасы тұрақты номиналды жылдамдықты, терминалдық кернеуді және жүктеме қуат коэффициентін ескере отырып, қоздыру тогы If мен жүктеме тогы I арасындағы байланысты сипаттайды.

Синхронды генераторлардың кернеуінің өзгеру жылдамдығы шамамен 20-40% құрайды. Әдеттегі өндірістік және тұрмыстық жүктемелер салыстырмалы түрде тұрақты кернеуді қажет етеді. Сондықтан қоздыру тогы жүктеме тогы артқан сайын сәйкес реттелуі керек. Реттеу сипаттамасының өзгеру тенденциясы сыртқы сипаттамаға қарама-қарсы болғанымен, ол индуктивті және таза резистивті жүктемелер үшін өседі, ал сыйымдылық жүктемелері үшін ол әдетте төмендейді.

Жұмыс принципі

Дизельдік генератор

Дизельді қозғалтқыш дизельдік отынның энергиясын электр энергиясына түрлендіретін генераторды басқарады. Дизельдік қозғалтқыштың цилиндрінің ішінде ауа сүзгісі арқылы сүзілген таза ауа жанармай бүріккішімен айдалатын жоғары қысымды атомдалған дизельдік отынмен мұқият араласады. Поршень жоғары қарай жылжи отырып, қоспаны қыса отырып, оның көлемі азаяды және дизель отынының тұтану нүктесіне жеткенше температура тез көтеріледі. Бұл дизель отынын тұтандырып, қоспаның қатты жануын тудырады. Газдардың жылдам кеңеюі поршеньді төмен қарай мәжбүрлейді, бұл процесс «жұмыс» деп аталады.

Бензин генераторы

Бензин қозғалтқышы генераторды басқарады, бензиннің химиялық энергиясын электр энергиясына айналдырады. Бензин қозғалтқышының цилиндрінің ішінде жанармай мен ауа қоспасы жылдам жанып кетеді, нәтижесінде поршеньді төмен түсіріп, жұмысты орындауға мәжбүрлейтін көлемнің жылдам кеңеюіне әкеледі.

Дизельдік генераторларда да, бензин генераторларында да әрбір цилиндр белгілі бір тәртіпте дәйекті түрде жұмыс істейді. Поршеньге әсер ететін күш шатун арқылы иінді білікті қозғалысқа келтіретін айналу күшіне айналады. Күшті қозғалтқыштың иінді білігімен коаксиалды түрде орнатылған щеткасыз синхронды айнымалы ток генераторы генератордың роторын қозғау үшін қозғалтқыштың айналуына мүмкіндік береді. Электромагниттік индукция принципіне сүйене отырып, генератор содан кейін жабық жүктеме тізбегі арқылы ток тудыратын индукциялық электр қозғаушы күш шығарады.