Električni generator

Električni generator , također nazvan dinamo , bilo koji stroj koji pretvara mehaničku energiju u električnu energiju za prijenos i distribuciju dalekovodima domaćim, komercijalnim i industrijskim kupcima. Generatori također proizvode električnu snagu potrebnu za automobile, zrakoplove, brodove i vlakove.

Mehanička snaga električnog generatora obično se dobiva iz rotirajuće osovine i jednaka je okretnom momentu osovine pomnoženom rotacijskom ili kutnom brzinom. Mehanička snaga može doći iz više izvora: hidrauličke turbine na branama ili slapovima; vjetrenjače; parne turbine koje koriste paru proizvedenu toplinom izgaranjem fosilnih goriva ili nuklearnom cijepanjem; plinske turbine koje izgaraju plin izravno u turbini; ili benzinski i dizelski motori. Konstrukcija i brzina generatora mogu se znatno razlikovati ovisno o karakteristikama mehaničkog pokretača.



Gotovo svi generatori koji se koriste za napajanje elektroenergetskih mreža generiraju naizmjenična struja , koji preokreće polaritet na fiksnoj frekvenciji (obično 50 ili 60 ciklusa, ili dvostruki preokret, u sekundi). Budući da je određeni broj generatora povezan u elektroenergetsku mrežu, oni moraju raditi na istoj frekvenciji za istovremeno generiranje. Stoga su poznati kao sinkroni generatori ili, u nekima kontekstima , alternatori.



što je dovelo do smanjenja aralnog mora

Sinkroni generatori

Glavni razlog odabira izmjenične struje za elektroenergetske mreže je taj što njegova stalna varijacija s vremenom omogućuje upotrebu transformatora. Ovi uređaji pretvaraju električnu snagu bilo kojeg napona i struje koja se generira u visoki napon i malu struju za prijenos na velike udaljenosti, a zatim je transformiraju u niski napon pogodan za svakog pojedinog potrošača (obično 120 ili 240 volti za kućnu uslugu). Određeni oblik izmjenične struje koji se koristi je a sinusni val , koji ima oblik prikazan uSlika 1. Ovo je odabrano jer je to jedini ponavljajući oblik za koji se dva vala međusobno pomaknuta na vrijeme mogu dodati ili oduzeti i imati isti oblik kao rezultat. Idealno je tada imati sve napone i struje sinusnog oblika. Sinkroni generator dizajniran je za izradu ovog oblika onoliko precizno koliko je praktično. To će postati očito jer su glavne komponente i karakteristike takvog generatora opisane u nastavku.

Sinusni val.

Sinusni val. Encyclopaedia Britannica, Inc.



Rotor

U presjeku je prikazan osnovni sinkroni generatorSlika 2. Središnje vratilo rotora spojeno je s mehaničkim pokretačem. The magnetsko polje proizvode vodiči ili zavojnice, namotani u proreze izrezane na površini cilindričnog željeznog rotora. Ovaj niz zavojnica, povezan u seriju, tako je poznat kao namotavanje polja. Položaj zavojnica polja takav je da je usmjerena prema van ili radijalna komponenta magnetskog polja proizvedenog u zračnom rasporu prema statoru približno sinusno raspodijeljena oko periferija rotora. USlika 2, gustoća polja u zračnom rasporu je maksimalna prema gore pri vrhu, maksimalna prema dolje pri dnu i nula na obje strane, približno sinusoidalni raspored.

koja je enzimatska funkcija restrikcijskih enzima
Elementarni sinkroni generator.

Elementarni sinkroni generator. Encyclopædia Britannica, Inc.

koja su dva najvažnija alkalna metala

Stator

Stator elementarnog generatora uSlika 2sastoji se od cilindričnog prstena izrađenog od željeza koji osigurava lak put magnetskog toka. U ovom slučaju, stator sadrži samo jednu zavojnicu, a dvije su strane smještene u prorezima u željezu, a krajevi su povezani zakrivljenim vodičima oko periferije statora. Zavojnica se obično sastoji od više zavoja.



Kada se rotor okreće, indukuje se napon u zavojnici statora. U bilo kojem trenutku, veličina napona proporcionalna je brzini kojom se magnetsko polje okruženo zavojnicom mijenja s vremenom - tj. Brzinom kojom magnetsko polje prolazi s dvije strane zavojnice. Napon će stoga biti maksimalan u jednom smjeru kad se rotor okrene za 90 ° od položaja prikazanog uSlika 2a kasnije će biti maksimum u suprotnom smjeru 180 °. Valni oblik napona bit će približno sinusnog oblika prikazanog uSlika 1.

Frekvencija

Struktura rotora generatora uSlika 2ima dva pola, jedan za magnetski tok usmjeren prema van i odgovarajući za tok usmjeren prema unutra. Po jedan potpuni sinusni val inducira se u zavojnici statora za svaki okretaj rotora. Frekvencija električnog izlaza, mjerena u hercima (ciklusa u sekundi), jednaka je brzini rotora u okretajima u sekundi. Da bi se, na primjer, osigurala opskrba električnom energijom pri 60 herca, brzina osnovnog pokretača i rotora mora biti 60 okretaja u sekundi ili 3.600 okretaja u minuti. Ovo je prikladna brzina za mnoge parne i plinske turbine. Za vrlo velike turbine takva brzina može biti prevelika zbog mehaničkog naprezanja. U ovom je slučaju rotor generatora izveden s četiri pola raspoređena u razmacima od 90 °. Napon induciran u zavojnici statora, koja se proteže pod sličnim kutom od 90 °, sastojat će se od dva potpuna sinusna vala po okretu. Potrebna brzina rotora za frekvenciju od 60 herca je tada 1.800 okretaja u minuti. Za manje brzine, kakve koristi većina vodenih turbina, može se koristiti veći broj parova stupova. Moguće vrijednosti brzine rotora, u okretajima u minuti, jednake su 120 f / str , gdje f je frekvencija i str broj polova.