Генератори

Генератори су уређаји који претварају друге облике енергије у електричну енергију. Године 1832, Француз Бикси је изумео генератор.

Генератор се састоји од ротора и статора. Ротор се налази у централној шупљини статора. На ротору се налазе магнетни полови који генеришу магнетно поље. Како главни погон покреће ротор, преноси се механичка енергија. Магнетни полови ротора ротирају великом брзином заједно са ротором, узрокујући интеракцију магнетног поља са намотајем статора. Ова интеракција узрокује да магнетно поље пресеца проводнике намотаја статора, генеришући индуковану електромоторну силу и тиме претварајући механичку енергију у електричну енергију. Генератори се деле на генераторе једносмерне струје и генераторе наизменичне струје, који се широко користе у индустријској и пољопривредној производњи, националној одбрани, науци и технологији и свакодневном животу.

Структурни параметри

Генератори се обично састоје од статора, ротора, завршних поклопаца и лежајева.

Статор се састоји од језгра статора, жичаних намотаја, оквира и других структурних делова који фиксирају ове делове.

Ротор се састоји од језгра ротора (или магнетног пола, магнетне пригушнице), намотаја, заштитног прстена, централног прстена, клизног прстена, вентилатора и осовине ротора и других компоненти.

Статор и ротор генератора су повезани и састављени помоћу лежајева и завршних капа, тако да се ротор може окретати у статору и вршити кретање сечења магнетних линија силе, чиме се генерише индуковани електрични потенцијал, који се изводи кроз терминале и повезује са колом, а затим се генерише електрична струја.

Функционалне карактеристике

Перформансе синхроног генератора карактеришу углавном карактеристике рада без оптерећења и под оптерећењем. Ове карактеристике су важна основа за кориснике при избору генератора.

Карактеризација без оптерећења:Када генератор ради без оптерећења, струја арматуре је нула, стање познато као рад у отвореном колу. У овом тренутку, трофазни намотај статора мотора има само електромоторну силу празног хода E0 (трофазна симетрија) индуковану струјом побуде If, а њена величина се повећава са повећањем If. Међутим, те две силе нису пропорционалне јер је језгро магнетног кола мотора засићено. Крива која одражава везу између електромоторне силе празног хода E0 и струје побуде If назива се карактеристика празног хода синхроног генератора.

Реакција арматуре:Када је генератор повезан на симетрично оптерећење, трофазна струја у намотају арматуре генерише још једно обртно магнетно поље, које се назива поље реакције арматуре. Његова брзина је једнака брзини ротора, и оба се ротирају синхроно.

Реактивно поље арматуре и побудно поље ротора синхроних генератора могу се апроксимирати као расподељени по синусоидном закону. Њихова просторна фазна разлика зависи од временске фазне разлике између електромоторне силе без оптерећења E0 и струје арматуре I. Поред тога, поље реакције арматуре је такође повезано са условима оптерећења. Када је оптерећење генератора индуктивно, поље реакције арматуре има ефекат демагнетизације, што доводи до смањења напона генератора. Насупрот томе, када је оптерећење капацитивно, поље реакције арматуре има ефекат магнетизације, што повећава излазни напон генератора.

Карактеристике рада са оптерећењем:Углавном се односи на спољне карактеристике и карактеристике подешавања. Спољашња карактеристика описује однос између напона на терминалима генератора U и струје оптерећења I, при константној номиналној брзини, струји побуде и фактору снаге оптерећења. Карактеристика подешавања описује однос између струје побуде If и струје оптерећења I, при константној номиналној брзини, напону на терминалима и фактору снаге оптерећења.

Брзина промене напона синхроних генератора је приближно 20-40%. Типична индустријска и кућна оптерећења захтевају релативно константан напон. Стога се струја побуде мора сходно томе подешавати како се струја оптерећења повећава. Иако је тренд промене регулационе карактеристике супротан од спољашње карактеристике, он се повећава код индуктивних и чисто отпорних оптерећења, док се генерално смањује код капацитивних оптерећења.

Принцип рада

Дизел генератор

Дизел мотор покреће генератор, претварајући енергију из дизел горива у електричну енергију. Унутар цилиндра дизел мотора, чист ваздух, филтриран кроз филтер за ваздух, темељно се меша са распршеним дизел горивом под високим притиском које убризгава млазница горива. Како се клип креће нагоре, сабијајући смешу, његова запремина се смањује, а температура брзо расте док не достигне тачку паљења дизел горива. Ово пали дизел гориво, узрокујући бурно сагоревање смеше. Брза експанзија гасова затим потискује клип надоле, процес познат као „рад“.

Бензински генератор

Бензински мотор покреће генератор, претварајући хемијску енергију бензина у електричну енергију. Унутар цилиндра бензинског мотора, смеша горива и ваздуха се брзо сагорева, што резултира брзим ширењем запремине које приморава клип надоле, обављајући рад.

И код дизел и код бензинских генератора, сваки цилиндар ради секвенцијално одређеним редоследом. Силу која делује на клип клипњача трансформише у ротациону силу, која покреће радилицу. Синхрони генератор наизменичне струје без четкица, коаксијално монтиран са радилицом мотора, омогућава ротацији мотора да покреће ротор генератора. На основу принципа електромагнетне индукције, генератор затим производи индуковану електромоторну силу, генеришући струју кроз затворено коло оптерећења.