Generatorer

Generatorer er enheter som omdanner andre former for energi til elektrisk energi. I 1832 oppfant franskmannen Bixi generatoren.

En generator består av en rotor og en stator. Rotoren er plassert i statorens midthulrom. Den har magnetiske poler på rotoren som genererer et magnetfelt. Når drivmotoren driver rotoren til å rotere, overføres mekanisk energi. Rotorens magnetiske poler roterer med høy hastighet sammen med rotoren, noe som får magnetfeltet til å samhandle med statorviklingen. Denne interaksjonen får magnetfeltet til å skjære over statorviklingens ledere, generere en indusert elektromotorisk kraft, og dermed omdanne mekanisk energi til elektrisk energi. Generatorer er delt inn i likestrømsgeneratorer og vekselstrømsgeneratorer, som er mye brukt i industriell og landbruksproduksjon, nasjonalt forsvar, vitenskap og teknologi, og dagliglivet.

Strukturelle parametere

Generatorer består vanligvis av en stator, rotor, endestykker og lagre.

Statoren består av en statorkjerne, trådviklinger, en ramme og andre strukturelle deler som fester disse delene.

Rotoren består av rotorkjerneviklingen (eller magnetpolen, magnetisk choke), beskyttelsesring, senterring, slepering, vifte og rotoraksel og andre komponenter.

Statoren og rotoren i generatoren er koblet sammen og satt sammen av lagre og endestykker, slik at rotoren kan rotere i statoren og utføre bevegelsen ved å kutte de magnetiske kraftlinjene, og dermed generere det induserte elektriske potensialet, som ledes ut gjennom terminalene og kobles til kretsen, og deretter genereres den elektriske strømmen.

Funksjonelle funksjoner

Synkrongeneratorers ytelse kjennetegnes hovedsakelig av driftegenskaper ved tomgang og last. Disse egenskapene er viktige grunnlag for brukernes valg av generatorer.

Karakterisering uten belastning:Når en generator opererer uten last, er ankerstrømmen null, en tilstand kjent som åpen krets-drift. På dette tidspunktet har trefaseviklingen til motorstatoren bare den elektromotoriske kraften E0 uten belastning (trefasesymmetri) indusert av eksitasjonsstrømmen If, og dens størrelse øker med økningen av If. Imidlertid er de to ikke proporsjonale fordi motorens magnetiske kretskjerne er mettet. Kurven som reflekterer forholdet mellom den elektromotoriske kraften E0 uten belastning og eksitasjonsstrømmen If kalles tomgangsegenskapen til den synkrone generatoren.

Ankerreaksjon:Når en generator er koblet til en symmetrisk last, genererer trefasestrømmen i ankerviklingen et annet roterende magnetfelt, som kalles ankerreaksjonsfeltet. Hastigheten er lik rotorens, og de to roterer synkront.

Både ankerreaksjonsfeltet og rotorens eksitasjonsfelt i synkrone generatorer kan tilnærmes ved at begge er fordelt i henhold til en sinusformet lov. Deres romlige faseforskjell avhenger av tidsfaseforskjellen mellom den elektromotoriske kraften E0 uten belastning og ankerstrømmen I. I tillegg er ankerreaksjonsfeltet også relatert til lastforholdene. Når generatorbelastningen er induktiv, har ankerreaksjonsfeltet en avmagnetiserende effekt, noe som fører til en reduksjon i generatorspenningen. Omvendt, når lasten er kapasitiv, har ankerreaksjonsfeltet en magnetiserende effekt, noe som øker generatorens utgangsspenning.

Lastoperasjonsegenskaper:Det refererer hovedsakelig til eksterne egenskaper og justeringskarakteristikker. Den eksterne egenskapen beskriver forholdet mellom generatorens terminalspenning U og laststrømmen I, gitt konstant nominell hastighet, eksitasjonsstrøm og lasteffektfaktor. Justeringskarakteristikken beskriver forholdet mellom eksitasjonsstrømmen If og laststrømmen I, gitt konstant nominell hastighet, terminalspenning og lasteffektfaktor.

Spenningsvariasjonsraten for synkrongeneratorer er omtrent 20–40 %. Typiske industrielle og husholdningsbelastninger krever en relativt konstant spenning. Derfor må eksitasjonsstrømmen justeres deretter når laststrømmen øker. Selv om den endrede trenden i reguleringskarakteristikken er motsatt av den eksterne karakteristikken, øker den for induktive og rent resistive belastninger, mens den generelt avtar for kapasitive belastninger.

Arbeidsprinsipp

Dieselgenerator

En dieselmotor driver en generator som omdanner energien fra diesel til elektrisk energi. Inne i sylinderen til en dieselmotor blandes ren luft, filtrert av luftfilteret, grundig med høytrykksforstøvet diesel som sprøytes inn av drivstoffinjektoren. Når stempelet beveger seg oppover og komprimerer blandingen, reduseres volumet og temperaturen stiger raskt til det når dieseldrivstoffets tennpunkt. Dette antenner dieseldrivstoffet, noe som får blandingen til å antennes voldsomt. Den raske ekspansjonen av gasser tvinger deretter stempelet nedover, en prosess kjent som «arbeid».

Bensingenerator

En bensinmotor driver en generator som omdanner den kjemiske energien fra bensin til elektrisk energi. Inne i sylinderen til en bensinmotor gjennomgår en blanding av drivstoff og luft rask forbrenning, noe som resulterer i en rask volumutvidelse som tvinger stempelet nedover og utfører arbeid.

I både diesel- og bensingeneratorer opererer hver sylinder sekvensielt i en bestemt rekkefølge. Kraften som utøves på stempelet omdannes av forbindelsesstangen til rotasjonskraft, som driver veivakselen. En børsteløs synkron vekselstrømsgenerator, koaksialt montert med kraftmotorens veivaksel, lar motorens rotasjon drive generatorens rotor. Basert på prinsippet om elektromagnetisk induksjon produserer generatoren deretter en indusert elektromotorisk kraft, som genererer strøm gjennom en lukket lastkrets.