Generátor készülékek

áramgenerátor átalakítja a mechanikai (kinetikus) energia árammá. A felhasznált energia mindössze forgó motor generátor bekövetkezése alapján egy elektromotoros erő (EMF) egy vezetőben, amely valamilyen módon viselkedik változó mágneses mező. Ez része a generátor, amely úgy van kialakítva, hogy létrehoz egy mágneses mezőt, a továbbiakban a induktor, és egy része, amelyben az indukált elektromotoros erő - horgonyt.

Forgó része a gép az úgynevezett rotor. és egy fix rész - a motorban. A szinkron gép AC indukciós általában egy rotor, és egy DC gépek - a motorban. Mindkét esetben, az induktor jellemzően két- vagy többpólusú elektromágneses rendszer ellátva, a burkolat táplált egyenáramú (gerjesztőáram), de vannak induktorok, amely egy állandó mágneses rendszer. A indukciós (aszinkron) generátorok változtatható induktivitás és az armatúra áram nem lehet egyértelműen (konstruktív) különböznek egymástól (azt mondhatjuk, hogy az állórész és a forgórész egyaránt induktor és armatúra).

Több mint 95% -a termelt villamos energia a világ erőművek segítségével szinkron generátorok. Ezek segítségével forgó indukciós generátor létrehoz egy forgó mágneses mezőt indukáló az állórész (általában három-fázisú) tekercs EMF változó, amelynek jelentése pontosan megfelel a forgórész sebessége (tárolt szinkronban forgási frekvenciája az induktor). Ha az induktor, például, két pólus, és forog 3000 r / min (50 R / S), minden egyes fázisában az állórész tekercselés által indukált változó EMF frekvenciája 50 Hz. A design ilyen generátor egyszerűsített ábra. 1.

Ábra. 1. Az elv a kétpólusú szinkron generátor eszközt. 1, az állórész (armatúra), egy 2 forgórész (egy induktor), egy tengely 3, 4 a ház. U-X, V-Y, W-Z - szeletekben rendezhetjük el az állórész tekercseinek a három fázis részei

A mágneses állórész rendszer egy tömörített csomagot vékony acéllemezek, amelyben slot az állórész tekercselés található. A tekercselés három fázis eltolódott az esetben, két pólusú gép egymáshoz képest 1/3 kerületének az állórész; indukálta a tekercságakban tehát EMF eltolódott egymástól 120o. A tekercs egyes fázisok viszont áll egy többfordulatú tekercsek sorosan vagy párhuzamosan. Az egyik legegyszerűbb kiviteli alakjainak kiviteli alakja egy ilyen kétpólusú háromfázisú generátor tekercselés leegyszerűsítve ábrán látható. 2 (jellemzően a tekercsek száma az egyes fázisban nagyobb, mint ez az ábrán látható). Azok a részek, a tekercsek, amelyek kívül esnek a hornyok az elülső felületén az állórész, az úgynevezett frontális vegyületek.

Ábra. 2. A legegyszerűbb háromfázisú bipoláris eszköz elvét szinkron generátor állórész tekercselés esetén a két tekercs az egyes fázisokban. 1 szkennelés a felszínen a mágneses rendszer az állórész, a tekercs 2, U, V, W fázisú olyan tekercs kezdődik, X, Y, Z véget ér a tekercságakban

A pólusok az induktor, és ennek megfelelően osztály állórész pólusa nagyobb lehet, mint kettő. Minél lassabb a rotor forog, annál nagyobbnak kell lennie egy előre meghatározott frekvencián a pólusok száma a jelenlegi. Például, ha a rotor forog 300 r / perc, a pólusok száma a generátor előállításához váltakozó áram frekvenciája 50 Hz, hogy 20. Például, az egyik legnagyobb vízerőművek világ HPP Itaipu (Itaipu, lásd. Ábra. 4.) generátorok, a működési frekvencia 50 Hz, tele 66-pólusú, és generátorok a működési frekvencia 60 Hz - 78-pólusú.

Tekercselés két- vagy négy-gerjesztőgenerátor található, ábrán látható módon. 1, a hornyok a masszív acél forgórész vasmag. Ilyen rotor szerkezetre van szükség abban az esetben a nagy sebességű generátor működő forgási sebessége 3000 vagy 1500 r / min (különösen a turbó-generátorok, szánt kapcsolat a gőzturbina), mivel ezen a fordulatszámon a forgórész tekercselés magas centrifugális erő. A nagyszámú pólusok, minden oszlopnak egy gerjesztőtekercsének (ábra. 3.12.3). Ez az elv kiemelkedő pólusú eszközt használnak, különösen abban az esetben, kis sebességű generátorok szánt kapcsolatot a hidraulikus turbinák (hydrogenerators) működő tipikusan sebességgel 60 r / min és 600 r / min.

Nagyon gyakran, ezek a generátorok, egy kiviteli alakja szerinti erős vízturbinák végezzük függőleges tengelyre.

Ábra. 3. Alapelv rotor alacsony sebességű eszközhöz a szinkron generátor. 1 pólusú, a burkolat 2, 3 rögzíti a kereket 4 tengely

Field kanyargós szinkron generátor általában táplált egyenáramú a külső energiaforrással csúszógyűrű a forgórész tengelyéhez. Korábban ez nyújt speciális DC generátor (gerjesztő), mereven csatlakozik a generátor tengelyére, és a jelenleg használt több egyszerű és olcsó félvezető egyenirányító. Vannak még a gerjesztő rendszer beépített rotor, amelyben az elektromotoros erő által kiváltott állórésztekercshez. Ha permanens mágneseket használunk, akkor a gerjesztő áram forrás megszűnt, és a generátor lesz sokkal egyszerűbb és megbízhatóbb de ugyanakkor és drágább létre a mágneses mező helyett elektromágneses rendszer. Ezért állandó mágnesek általában használt viszonylag alacsony fogyasztású oszcillátorok (akár több száz kW).

A design turbina generátorok, köszönhetően hengeres rotorok átmérője viszonylag kicsi, nagyon kompakt. Az fajsúlya jellemzően 0,5 ... 1 kg / kW, és névleges teljesítmény Mauger elérheti 1600 MW. hydrogenerators készülék valamivel bonyolultabb, nagy rotor átmérőjű és fajsúlya így általában 3,5 ... 6 kg / kW. Eddig ők állították, hogy a névleges kapacitása 800 MW.

Amikor a generátor abban, amelynek energia által okozott veszteségek ellenállása a tekercsek (réz veszteség) örvényáramok által, és a hiszterézis az aktív részei a mágneses rendszer (vasveszteség) és a súrlódást a csapágyak a forgó részek (súrlódási veszteség). Annak ellenére, hogy a teljes veszteség általában kevesebb, mint 1 ... 2% generátor teljesítmény, hőleadás, így a veszteség a lejáró, nehéz lehet. Ha leegyszerűsítve azt feltételezik, hogy a tömeg a generátor arányos a teljesítmény, a lineáris méret arányos a köbgyökét a hatalom, és a felület méretei - a hatalmat a hatalom 2/3. A növekvő teljesítmény, ezért a hő elvezetése felület megnövekszik lassabb, mint a névleges teljesítménye a generátor. Ha a kapacitás néhány száz kilowatt alkalmazni elegendő természetes hűtés, majd bolshih létesítmények kell menni és szellőztetés, kezdve mintegy 100 MW, használja a levegő hidrogén helyett. Még magasabb kapacitás (például, több, mint 500 MW) kell egészíteni hidrogénnel hűtővíz. A nagy generátorok kell speciálisan lehűtjük és csapágyak, általában az olaj keringését.

Továbbá szinkron generátorok a viszonylag ritkán és viszonylag alacsony teljesítmény (akár több MW) lehet használni, és indukciós generátorok. Ilyen generátor rotor tekercselés indukált áram mágneses mezőt az állórész, amikor a rotor gyorsabban forog, mint az állórész forgó mágneses AC frekvencia. Hogy az ilyen oszcillátor jellemzően akkor, amikor lehetetlen folyamatos biztosítása érdekében a forgatás erőgép sebesség (például a szélturbinák, vízi turbinák és néhány kisebb m. P.).

A DC generátor mágneses pólusok gerjesztő tekercselést elrendezve lényegében az állórész és armatúra tekercselés - a rotor. Mivel a forgórész tekercselés forgatásakor változó EMF indukált, a forgórész kell adnia elosztó (kapcsoló), ahol a generátor kimeneti (kollektor kefe) kapnak állandó EMF. Jelenleg dc generátorok ritkán használják, mivel a DC könnyebb megszerezni útján félvezető egyenirányító.

Hogy tartalmaz egy motor-generátor és az elektrosztatikus generátorok. egy forgó rész, amely a súrlódás (triboelectrically) létrehoz egy elektromos töltés magas feszültség. Az első ilyen generátor (elforgatva kézzel kén labdát, amely felvillanyoz a súrlódás az emberi kéz) készített 1663-ban a város polgármestere Magdeburg (Magdeburg, Németország), Otto von Guericke (Otto von Guericke, 1602-1686). A fejlődése során, mint generátor nyithatnak sok elektromos jelenségek és törvények. Még mindig nem vesztette el jelentőségét, mint egy olyan végző kísérleti kutatás a fizikában.

Ábra. 5. Az elv a készülék magnetoelektromos generátor Ippolita Piksi (a), a menetrend-indukált elektromotoros erő (b) és a grafikon alkalmazásával kapott a kollektor pulzáló EMF konstans (C). A nyél és a kúp fogaskerék nem látható

Generátor, elvére épül Pixie, használta először 1842-ben üzemében Birmingham (Birmingham), hogy a kínálat galvánfürdőkkel angol gyáros John Stephen Vulrich (John Stephen Woolrich, 1790-1843), használva motorjaként gőzgép kapacitása 1 liter. a. A generátor feszültsége 3 V, névleges áram - 25 A és a hatékonyság - körülbelül 10%. Hasonló, de nagyobb teljesítményű generátor gyorsan kezdett bevezetni más galvanizáló vállalatok Európában. 1851-ben, egy német katonai orvos Vilgelm Yozef Zinshteden (Wilhelm Josef Sinsteden, 1803-1891) javasolt a használata egy tekercset állandó mágnesek helyett és elektromágnesek etetni őket kevésbé aktuális a kiegészítő generátort; Azt is megállapították, hogy a hatékonyságot a generátor növeli, ha a vasmag az elektromágnes termelni nem tömeges, de a párhuzamos vezetékek. Azonban Zinshtedena ötletek valósággá vált használata csak 1863-ban, angol tanított villamosmérnök Genri Uayld (Henry Wilde, 1833-1919), aki azt javasolta, más újítások, implantátum gép gerjesztő (Eng. Exitatrice) a generátor tengelyére. 1865-ben készített egy generátor idáig soha nem látott teljesítménye 1 kW, amellyel tudta mutatni akár megolvadását és hegesztés fémek.

Ábra. 6. A fejlesztés DC generátor gerjesztő rendszerek. gerjesztés alkalmazásával egy állandó mágnes (1831), b külső gerjesztés (1851), c szekvenciális öngerjesztés (1866) d párhuzamos önerősítő (1867). Anchor 1, 2 mező tekercselés. Beállítása a gerjesztő áram reosztáthoz nem látható

Annak szükségességét, hogy a generátorok keletkezett 1876-ban, amikor dolgozott Párizsban egy magyar villamosmérnök Pavel Yablochkov (1847-1894) kezdett, hogy fedezze a város utcáin segítségével ezek gyártott AC ív lámpák (gyertyák Yablochkov). Az első ehhez szükséges generátor létrehoz egy párizsi feltaláló és iparos Zenobia Théophile Gram (Zenobe Theophile Gramme, 1826-1901). Az elején a tömegtermelés az izzólámpák 1879, váltakozó áram egy ideje elvesztette jelentőségét, de ismét fontossá vált növekedése miatt a villamosenergia-átviteli tartomány közepén 1880. Az 1888-1890 években a tulajdonos saját kutatólaboratórium Tesla Electric (Tesla-Electric Co. New York, USA), kivándorolt ​​az Egyesült Államokba szerb villamosmérnök Nikola Tesla (Nikola Tesla, 1856-1943), és a főmérnök a cég AEG (AEG, Allgemeine Elektricitats-Gesellschaft) Németországba emigrált magyar villamosmérnök Mikhail Dolivo-Dobrovolszkij (1862-1919) kidolgozott egy háromfázisú rendszer. Ennek eredményeként, akkor kezdett a termelés egyre nagyobb teljesítményű szinkron generátorokkal hő- és vízerőművek.

Egy fontos szakaszában a fejlesztés a turbina generátor lehet tekinteni a fejlődés 1898-os hengeres rotor társtulajdonosa a svájci erőműi Brown Boveri and Company (Brown, Boveri Cie. BBC) Charles Eugene Lancelot Brown (Charles Eugen Lancelot Brown, 1863-1924). Az első generátor hidrogén hűtés (kapacitás 25 MW) megjelent 1937-ben, az amerikai cég a GE (General Electric), és egy vízhűtéses vnutriprovodnym - 1956 a brit cég Vickers Metropolitan (Metropolitan Vickers).