Էլեկտրական գեներատորների տեսակները և դրանց շահագործման սկզբունքները. Ուղղակի հոսանքի էլեկտրամեխանիկական գեներատորի աշխատանքային սկզբունքը

Մարդու արտադրած էլեկտրաէներգիան կարող է բավականացնել բջջային հեռախոսը լիցքավորելու համար։ Մեր նեյրոնները գտնվում են մշտական ​​լարման տակ, և կյանքի և մահվան տարբերությունը կարող է որոշվել էնցեֆալոգրամի էլեկտրական ալիքներով:

Բուժում խայթոցներով

Մի անգամ Հին Հռոմում, հարուստ ճարտարապետի և ձգտող բժշկի որդին՝ Կլավդիոս Գալենը քայլում էր Միջերկրական ծովի ափերով։ Եվ այդ ժամանակ նրա աչքին հանդիպեց մի շատ տարօրինակ տեսարան՝ մոտակա գյուղերի երկու բնակիչներ դեպի իրեն էին գնում՝ գլխներին կապած էլեկտրական ցողուններով։ Այսպես է պատմությունը նկարագրում կենդանի էլեկտրականության օգնությամբ ֆիզիկական թերապիայի կիրառման առաջին հայտնի դեպքը։ Մեթոդը հաշվի է առել Գալենը և նման անսովոր ձևով նա փրկել է գլադիատորների վերքերից հետո ցավից և նույնիսկ բուժել է հենց կայսր Մարկ Անտոնիոսի ցավոտ մեջքը, որը շուտով նրան նշանակել է որպես իր անձնական բժիշկ:

Դրանից հետո մարդը մեկ անգամ չէ, որ բախվել է «կենդանի էլեկտրականության» անբացատրելի երեւույթին։ Եվ փորձը միշտ չէ, որ դրական է եղել։ Այսպիսով, մի անգամ, աշխարհագրական մեծ հայտնագործությունների ժամանակաշրջանում, Ամազոնի ափերի մոտ, եվրոպացիները հանդիպեցին տեղական էլեկտրական օձաձկների, որոնք ջրի մեջ էլեկտրական լարում էին առաջացնում մինչև 550 վոլտ: Վայ նրան, ով պատահաբար ընկավ երեք մետրանոց սպանության գոտի։

Էլեկտրականություն բոլորի մեջ

Բայց առաջին անգամ գիտությունը ուշադրություն դարձրեց էլեկտրոֆիզիկային, ավելի ճիշտ՝ կենդանի օրգանիզմների էլեկտրաէներգիա արտադրելու կարողությանը, 18-րդ դարում գորտի ոտքերի հետ կապված մի շատ զվարճալի դեպքից հետո, որը մի փոթորիկ օր Բոլոնիայում ինչ-որ տեղ սկսեց ցնցվել շփումից։ երկաթով։ Բոլոնեզցի պրոֆեսոր Լուիջի Գալվատիի կինը, ով ֆրանսիական դելիկատեսի համար մտել էր մսագործի խանութ, տեսավ այս սարսափելի նկարը և ամուսնուն պատմեց շրջակայքում մոլեգնող չար ոգիների մասին։ Բայց Գալվատտին սրան նայեց գիտական ​​տեսանկյունից, և 25 տարվա քրտնաջան աշխատանքից հետո լույս տեսավ նրա «Տրակտատներ էլեկտրականության ուժի մասին մկանային շարժման մեջ» գիրքը։ Դրանում գիտնականը նախ հայտարարեց, որ էլեկտրականությունը գոյություն ունի մեզանից յուրաքանչյուրում, իսկ նյարդերը մի տեսակ «էլեկտրական լարեր են»։

Ինչպես է դա աշխատում

Ինչպե՞ս է մարդը արտադրում էլեկտրաէներգիա: Դա պայմանավորված է բազմաթիվ կենսաքիմիական գործընթացներով, որոնք տեղի են ունենում բջջային մակարդակում: Մեր մարմնում կան բազմաթիվ տարբեր քիմիական նյութեր՝ թթվածին, նատրիում, կալցիում, կալիում և շատ ուրիշներ: Նրանց ռեակցիաները միմյանց հետ առաջացնում են էլեկտրական էներգիա: Օրինակ՝ «բջջային շնչառության» գործընթացում, երբ բջիջն ազատում է էներգիան, որը ստացվում է ջրից, ածխաթթու գազից և այլն։ Այն, իր հերթին, կուտակվում է հատուկ քիմիական բարձր էներգիայի միացություններում, եկեք դրանք անվանենք «պահեստներ», և այնուհետև օգտագործվում է «անհրաժեշտության դեպքում»:

Բայց սա ընդամենը մեկ օրինակ է՝ մեր մարմնում կան բազմաթիվ քիմիական գործընթացներ, որոնք արտադրում են էլեկտրաէներգիա: Յուրաքանչյուր մարդ իսկական ուժ է, և այն կարող է օգտագործվել առօրյա կյանքում:

Արդյո՞ք մենք շա՞տ վտ ենք արտադրում:

Մարդկային էներգիան որպես էներգիայի այլընտրանքային աղբյուր վաղուց դադարել է լինել գիտաֆանտաստիկ գրողների երազանքը: Մարդիկ մեծ հեռանկարներ ունեն որպես էլեկտրաէներգիա արտադրող, այն կարող է առաջանալ մեր գրեթե ցանկացած գործողությունից: Այսպիսով, մեկ շնչով կարող եք ստանալ 1 Վտ, իսկ 60 Վտ հզորությամբ լամպը միացնելու համար բավական է հանգիստ քայլը, և դա բավական կլինի ձեր հեռախոսը լիցքավորելու համար։ Այսպիսով, մարդը կարող է բառացիորեն լուծել խնդիրը ռեսուրսների և էներգիայի այլընտրանքային աղբյուրների միջոցով:

Մնում է միայն սովորել փոխանցել էներգիան, որը մենք այդքան անօգուտ վատնում ենք «ուր անհրաժեշտ է»: Իսկ հետազոտողներն արդեն առաջարկներ ունեն այս կապակցությամբ։ Այսպիսով, ակտիվորեն ուսումնասիրվում է մեխանիկական գործողություններից լարվածություն առաջացնող պիեզոէլեկտրականության ազդեցությունը։ Դրա հիման վրա դեռ 2011 թվականին ավստրալացի գիտնականները համակարգչի մոդել են առաջարկել, որը լիցքավորվելու է ստեղների սեղմումով։ Կորեայում մշակում են հեռախոս, որը լիցքավորվելու է խոսակցություններից, այսինքն՝ ձայնային ալիքներից, և Ջորջիայի տեխնոլոգիական ինստիտուտի մի խումբ գիտնականներ ստեղծել են ցինկի օքսիդից պատրաստված «նանոգեներատորի» աշխատանքային նախատիպը, որը. իմպլանտացված է մարդու մարմնի մեջ և մեր յուրաքանչյուր շարժումից հոսանք է առաջացնում:

Բայց սա դեռ ամենը չէ, որոշ քաղաքներում արևային մարտկոցներին օգնելու համար նրանք պատրաստվում են էներգիա ստանալ պիկ ժամից, ավելի ճիշտ՝ թրթռումներից, երբ քայլում են հետիոտներն ու մեքենաները, այնուհետև այն կօգտագործեն քաղաքը լուսավորելու համար: Այս գաղափարն առաջարկել են Facility Architects ֆիրմայի լոնդոնյան ճարտարապետները: Նրանք ասում են. «Պիկ ժամերին 60 րոպեում Վիկտորիա կայարանով անցնում է 34000 մարդ։ Մաթեմատիկական հանճար չի պահանջվում՝ հասկանալու համար, որ եթե այս էներգիան հնարավոր լինի օգտագործել, այն կարող է իրականում ստեղծել էներգիայի շատ օգտակար աղբյուր, որը ներկայումս վատնում է»: Ի դեպ, ճապոնացիները դրա համար արդեն Տոկիոյի մետրոյում օգտագործում են պտտվող պտույտներ, որոնցով ամեն օր հարյուր հազարավոր մարդիկ են անցնում։ Ի վերջո, երկաթուղիները Ծագող արևի երկրի հիմնական տրանսպորտային զարկերակներն են։

«Մահվան ալիքներ»

Ի դեպ, կենդանի էլեկտրաէներգիան շատ շատ տարօրինակ երեւույթների պատճառ է, որոնք գիտությունը դեռ չի կարողանում բացատրել։ Դրանցից թերևս ամենահայտնին «մահվան ալիքն» է, որի բացահայտումը հանգեցրեց բանավեճի նոր փուլի հոգու գոյության և «մոտ մահվան փորձի» բնույթի մասին, որը երբեմն հայտնում են կլինիկական մահ ապրած մարդիկ: .

2009թ.-ին ամերիկյան հիվանդանոցներից մեկում էնցեֆալոգրամա են վերցրել ինը մահացողներից, որոնց այդ ժամանակ այլեւս չի հաջողվել փրկել։ Գիտափորձն իրականացվել է երկարամյա էթիկական վեճը լուծելու համար, թե երբ է մարդը իսկապես մահացած: Արդյունքները սենսացիոն էին. մահից հետո բոլոր սուբյեկտների ուղեղը, որը պետք է արդեն սպանված լիներ, բառացիորեն պայթեց, դրա մեջ առաջացան էլեկտրական իմպուլսների աներևակայելի հզոր պայթյուններ, որոնք երբեք չեն նկատվել կենդանի մարդու մոտ: Դրանք տեղի են ունեցել սրտի կանգից երկու-երեք րոպե անց և տևել են մոտավորապես երեք րոպե: Նախկինում նմանատիպ փորձեր են իրականացվել առնետների վրա, որոնց դեպքում նույնը սկսվել է մահից մեկ րոպե անց և տևել 10 վայրկյան։ Գիտնականները ճակատագրականորեն այս երևույթն անվանել են «մահվան ալիք»։

«Մահվան ալիքների» գիտական ​​բացատրությունը բազմաթիվ էթիկական հարցեր է առաջացրել։ Ըստ փորձարարներից մեկի՝ դոկտոր Լախմիր Չավլայի, ուղեղի ակտիվության նման պոռթկումները բացատրվում են նրանով, որ թթվածնի պակասից նեյրոնները կորցնում են էլեկտրական ներուժը և լիցքաթափվում՝ արտանետելով «ձյունանման» իմպուլսներ։ «Կենդանի» նեյրոնները մշտապես գտնվում են փոքր բացասական լարման տակ՝ 70 մինիվոլտ, որը պահպանվում է դրսում մնացած դրական իոններից ազատվելու միջոցով։ Մահից հետո հավասարակշռությունը խախտվում է, և նեյրոնները արագորեն փոխում են բևեռականությունը «մինուսից» դեպի «պլյուս»։ Այստեղից էլ «մահվան ալիքը»։

Եթե ​​այս տեսությունը ճիշտ է, ապա էնցեֆալոգրամի վրա «մահվան ալիքը» գծում է կյանքի և մահվան այդ անհասանելի սահմանը։ Դրանից հետո նեյրոնի գործունեությունը չի կարող վերականգնվել, մարմինն այլևս չի կարողանա էլեկտրական իմպուլսներ ստանալ։ Այլ կերպ ասած, բժիշկներն այլևս իմաստ չունեն պայքարել մարդու կյանքի համար։

Բայց ի՞նչ, եթե խնդրին նայեք մյուս կողմից: Առաջարկեք, որ «մահվան ալիքը» ուղեղի վերջին փորձն է՝ սրտին էլեկտրական լիցքաթափում տալու՝ նրա աշխատանքը վերականգնելու համար: Այս դեպքում «մահվան ալիքի» ժամանակ պետք է ոչ թե ձեռքերը ծալել, այլ օգտագործել այս հնարավորությունը՝ կյանքեր փրկելու համար։ Այս մասին ասում է Փենսիլվանիայի համալսարանի վերակենդանացման բժիշկ Լենս-Բեքերը՝ նշելով, որ եղել են դեպքեր, երբ մարդը «կենդանացել է» «ալիքից» հետո, ինչը նշանակում է, որ էլեկտրական ազդակների պայծառ ալիքը մարդու մարմնում, իսկ հետո անկում, դեռ չի կարելի վերջին շեմ համարել։

Էլեկտրական հոսանքը էներգիայի հիմնական տեսակն է, որն օգտակար աշխատանք է կատարում մարդու կյանքի բոլոր ոլորտներում։ Այն գործի է դնում տարբեր մեխանիզմներ, ապահովում է լույս, տաքացնում տները և աշխուժացնում է մի ամբողջ շարք սարքեր, որոնք ապահովում են մեր հարմարավետ գոյությունը մոլորակի վրա: Իրոք, էներգիայի այս տեսակը ունիվերսալ է: Դրանից դուք կարող եք ստանալ ամեն ինչ, և նույնիսկ մեծ ավերածություններ, եթե դրանք սխալ օգտագործվեն:

Բայց կար ժամանակ, երբ էլեկտրական էֆեկտները դեռևս առկա էին բնության մեջ, բայց ոչ մի կերպ չէին օգնում մարդկանց: Ի՞նչ է փոխվել դրանից հետո։ Մարդիկ սկսեցին ուսումնասիրել ֆիզիկական երևույթները և եկան հետաքրքիր մեքենաներ՝ փոխարկիչներ, որոնք, ընդհանուր առմամբ, հեղափոխական թռիչք կատարեցին մեր քաղաքակրթության մեջ՝ թույլ տալով մարդուն ստանալ մի էներգիա մյուսից։

Ահա թե ինչպես մարդիկ սովորեցին էլեկտրաէներգիա արտադրել սովորական մետաղից, մագնիսներից և մեխանիկական շարժումներից. ահա և վերջ: Կառուցվել են գեներատորներ, որոնք ընդունակ են արտադրել վիթխարի էներգիայի հոսքեր, որոնք կազմում են մեգավատ։ Բայց հետաքրքիր է, որ այդ մեքենաների շահագործման սկզբունքն այնքան էլ բարդ չէ և կարող է միանգամայն հասկանալի լինել նույնիսկ դեռահասի համար։ Ի՞նչ է դա, փորձենք հասկանալ այս հարցը։

Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի ազդեցություն

Հաղորդավարում էլեկտրական հոսանքի առաջացման հիմքը էլեկտրաշարժիչ ուժն է՝ EMF: Այն ունակ է առաջացնել լիցքավորված մասնիկների շարժ, որոնցից շատերը կան ցանկացած մետաղի մեջ։ Այս ուժը հայտնվում է միայն այն դեպքում, եթե հաղորդիչը մագնիսական դաշտի ինտենսիվության փոփոխություն է զգում: Էֆեկտն ինքնին կոչվում է էլեկտրամագնիսական ինդուկցիա: Որքան մեծ է մագնիսական ալիքների հոսքի փոփոխության արագությունը, այնքան մեծ է emf-ը: Այսինքն, դուք կարող եք տեղափոխել հաղորդիչը մշտական ​​մագնիսի մոտ, կամ ազդել անշարժ լարերի վրա էլեկտրամագնիսական դաշտով, փոխելով դրա ուժը, ազդեցությունը նույնը կլինի՝ հաղորդիչում կհայտնվի էլեկտրական հոսանք։

Այս հարցի վրա 19-րդ դարի առաջին կեսին աշխատել են գիտնականներ Օերսթեդը և Ֆարադեյը։ Նրանք հայտնաբերել են նաև այս ֆիզիկական ֆենոմենը։ Հետագայում էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի հիման վրա ստեղծվեցին հոսանքի գեներատորներ և էլեկտրական շարժիչներ: Հետաքրքիր է, որ այս մեքենաները հեշտությամբ կարող են փոխակերպվել միմյանց:

Ինչպե՞ս են աշխատում DC և AC գեներատորները:

Հասկանալի է, որ էլեկտրական հոսանքի գեներատորը էլեկտրամեխանիկական մեքենա է, որն արտադրում է հոսանք: Բայց իրականում դա էներգիայի փոխարկիչ է՝ քամին, ջուր, ջերմություն, ցանկացած բան ԷՄՖ-ի, որն արդեն հոսանք է առաջացնում հաղորդիչում: Ցանկացած գեներատորի դիզայնը սկզբունքորեն չի տարբերվում փակ հաղորդիչ միացումից, որը պտտվում է մագնիսի բևեռների միջև, ինչպես գիտնականների առաջին փորձերում: Միայն հզոր մշտական ​​կամ, ավելի հաճախ, էլեկտրական մագնիսների կողմից ստեղծված մագնիսական հոսքի մեծությունն է շատ ավելի մեծ։ Փակ սխեման ունի բազմակողմանի ոլորման ձև, որից ժամանակակից գեներատորում կա ոչ թե մեկ, այլ առնվազն երեք: Այս ամենը արվում է հնարավորինս մեծ EMF ստանալու համար:

Ստանդարտ AC (կամ DC) էլեկտրական գեներատորը բաղկացած է.

• Բնակարաններ. Կատարում է շրջանակի գործառույթ, որի ներսում տեղադրված է էլեկտրամագնիսական բևեռներով ստատոր: Այն պարունակում է ռոտորի լիսեռի շարժակազմի առանցքակալներ: Պատրաստված է մետաղից, պաշտպանում է նաև մեքենայի ամբողջ ներքին լցոնումը։
• Ստատոր՝ մագնիսական բևեռներով։Դրան կցված է մագնիսական հոսքի գրգռման ոլորուն: Պատրաստված է ֆերոմագնիսական պողպատից։
• Ռոտոր կամ արմատուրա:Սա գեներատորի շարժական մասն է, որի լիսեռը պտտվում է կողմնակի ուժով: Արմատուրային միջուկի վրա տեղադրվում է ինքնագրգռման ոլորուն, որտեղ առաջանում է էլեկտրական հոսանքը։
• Անցումային հանգույց.Այս կառուցվածքային տարրը ծառայում է շարժական ռոտորի լիսեռից էլեկտրաէներգիայի հեռացմանը: Այն ներառում է հաղորդիչ օղակներ, որոնք շարժական միացված են գրաֆիտի հոսանք հավաքող կոնտակտներին:

DC հոսանքի ստեղծում

Ուղղակի հոսանք արտադրող գեներատորում հաղորդիչ շղթան պտտվում է մագնիսական հագեցվածության տարածության մեջ: Ավելին, պտտման որոշակի պահի համար շղթայի յուրաքանչյուր կեսը մոտ է այս կամ այն ​​բևեռին: Այս կիսաշրջադարձի ընթացքում հաղորդիչի լիցքը շարժվում է մեկ ուղղությամբ:

Մասնիկների հեռացում ստանալու համար պատրաստվում է էներգիայի հեռացման մեխանիզմ։ Դրա առանձնահատկությունն այն է, որ ոլորուն (շրջանակի) յուրաքանչյուր կեսը միացված է հաղորդիչ կիսաօղակին։ Կիս օղակները փակված չեն միմյանցից, այլ ամրացված են դիէլեկտրիկ նյութի վրա: Այն ժամանակահատվածում, երբ ոլորուն մի մասը սկսում է անցնել որոշակի բևեռ, կես օղակը փակվում է էլեկտրական շղթայի մեջ խոզանակի շփման խմբերի միջոցով: Ստացվում է, որ յուրաքանչյուր տերմինալում միայն մեկ տեսակի ներուժ է գալիս։

Ավելի ճիշտ կլինի էներգիան անվանել ոչ թե հաստատուն, այլ պուլսացիոն, մշտական ​​բևեռականությամբ։ Ծածանքն առաջանում է նրանով, որ պտտման ժամանակ դիրիժորի վրա մագնիսական հոսքը ունի և՛ առավելագույն, և՛ նվազագույն ազդեցություն: Այս ալիքը հարթեցնելու համար մի քանի ոլորուններ են օգտագործվում ռոտորի վրա և հզոր կոնդենսատորներ շղթայի մուտքի մոտ: Մագնիսական հոսքի կորուստները նվազեցնելու համար խարիսխի և ստատորի միջև բացը նվազագույնի է հասցվում:

Ալտերնատորի միացում

Երբ հոսանք առաջացնող սարքի շարժական մասը պտտվում է, EMF-ը նույնպես առաջանում է շրջանակի հաղորդիչներում, ինչպես ուղղակի հոսանքի գեներատորում: Բայց կա մի փոքր յուրահատկություն՝ փոփոխական հոսանքի գեներատորը այլ դիզայն ունի կոլեկտորային միավորի համար։ Դրանում յուրաքանչյուր տերմինալ միացված է իր հաղորդիչ օղակին:

Փոխարինվող հոսանքի գեներատորի շահագործման սկզբունքը հետևյալն է. երբ ոլորուն կեսն անցնում է մեկ բևեռի մոտ (մյուսը, համապատասխանաբար, հակառակ բևեռի մոտ), հոսանքը շարժվում է մի ուղղությամբ մի ուղղությամբ՝ նվազագույնից մինչև ամենաբարձր արժեքը։ և կրկին զրոյի: Հենց որ ոլորունները փոխում են իրենց դիրքը բևեռների համեմատ, հոսանքը նույն օրինաչափությամբ սկսում է շարժվել հակառակ ուղղությամբ:

Այս դեպքում, շղթայի մուտքի մոտ, ազդանշանի ձև է ստացվում ռոտորի լիսեռի պտտման ժամանակաշրջանին համապատասխանող կիսաալիքային հաճախականությամբ սինուսոիդի տեսքով: Ելքում կայուն ազդանշան ստանալու համար, որտեղ փոփոխիչի հաճախականությունը հաստատուն է, մեխանիկական մասի պտտման ժամանակահատվածը պետք է լինի հաստատուն։

գազի տեսակ

Ընթացիկ գեներատորների նախագծերը, որտեղ մետաղական շրջանակի փոխարեն որպես լիցքակիր կրող օգտագործվում է հաղորդիչ պլազմա, հեղուկ կամ գազ, կոչվում են MHD գեներատորներ։ Ճնշման տակ գտնվող նյութերը մղվում են մագնիսական ինտենսիվության դաշտ: Նույն առաջացած էմֆ-ի ազդեցության տակ լիցքավորված մասնիկները ձեռք են բերում ուղղորդված շարժում՝ առաջացնելով էլեկտրական հոսանք։ Ընթացքի մեծությունն ուղիղ համեմատական ​​է մագնիսական հոսքի միջոցով անցման արագությանը, ինչպես նաև դրա հզորությանը:

MHD գեներատորներն ունեն ավելի պարզ նախագծային լուծում՝ նրանք չունեն ռոտորի պտտման մեխանիզմ: Նման սնուցման սարքերը ունակ են կարճ ժամանակում մեծ քանակությամբ էներգիա մատակարարել: Դրանք օգտագործվում են որպես պահեստային սարքեր և արտակարգ իրավիճակներում: Այս մեքենաների օգտակար գործողությունը (արդյունավետությունը) որոշող գործակիցը ավելի բարձր է, քան էլեկտրական փոփոխական հոսանքի գեներատորը։

Սինխրոն փոփոխական հոսանքի գեներատոր

Գոյություն ունեն փոփոխական հոսանքի գեներատորների հետևյալ տեսակները.

• Մեքենաները սինխրոն են։
• Մեքենաները ասինխրոն են։

Սինխրոն փոփոխիչն ունի խիստ ֆիզիկական հարաբերություն ռոտորի պտտվող շարժման և էլեկտրականության միջև: Նման համակարգերում ռոտորը էլեկտրամագնիս է, որը հավաքվում է միջուկներից, բևեռներից և հուզիչ ոլորուններից: Վերջիններս սնուցվում են DC աղբյուրից՝ խոզանակների և օղակաձև կոնտակտների միջոցով: Ստատորը մետաղալարի կծիկ է՝ կապված աստղային սկզբունքի համաձայն՝ ընդհանուր կետով՝ զրո։ EMF-ն արդեն իսկ առաջանում է դրանց մեջ և առաջանում է հոսանք:

Ռոտորային լիսեռը շարժվում է արտաքին ուժով, սովորաբար տուրբիններով, որոնց հաճախականությունը համաժամանակյա է և հաստատուն: Նման գեներատորին միացված էլեկտրական միացումն իրենից ներկայացնում է եռաֆազ միացում, որի առանձին գծում հոսանքի հաճախականությունը մյուս գծերի համեմատ փուլային տեղաշարժ է 120 աստիճանով։ Ճիշտ սինուսոիդ ստանալու համար ստատորի և ռոտորի մասերի միջև մագնիսական հոսքի ուղղությունը վերահսկվում է վերջինիս նախագծով:

Փոխարկիչը հուզված է երկու եղանակով.

1. Կապ.
2. Անկոնտակտ.

Կոնտակտային գրգռման միացումում էլեկտրականությունը մատակարարվում է էլեկտրամագնիսական ոլորուններին մեկ այլ գեներատորի խոզանակ զույգի միջոցով: Այս գեներատորը կարող է համակցվել հիմնական լիսեռի հետ: Այն սովորաբար ավելի քիչ ուժ ունի, բայց բավական է ուժեղ մագնիսական դաշտ ստեղծելու համար:

Ոչ կոնտակտային սկզբունքը նախատեսում է, որ լիսեռի վրա համաժամանակյա փոփոխական հոսանքի գեներատորն ունի լրացուցիչ եռաֆազ ոլորուններ, որոնցում պտտման ընթացքում առաջանում է էմֆ և առաջանում է էլեկտրականություն: Այն մատակարարվում է ուղղիչ շղթայի միջոցով ռոտորի գրգռման կծիկներին: Կառուցվածքային առումով նման համակարգը չունի շարժվող կոնտակտներ, ինչը հեշտացնում է համակարգը՝ դարձնելով այն ավելի հուսալի:

Ասինխրոն գեներատոր

Կա ասինխրոն փոփոխական հոսանքի գեներատոր: Նրա սարքը տարբերվում է սինխրոնից։ Այն չունի EMF-ի ճշգրիտ կախվածություն ռոտորի լիսեռի պտտման հաճախականությունից: Գոյություն ունի «slip S» հասկացություն, որը բնութագրում է ազդեցության այս տարբերությունը: Սայթաքման չափը որոշվում է հաշվարկով, ուստի սխալ է կարծել, որ ասինխրոն շարժիչում էլեկտրամեխանիկական պրոցեսի օրինաչափություն չկա:

Եթե ​​գեներատորի անգործուն աշխատանքը բեռնված է, ոլորունների մեջ հոսող հոսանքը կստեղծի մագնիսական հոսք, որը թույլ չի տալիս ռոտորին պտտվել տվյալ հաճախականությամբ: Սա ստեղծում է սայթաքում, որը բնականաբար ազդում է EMF-ի առաջացման վրա:

Ժամանակակից ասինխրոն փոփոխական հոսանքի գեներատորն ունի երեք տարբեր դիզայնի շարժական մասերի սարք.

1. Սնամեջ ռոտոր:
2. Squirrel-cage ռոտոր.
3. Սայթաքող ռոտոր:

Նման մեքենաները կարող են ունենալ ինքնուրույն և անկախ գրգռում: Առաջին միացումն իրականացվում է՝ ոլորուն մեջ ներառելով կոնդենսատորներ և կիսահաղորդչային փոխարկիչներ։ Անկախ տիպի գրգռումը ստեղծվում է լրացուցիչ փոփոխական հոսանքի աղբյուրով:

Գեներատորի միացման դիագրամներ

Էլեկտրահաղորդման գծերի բոլոր հզոր էներգիայի աղբյուրները արտադրում են եռաֆազ էլեկտրական հոսանք: Դրանք պարունակում են երեք ոլորուն, որոնցում առաջանում են փոփոխական հոսանքներ՝ միմյանցից տեղափոխված փուլով ժամանակաշրջանի 1/3-ով: Եթե ​​հաշվի առնենք նման էներգիայի աղբյուրի յուրաքանչյուր առանձին ոլորուն, մենք ստանում ենք միաֆազ փոփոխական հոսանք, որը հոսում է գիծ: Գեներատորը կարող է արտադրել տասնյակ հազարավոր վոլտ լարում: սպառողը ստանում է բաշխիչ տրանսֆորմատորից:

Ցանկացած փոփոխական հոսանքի գեներատոր ունի ստանդարտ ոլորուն սարք, սակայն բեռի հետ կապի երկու տեսակ կա.

• աստղ;
• եռանկյուն.

Աստղով միացված փոփոխական հոսանքի գեներատորի շահագործման սկզբունքը ներառում է բոլոր լարերը (չեզոք) միավորելը մեկի մեջ, որոնք բեռից վերադառնում են գեներատոր: Դա պայմանավորված է նրանով, որ ազդանշանը (էլեկտրական հոսանքը) փոխանցվում է հիմնականում ելքային ոլորուն մետաղալարով (գծային), որը կոչվում է փուլ: Գործնականում դա շատ հարմար է, քանի որ սպառողին միացնելու համար ձեզ հարկավոր չէ երեք լրացուցիչ լարեր քաշել: Գծային լարերի և գծի և չեզոք լարերի միջև լարումը տարբեր կլինի:

Գեներատորի ոլորունները եռանկյունով միացնելով, դրանք իրար հաջորդաբար փակվում են մեկ շղթայի մեջ: Դրանց միացման կետերից գծեր են քաշվում դեպի սպառողը։ Այդ դեպքում չեզոք մետաղալարի կարիք ընդհանրապես չկա, և յուրաքանչյուր գծի վրա լարումը նույնը կլինի՝ անկախ ծանրաբեռնվածությունից։

Եռաֆազ հոսանքի առավելությունը միաֆազ հոսանքի նկատմամբ շտկման ժամանակ նրա ցածր ալիքն է: Սա դրական ազդեցություն ունի սնուցվող սարքերի, հատկապես DC շարժիչների վրա: Նաև եռաֆազ հոսանքը ստեղծում է պտտվող մագնիսական դաշտի հոսք, որն ունակ է վարել հզոր ասինխրոն շարժիչներ:

Որտե՞ղ են կիրառելի DC և AC գեներատորները:

DC գեներատորները զգալիորեն փոքր են չափերով և քաշով, քան AC մեքենաները: Ունենալով ավելի բարդ դիզայն, քան վերջիններս, նրանք, այնուամենայնիվ, կիրառություն են գտել բազմաթիվ ոլորտներում։

Դրանք հիմնականում օգտագործվում են որպես արագընթաց շարժիչ մեքենաներում, որտեղ արագության վերահսկում է պահանջվում, օրինակ՝ մետաղամշակման մեխանիզմներում, հանքերի վերելակներում և գլանման գործարաններում։ Տրանսպորտում նման գեներատորներ տեղադրվում են դիզելային լոկոմոտիվների և տարբեր նավերի վրա։ Քամու գեներատորների շատ մոդելներ հավաքվում են մշտական ​​լարման աղբյուրների հիման վրա:

Հատուկ նշանակության DC գեներատորները օգտագործվում են եռակցման մեջ, սինխրոն տիպի գեներատորների ոլորուն գրգռելու համար, որպես DC ուժեղացուցիչներ, ինչպես նաև գալվանական և էլեկտրոլիզի կայանքները սնուցելու համար:

Փոխարկիչի նպատակը արդյունաբերական մասշտաբով էլեկտրաէներգիա արտադրելն է: Այս տեսակի էներգիան մարդկությանը տվել է Նիկոլա Տեսլան։ Ինչու՞ է բևեռականություն փոփոխող հոսանքը, և ոչ մշտական ​​հոսանքը լայնորեն օգտագործվում: Դա պայմանավորված է նրանով, որ մշտական ​​լարման փոխանցման ժամանակ լարերում մեծ կորուստներ են լինում։ Եվ որքան երկար է մետաղալարը, այնքան մեծ են կորուստները: AC լարումը կարող է փոխադրվել հսկայական հեռավորությունների վրա շատ ավելի ցածր գնով: Ավելին, դուք հեշտությամբ կարող եք փոխակերպել փոփոխական լարումը (այն իջեցնելով և ավելացնելով), որը ստեղծվել է 220 Վ գեներատորի կողմից:

Եզրակացություն

Մարդը մինչեւ վերջ չի հասկացել, թե ինչ է թափանցում իրեն շրջապատող ամեն ինչ։ Իսկ էլեկտրական էներգիան տիեզերքի բաց գաղտնիքների միայն մի փոքր մասն է: Այն մեքենաները, որոնք մենք անվանում ենք էներգիայի գեներատորներ, ըստ էության շատ պարզ են, բայց այն, ինչ նրանք կարող են անել մեզ համար, պարզապես զարմանալի է: Սակայն իրական հրաշքն այստեղ ոչ թե տեխնոլոգիայի, այլ մարդկային մտքի մեջ է, որը կարողացավ թափանցել տիեզերքում թափված գաղափարների անսպառ ջրամբարը։

Էլեկտրական գեներատորը մեքենա կամ կայանք է, որը նախատեսված է ոչ էլեկտրական էներգիան էլեկտրական էներգիայի վերածելու համար՝ մեխանիկականը էլեկտրականի, քիմիականը՝ էլեկտրականի, ջերմայինը՝ էլեկտրականի և այլն։ մեխանիկական էներգիա էներգիա՝ էլեկտրական էներգիայի.

Սա կարող է լինել դիզելային կամ բենզինի շարժական գեներատոր, ատոմակայանի գեներատոր, մեքենայի գեներատոր, ինքնաշեն գեներատոր ասինխրոն էլեկտրական շարժիչից կամ ցածր արագությամբ գեներատոր ցածր հզորության հողմաղացի համար: Հոդվածի վերջում մենք որպես օրինակ կանդրադառնանք երկու ամենատարածված գեներատորներին, բայց նախ կխոսենք դրանց շահագործման սկզբունքների մասին:

Այսպես թե այնպես, ֆիզիկական տեսանկյունից, մեխանիկական գեներատորներից յուրաքանչյուրի գործառնական սկզբունքը նույնն է. երբ մագնիսական դաշտի գծերը հատում են հաղորդիչը, այս հաղորդիչում առաջանում է ինդուկտիվ էմֆ։ Հաղորդավարի և մագնիսական դաշտի փոխադարձ շարժմանը տանող ուժի աղբյուրները կարող են լինել տարբեր գործընթացներ, բայց արդյունքում բեռը սնուցելու համար միշտ անհրաժեշտ է գեներատորից ստանալ emf և հոսանք:

Էլեկտրական գեներատորի շահագործման սկզբունքը - Ֆարադայի օրենք

Էլեկտրական գեներատորի աշխատանքի սկզբունքը հայտնաբերվել է դեռևս 1831 թվականին անգլիացի ֆիզիկոս Մայքլ Ֆարադեյի կողմից։ Այս սկզբունքը հետագայում կոչվեց Ֆարադեյի օրենք։ Այն կայանում է նրանում, որ երբ հաղորդիչը հատում է մագնիսական դաշտը ուղղահայաց, այս հաղորդիչի ծայրերում առաջանում է պոտենցիալ տարբերություն:

Առաջին գեներատորը կառուցել է ինքը՝ Ֆարադեյը, իր հայտնաբերած սկզբունքի համաձայն, դա «Ֆարադայի սկավառակ» էր՝ միաբևեռ գեներատոր, որի մեջ պղնձե սկավառակը պտտվում էր պայտի մագնիսի բևեռների միջև: Սարքը զգալի հոսանք է արտադրել ցածր լարման ժամանակ:

Հետագայում պարզվեց, որ գեներատորներում առանձին մեկուսացված հաղորդիչները գործնական տեսանկյունից շատ ավելի արդյունավետ են, քան պինդ հաղորդիչ սկավառակը։ Իսկ ժամանակակից գեներատորներում այժմ օգտագործվում են մետաղալարերի ստատորի ոլորունները (ամենապարզ ցուցադրական դեպքում՝ մետաղալարերի կծիկ):

Փոխանակիչ

Ժամանակակից գեներատորների ճնշող մեծամասնությունը համաժամանակյա փոփոխական հոսանքի գեներատորներ են: Ստատորի վրա ունեն արմատուրա ոլորուն, որից հանվում է առաջացած էլեկտրական էներգիան։ Ռոտորի վրա կա գրգռման ոլորուն, որին ուղղակի հոսանք է մատակարարվում զույգ սահող օղակների միջոցով՝ պտտվող ռոտորից պտտվող մագնիսական դաշտ առաջացնելու համար:

Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի երևույթի պատճառով, երբ ռոտորը պտտվում է արտաքին շարժիչից (օրինակ, ներքին այրման շարժիչից), դրա մագնիսական հոսքը հերթափոխով անցնում է ստատորի ոլորուն փուլերից յուրաքանչյուրը և դրանով իսկ առաջացնում է EMF:

Ամենից հաճախ, կան երեք փուլ, դրանք ֆիզիկապես տեղաշարժվում են խարիսխի վրա միմյանց նկատմամբ 120 աստիճանով, ուստի ստացվում է եռաֆազ սինուսոիդային հոսանք: Ստանալու համար փուլերը կարելի է միացնել աստղի կամ եռանկյունի կոնֆիգուրացիայի մեջ:

Սինուսոիդային EMF f-ի հաճախականությունը համաչափ է ռոտորի պտույտի հաճախականությանը. f = np/60, որտեղ - p ռոտորի մագնիսական պլյուսների զույգերի թիվն է, n-ը րոպեում ռոտորի պտույտների քանակն է: Սովորաբար, ռոտորի առավելագույն արագությունը 3000 rpm է: Եթե ​​նման համաժամանակյա գեներատորի ստատորի ոլորուններին միացնեք եռաֆազ ուղղիչ, ապա կստանաք ուղղակի հոսանքի գեներատոր (ի դեպ, բոլոր մեքենաների գեներատորներն աշխատում են այս կերպ):

Երեք մեքենայի սինխրոն գեներատոր

Իհարկե, դասական համաժամանակյա գեներատորը ունի մեկ լուրջ թերություն՝ ռոտորն ունի սայթաքող օղակներ և դրանց կից խոզանակներ: Վրձինները շփվում և մաշվում են շփման և էլեկտրական էրոզիայի հետևանքով: Պայթուցիկ միջավայրում դա անթույլատրելի է: Հետևաբար, ավիացիայում և դիզելային գեներատորներում առավել տարածված են ոչ կոնտակտային սինխրոն գեներատորները, մասնավորապես՝ երեք մեքենայական։

Երեք մեքենայական սարքերը ունեն երեք մեքենա, որոնք տեղադրված են մեկ տան մեջ՝ նախնական գրգռիչ, գրգռիչ և գեներատոր՝ ընդհանուր լիսեռի վրա: Նախագրգռիչը համաժամանակյա գեներատոր է, այն գրգռվում է լիսեռի վրա մշտական ​​մագնիսներով, նրա առաջացրած լարումը մատակարարվում է գրգռիչի ստատորի ոլորուն:

Գրգռիչ ստատորը գործում է ռոտորի վրա ոլորուն վրա, որը միացված է դրան կցված եռաֆազ ուղղիչին, որից սնվում է գեներատորի հիմնական գրգռիչ ոլորուն: Գեներատորը հոսանք է առաջացնում իր ստատորում:

Գազային, դիզելային և բենզինային շարժական գեներատորներ

Այսօր դրանք շատ տարածված են տնային տնտեսություններում, որոնք օգտագործում են ներքին այրման շարժիչներ որպես շարժիչ շարժիչներ՝ ներքին այրման շարժիչ, որը մեխանիկական պտույտ է փոխանցում գեներատորի ռոտորին:

Հեղուկ վառելիքի գեներատորներն ունեն վառելիքի տանկեր, մինչդեռ գազի գեներատորները պետք է վառելիք մատակարարեն խողովակաշարով, որպեսզի գազն այնուհետև մատակարարվի կարբյուրատորին, որտեղ այն դառնում է վառելիքի խառնուրդի անբաժանելի մասը:

Բոլոր դեպքերում վառելիքի խառնուրդը այրվում է մխոցային համակարգում՝ շարժելով ծնկաձեւ լիսեռը: Դա նման է մեքենայի շարժիչի աշխատանքին: Լեռնաձև լիսեռը պտտում է առանց կոնտակտային համաժամանակյա գեներատորի (փոխարինիչ) ռոտորը:

Անդրեյ Պովնի

Սա որոշակի լիցքավորված մասնիկների պատվիրված շարժումն է: Էլեկտրաէներգիայի ողջ ներուժը գրագետ օգտագործելու համար անհրաժեշտ է հստակ հասկանալ էլեկտրական հոսանքի կառուցվածքի և շահագործման բոլոր սկզբունքները: Այսպիսով, եկեք պարզենք, թե ինչ է աշխատանքը և ներկայիս հզորությունը:

որտեղի՞ց է նույնիսկ գալիս էլեկտրական հոսանքը:

Չնայած հարցի թվացյալ պարզությանը, քչերն են կարողանում դրան հասկանալի պատասխան տալ։ Իհարկե, մեր օրերում, երբ տեխնոլոգիան զարգանում է անհավատալի արագությամբ, մարդիկ այնքան էլ չեն մտածում այնպիսի հիմնական բաների մասին, ինչպիսին է էլեկտրական հոսանքի սկզբունքը: Որտեղի՞ց է գալիս էլեկտրաէներգիան: Անշուշտ, շատերը կպատասխանեն. «Դե, իհարկե, վարդակից դուրս», կամ պարզապես ուսերը թոթվում են: Միևնույն ժամանակ, շատ կարևոր է հասկանալ, թե ինչպես է աշխատում ընթացիկը։ Սա պետք է հայտնի լինի ոչ միայն գիտնականներին, այլև այն մարդկանց, ովքեր որևէ կերպ կապված չեն գիտության աշխարհի հետ՝ իրենց ընդհանուր բազմազան զարգացման համար։ Բայց ոչ բոլորը կարող են գրագետ օգտագործել հոսանքի գործառնական սկզբունքը:

Այսպիսով, նախ պետք է հասկանալ, որ էլեկտրաէներգիան ոչ մի տեղից չի առաջանում. այն արտադրվում է հատուկ գեներատորների կողմից, որոնք տեղակայված են տարբեր էլեկտրակայաններում: Տուրբինի շեղբերների պտտման շնորհիվ ածուխով կամ յուղով ջուրը տաքացնելուց առաջացած գոլորշին էներգիա է արտադրում, որը հետագայում գեներատորի օգնությամբ վերածվում է էլեկտրականության։ Գեներատորի դիզայնը շատ պարզ է՝ սարքի կենտրոնում կա հսկայական և շատ ուժեղ մագնիս, որը ստիպում է էլեկտրական լիցքերը շարժվել պղնձե լարերի երկայնքով։

Ինչպե՞ս է էլեկտրական հոսանքը հասնում մեր տուն:

Այն բանից հետո, երբ էներգիայի (ջերմային կամ միջուկային) օգտագործմամբ որոշակի քանակությամբ էլեկտրական հոսանք առաջացավ, այն կարող է մատակարարվել մարդկանց: Էլեկտրաէներգիայի այս մատակարարումն աշխատում է հետևյալ կերպ. որպեսզի էլեկտրաէներգիան հաջողությամբ հասնի բոլոր բնակարաններին և բիզնեսներին, այն պետք է «մղել»: Եվ դրա համար ձեզ հարկավոր կլինի մեծացնել այն ուժը, որը կանի դա: Այն կոչվում է էլեկտրական հոսանքի լարում: Գործողության սկզբունքը հետևյալն է՝ հոսանքն անցնում է տրանսֆորմատորով, որը մեծացնում է նրա լարումը։ Այնուհետև էլեկտրական հոսանքը հոսում է գետնի խորքում կամ բարձրության վրա տեղադրված մալուխների միջով (քանի որ լարումը երբեմն հասնում է 10000 վոլտի, ինչը մահացու է մարդկանց համար)։ Երբ հոսանքը հասնում է իր նպատակակետին, այն կրկին պետք է անցնի տրանսֆորմատորի միջով, որն այժմ կնվազեցնի նրա լարումը: Այնուհետև այն շարժվում է լարերի երկայնքով դեպի բազմաբնակարան շենքերում կամ այլ շենքերում տեղադրված բաշխիչ վահանակներ:

Լարերի միջոցով տեղափոխվող էլեկտրաէներգիան կարող է օգտագործվել վարդակների համակարգի շնորհիվ՝ միացնելով կենցաղային տեխնիկան։ Պատերի մեջ կան լրացուցիչ լարեր, որոնց միջով հոսում է էլեկտրական հոսանք, և հենց դրա շնորհիվ է աշխատում տան լուսավորությունն ու ամբողջ տեխնիկան։

Ի՞նչ է ընթացիկ աշխատանքը:

Էլեկտրական հոսանքի միջոցով տեղափոխվող էներգիան ժամանակի ընթացքում վերածվում է լույսի կամ ջերմության։ Օրինակ, երբ մենք միացնում ենք լամպը, էներգիայի էլեկտրական ձևը վերածվում է լույսի:

Պարզ լեզվով ասած՝ հոսանքի աշխատանքն այն գործողությունն է, որն ինքն է արտադրել էլեկտրաէներգիան: Ավելին, այն կարելի է շատ հեշտությամբ հաշվարկել՝ օգտագործելով բանաձևը. Ելնելով էներգիայի պահպանման օրենքից՝ կարող ենք եզրակացնել, որ էլեկտրական էներգիան չի կորել, այն ամբողջությամբ կամ մասնակիորեն անցել է այլ ձևի՝ տալով որոշակի քանակությամբ ջերմություն։ Այս ջերմությունը հոսանքի կատարած աշխատանքն է, երբ այն անցնում է հաղորդիչով և տաքացնում այն ​​(ջերմափոխանակություն է տեղի ունենում): Joule-Lenz բանաձևի տեսքը հետևյալն է. A = Q = U*I*t (աշխատանքը հավասար է ջերմության քանակին կամ ընթացիկ հզորության արտադրյալին և այն ժամանակին, որի ընթացքում այն ​​հոսում է հաղորդիչով):

Ի՞նչ է նշանակում ուղղակի հոսանք:

Էլեկտրական հոսանքը երկու տեսակի է՝ փոփոխական և ուղղակի։ Նրանք տարբերվում են նրանով, որ վերջինս չի փոխում իր ուղղությունը, ունի երկու սեղմակ (դրական «+» և բացասական «-») և իր շարժումը միշտ սկսում է «+»-ից։ Իսկ փոփոխական հոսանքն ունի երկու տերմինալ՝ փուլ և զրո: Հենց դիրիժորի վերջում մեկ փուլի առկայության պատճառով է, որ այն նաև կոչվում է միաֆազ:

Միաֆազ փոփոխական և ուղղակի էլեկտրական հոսանքի նախագծման սկզբունքները բոլորովին տարբեր են. ի տարբերություն հաստատուն, փոփոխական հոսանքը փոխում է ինչպես իր ուղղությունը (հոսք ձևավորելով ինչպես փուլից դեպի զրոյ, այնպես էլ զրոյից դեպի փուլ), այնպես էլ դրա մեծությունը: Օրինակ, փոփոխական հոսանքը պարբերաբար փոխում է իր լիցքի արժեքը: Պարզվում է, որ 50 Հց հաճախականության դեպքում (վայրկյանում 50 թրթռում) էլեկտրոնները փոխում են իրենց շարժման ուղղությունը ուղիղ 100 անգամ։

Որտեղ է օգտագործվում DC- ն:

Ուղղակի էլեկտրական հոսանքն ունի որոշ բնութագրեր. Շնորհիվ այն բանի, որ այն հոսում է խստորեն մեկ ուղղությամբ, ավելի դժվար է այն վերափոխել: Հետևյալ տարրերը կարելի է համարել DC աղբյուրներ.

• մարտկոցներ (ինչպես ալկալային, այնպես էլ թթու);
• սովորական մարտկոցներ, որոնք օգտագործվում են փոքր սարքերում;
• ինչպես նաև տարբեր սարքեր, ինչպիսիք են փոխարկիչները:

DC գործողություն

Որո՞նք են նրա հիմնական բնութագրերը: Սա աշխատանք է և ընթացիկ ուժ, և այս երկու հասկացությունները շատ սերտորեն կապված են միմյանց հետ: Հզորությունը վերաբերում է աշխատանքի արագությանը մեկ միավորի ժամանակի վրա (1 վրկ): Ջուլ-Լենցի օրենքի համաձայն՝ մենք գտնում ենք, որ ուղղակի էլեկտրական հոսանքի կատարած աշխատանքը հավասար է բուն հոսանքի ուժի, լարման և այն ժամանակի արտադրյալին, որի ընթացքում կատարվել է էլեկտրական դաշտի աշխատանքը՝ լիցքերը փոխանցելու համար։ դիրիժորի երկայնքով:

Սա հոսանքի աշխատանքը գտնելու բանաձևն է՝ հաշվի առնելով Օհմի օրենքը դիրիժորների դիմադրության մասին՝ A = I 2 *R*t (աշխատանքը հավասար է հոսանքի քառակուսուն բազմապատկած հաղորդիչի դիմադրության արժեքով և կրկին բազմապատկված այն ժամանակով, որի ընթացքում կատարվել է աշխատանքը):

Էլեկտրատեխնիկայում «սերունդ» տերմինը գալիս է լատիներենից: Նշանակում է «ծնունդ»։ Էներգիայի հետ կապված, կարելի է ասել, որ գեներատորները էլեկտրաէներգիա արտադրող տեխնիկական սարքեր են։

Հարկ է նշել, որ էլեկտրական հոսանք կարող է արտադրվել տարբեր տեսակի էներգիայի փոխակերպմամբ, օրինակ.

քիմիական;

լույս;

ջերմային և այլն:

Պատմականորեն գեներատորները կառուցվածքներ են, որոնք ռոտացիոն կինետիկ էներգիան վերածում են էլեկտրականության:

Ըստ արտադրվող էլեկտրաէներգիայի տեսակի՝ գեներատորներն են.

1. DC;

2. փոփոխական.

Ֆիզիկական օրենքները, որոնք հնարավորություն են տալիս ստեղծել ժամանակակից էլեկտրական կայանքներ՝ մեխանիկական էներգիայի փոխակերպման միջոցով էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար, հայտնաբերել են գիտնականներ Օերսթեդը և Ֆարադեյը:

Ցանկացած գեներատորի նախագծման մեջ այն իրականացվում է, երբ էլեկտրական հոսանք առաջանում է փակ շրջանակում՝ դրա հատման պատճառով պտտվող մագնիսական դաշտի հետ, որը ստեղծվում է կենցաղային օգտագործման պարզեցված մոդելներում կամ բարձր հզորության արդյունաբերական արտադրանքի վրա հուզիչ ոլորուններով:

Երբ շրջանակը պտտվում է, մագնիսական հոսքի մեծությունը փոխվում է:

Կծիկի մեջ առաջացող էլեկտրաշարժիչ ուժը կախված է շրջանակի միջով անցնող մագնիսական հոսքի փոփոխության արագությունից՝ փակ հանգույց S-ով և ուղիղ համեմատական ​​է դրա արժեքին։ Որքան արագ է ռոտորը պտտվում, այնքան բարձր է առաջացած լարումը:

Փակ շղթա ստեղծելու և դրանից էլեկտրական հոսանք արտահոսելու համար անհրաժեշտ էր ստեղծել կոլեկտոր և խոզանակ, որն ապահովում է մշտական ​​շփումը պտտվող շրջանակի և շղթայի անշարժ մասի միջև:

Զսպանակով բեռնված խոզանակների նախագծման շնորհիվ, որոնք սեղմված են կոմուտատորի թիթեղներին, էլեկտրական հոսանքը փոխանցվում է ելքային տերմինալներին, և դրանցից այն հետո հոսում է սպառողական ցանց:

Ամենապարզ DC գեներատորի շահագործման սկզբունքը

Երբ շրջանակը պտտվում է իր առանցքի շուրջ, նրա ձախ և աջ կեսերը ցիկլային կերպով անցնում են մագնիսների հարավային կամ հյուսիսային բևեռի մոտ: Դրանցում ամեն անգամ հոսանքների ուղղությունները փոխվում են հակառակ այնպես, որ յուրաքանչյուր բևեռում նրանք հոսում են մեկ ուղղությամբ։

Ելքային շղթայում ուղղակի հոսանք ստեղծելու համար ոլորման յուրաքանչյուր կեսի համար կոլեկտորային հանգույցի վրա ստեղծվում է կիսաօղակ։ Օղակին հարող վրձինները հեռացնում են միայն իրենց նշանի ներուժը՝ դրական կամ բացասական:

Քանի որ պտտվող շրջանակի կես օղակը բաց է, դրա մեջ ստեղծվում են պահեր, երբ հոսանքը հասնում է իր առավելագույն արժեքին կամ բացակայում է։ Որպեսզի պահպանվի ոչ միայն ուղղությունը, այլև առաջացած լարման կայուն արժեքը, շրջանակը պատրաստվում է հատուկ պատրաստված տեխնոլոգիայի միջոցով.

այն օգտագործում է ոչ թե մեկ պտույտ, այլ մի քանի - կախված պլանավորված լարման արժեքից.

Շրջանակների քանակը չի սահմանափակվում մեկ օրինակով. նրանք փորձում են դրանք բավարար դարձնել լարման անկումը նույն մակարդակի վրա օպտիմալ պահպանելու համար:

DC գեներատորի համար ռոտորի ոլորունները տեղակայված են անցքերում: Սա թույլ է տալիս նվազեցնել առաջացած էլեկտրամագնիսական դաշտի կորուստները:

DC գեներատորների նախագծման առանձնահատկությունները

Սարքի հիմնական տարրերն են.

արտաքին հզորության շրջանակ;

մագնիսական բևեռներ;

ստատոր;

պտտվող ռոտոր;

միացման միավոր խոզանակներով:

Մարմինը պատրաստված է պողպատե համաձուլվածքներից կամ չուգունից՝ ընդհանուր կառուցվածքին մեխանիկական ամրություն ապահովելու համար: Բնակարանի լրացուցիչ խնդիրն է բևեռների միջև մագնիսական հոսքի փոխանցումը:

Մագնիսական բևեռները կցվում են պատյանին գամասեղներով կամ պտուտակներով: Դրանց վրա ամրացված է ոլորուն:

Ստատորը, որը նաև կոչվում է լուծ կամ միջուկ, պատրաստված է ֆերոմագնիսական նյութերից։ Դրա վրա դրված է գրգռման կծիկի ոլորուն։ Ստատորի միջուկըհագեցած մագնիսական բևեռներով, որոնք կազմում են նրա մագնիսական ուժի դաշտը:

Ռոտորն ունի հոմանիշ՝ խարիսխ։ Նրա մագնիսական միջուկը բաղկացած է լամինացված թիթեղներից, որոնք նվազեցնում են պտտվող հոսանքների առաջացումը և բարձրացնում արդյունավետությունը։ Միջուկի ակոսները պարունակում են ռոտոր և/կամ ինքնագրգռման ոլորուն:

Անցումային հանգույցխոզանակներով կարող է ունենալ տարբեր թվով բևեռներ, բայց դա միշտ երկուսի բազմապատիկ է: Խոզանակի նյութը սովորաբար գրաֆիտ է: Կոլեկտորային թիթեղները պատրաստված են պղնձից, որպես ամենաօպտիմալ մետաղ, որը հարմար է ընթացիկ հաղորդունակության էլեկտրական հատկություններին:

Կոմուտատորի օգտագործման շնորհիվ DC գեներատորի ելքային տերմինալներում առաջանում է իմպուլսային ազդանշան:

DC գեներատորների նախագծման հիմնական տեսակները

Կախված գրգռման ոլորուն հոսանքի մատակարարման տեսակից, սարքերը առանձնանում են.

1. ինքնագրգռվածությամբ;

2. աշխատել անկախ ներառականության հիման վրա.

Առաջին ապրանքները կարող են.

օգտագործել մշտական ​​մագնիսներ;

կամ աշխատել արտաքին աղբյուրներից, օրինակ՝ մարտկոցներից, քամու էներգիայից...

Անկախ անջատիչով գեներատորները գործում են իրենց սեփական ոլորունից, որը կարող է միացված լինել.

հաջորդաբար;

շունտեր կամ զուգահեռ գրգռում.

Նման կապի տարբերակներից մեկը ներկայացված է դիագրամում:

DC գեներատորի օրինակ է դիզայնը, որը նախկինում հաճախ օգտագործվում էր ավտոմոբիլային ծրագրերում: Դրա կառուցվածքը նույնն է, ինչ ասինխրոն շարժիչի կառուցվածքը:

Նման կոլեկտորային կառույցները կարող են միաժամանակ աշխատել շարժիչի կամ գեներատորի ռեժիմում: Դրա շնորհիվ դրանք լայն տարածում են գտել գործող հիբրիդային մեքենաներում։

Խարիսխի ռեակցիայի ձևավորման գործընթացը

Այն տեղի է ունենում պարապ ռեժիմում, երբ խոզանակի սեղմման ուժը սխալ է կարգավորվում՝ ստեղծելով դրանց շփման ոչ օպտիմալ ռեժիմ: Սա կարող է հանգեցնել մագնիսական դաշտերի կրճատման կամ կայծի ավելացման պատճառով հրդեհի:

Այն նվազեցնելու ուղիներն են.

մագնիսական դաշտերի փոխհատուցում լրացուցիչ բևեռների միացման միջոցով.

կարգավորելով կոմուտատորի խոզանակների դիրքի տեղաշարժը:

DC գեներատորների առավելությունները

Դրանք ներառում են.

ոչ մի կորուստ հիստերեզի և պտտվող հոսանքների առաջացման պատճառով.

աշխատել ծայրահեղ պայմաններում;

նվազեցված քաշը և փոքր չափերը:

Ամենապարզ փոփոխական հոսանքի գեներատորի շահագործման սկզբունքը

Այս դիզայնի ներսում օգտագործվում են բոլոր նույն մասերը, ինչպես նախորդ անալոգում.

մագնիսական դաշտ;

պտտվող շրջանակ;

կոլեկտորային միավոր խոզանակներով ընթացիկ ջրահեռացման համար:

Հիմնական տարբերությունը կայանում է կոմուտատորի միավորի նախագծման մեջ, որը ստեղծվել է այնպես, որ երբ շրջանակը պտտվում է վրձինների միջով, կոնտակտը անընդհատ ստեղծվում է շրջանակի իր կեսի հետ՝ առանց ցիկլային դիրքը փոխելու:

Դրա շնորհիվ հոսանքը, փոփոխվելով յուրաքանչյուր կիսամյակում ներդաշնակության օրենքների համաձայն, ամբողջովին անփոփոխ փոխանցվում է խոզանակներին, այնուհետև դրանց միջոցով սպառողների միացում:

Բնականաբար, շրջանակը ստեղծվում է ոչ թե մեկ պտույտ ոլորելով, այլ շրջադարձերի հաշվարկված քանակով օպտիմալ լարման հասնելու համար:

Այսպիսով, ուղղակի և փոփոխական հոսանքի գեներատորների շահագործման սկզբունքը տարածված է, և դիզայնի տարբերությունները արտադրության մեջ են.

պտտվող ռոտորային կոլեկտորի միավոր;

ոլորուն կոնֆիգուրացիաներ ռոտորի վրա:

Արդյունաբերական փոփոխական հոսանքի գեներատորների նախագծման առանձնահատկությունները

Դիտարկենք արդյունաբերական ինդուկցիոն գեներատորի հիմնական մասերը, որոնցում ռոտորը պտտվող շարժում է ստանում մոտակա տուրբինից։ Ստատորի դիզայնը ներառում է էլեկտրամագնիս (չնայած մագնիսական դաշտը կարող է ստեղծվել մշտական ​​մագնիսների մի շարքով) և ռոտորի ոլորուն՝ որոշակի քանակությամբ պտույտներով:

Յուրաքանչյուր պտույտի ներսում առաջանում է էլեկտրաշարժիչ ուժ, որը հաջորդաբար ավելացվում է դրանցից յուրաքանչյուրում և ելքային տերմինալներում կազմում է միացված սպառողների հոսանքի միացումին մատակարարվող լարման ընդհանուր արժեքը:

Գեներատորի ելքում EMF-ի ամպլիտուդը մեծացնելու համար օգտագործվում է մագնիսական համակարգի հատուկ ձևավորում, որը պատրաստված է երկու մագնիսական միջուկներից՝ էլեկտրական պողպատի հատուկ դասերի օգտագործման միջոցով՝ ակոսներով լամինացված թիթեղների տեսքով: Նրանց ներսում տեղադրվում են ոլորուններ:

Գեներատորի պատյանը պարունակում է ստատորի միջուկ՝ անցքերով, որպեսզի տեղավորվի ոլորուն, որը ստեղծում է մագնիսական դաշտ:

Առանցքակալների վրա պտտվող ռոտորն ունի նաև ակոսներով մագնիսական միացում, որի ներսում տեղադրված է ոլորուն, որն ընդունում է ինդուկացված էմֆը։ Սովորաբար, պտտման առանցքը տեղադրելու համար ընտրվում է հորիզոնական ուղղություն, թեև կան գեներատորների ձևավորումներ ուղղահայաց դասավորությամբ և համապատասխան կրող դիզայնով:

Ստատորի և ռոտորի միջև միշտ բաց է ստեղծվում, որն անհրաժեշտ է պտույտ ապահովելու և խցանումից խուսափելու համար։ Բայց, միևնույն ժամանակ, կա մագնիսական ինդուկցիայի էներգիայի կորուստ։ Ուստի նրանք փորձում են հնարավորինս նվազագույնի հասցնել այն՝ օպտիմալ կերպով հաշվի առնելով այս երկու պահանջները։

Գրգռիչը, որը գտնվում է ռոտորի հետ նույն լիսեռի վրա, ուղղակի հոսանքի էլեկտրական գեներատոր է՝ համեմատաբար ցածր հզորությամբ: Դրա նպատակն է էլեկտրաէներգիա մատակարարել անկախ գրգռման վիճակում գտնվող էներգիայի գեներատորի ոլորուններին:

Նման գրգռիչները առավել հաճախ օգտագործվում են տուրբինային կամ հիդրավլիկ էլեկտրական գեներատորների նախագծման հետ, երբ ստեղծում են գրգռման հիմնական կամ պահեստային մեթոդ:

Արդյունաբերական գեներատորի նկարը ցույց է տալիս կոմուտատորի օղակների և խոզանակների գտնվելու վայրը պտտվող ռոտորի կառուցվածքից հոսանքներ հավաքելու համար: Գործողության ընթացքում այս միավորը մշտական ​​մեխանիկական և էլեկտրական բեռներ է ապրում: Դրանք հաղթահարելու համար ստեղծվում է բարդ կառուցվածք, որը շահագործման ընթացքում պահանջում է պարբերական ստուգումներ և կանխարգելիչ միջոցառումներ։

Ստեղծված գործառնական ծախսերը նվազեցնելու համար օգտագործվում է մեկ այլ՝ այլընտրանքային տեխնոլոգիա, որն օգտագործում է նաև պտտվող էլեկտրամագնիսական դաշտերի փոխազդեցությունը։ Ռոտորի վրա տեղադրվում են միայն մշտական ​​կամ էլեկտրական մագնիսներ, իսկ լարումը հանվում է անշարժ ոլորունից:

Նման միացում ստեղծելիս նման դիզայնը կարելի է անվանել «փոխարինիչ» տերմինը: Օգտագործվում է համաժամանակյա գեներատորներում՝ բարձր հաճախականության, ավտոմոբիլային, դիզելային լոկոմոտիվների և նավերի վրա, էլեկտրակայանների կայաններում էլեկտրաէներգիայի արտադրության համար։

Սինխրոն գեներատորների առանձնահատկությունները

Գործողության սկզբունքը

Գործողության անվանումը և տարբերակիչ առանձնահատկությունը կայանում է նրանում, որ ստատորի «f» ոլորման մեջ առաջացած փոփոխական էլեկտրաշարժիչ ուժի հաճախականության և ռոտորի պտույտի միջև կոշտ կապի ստեղծումը:

Ստատորում տեղադրված է եռաֆազ ոլորուն, իսկ ռոտորի վրա կա միջուկով և գրգռման ոլորուն ունեցող էլեկտրամագնիս, որը սնուցվում է DC սխեմաներից խոզանակի կոմուտատորի հավաքման միջոցով:

Ռոտորը պտտվում է մեխանիկական էներգիայի աղբյուրից՝ շարժիչ շարժիչով, նույն արագությամբ: Նրա մագնիսական դաշտը կատարում է նույն շարժումը։

Ստատորի ոլորուններում առաջանում են հավասար մեծության, բայց ուղղությամբ 120 աստիճանով տեղաշարժվող էլեկտրաշարժիչ ուժեր՝ ստեղծելով եռաֆազ սիմետրիկ համակարգ։

Սպառողական սխեմաների ոլորունների ծայրերին միացնելիս շղթայում սկսում են գործել ֆազային հոսանքները, որոնք կազմում են մագնիսական դաշտ, որը պտտվում է նույն կերպ՝ համաժամանակյա:

Ինդուկացված EMF-ի ելքային ազդանշանի ձևը կախված է միայն մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի բաշխման օրենքից ռոտորի բևեռների և ստատորի թիթեղների միջև եղած բացվածքի ներսում: Հետեւաբար, նրանք ձգտում են ստեղծել նման դիզայն, երբ ինդուկցիայի մեծությունը փոխվում է սինուսոիդային օրենքի համաձայն։

Երբ բացն ունի հաստատուն բնութագիր, բացվածքի ներսում մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորը ստեղծվում է տրապիզոիդի տեսքով, ինչպես ցույց է տրված գծային գրաֆիկ 1-ում:

Եթե ​​բևեռների եզրերի ձևը շտկվում է թեքության և բացը փոխվում է առավելագույն արժեքի, ապա կարելի է ձեռք բերել սինուսոիդային բաշխման ձև, ինչպես ցույց է տրված տող 2-ում: Այս տեխնիկան կիրառվում է գործնականում:

Սինխրոն գեներատորների գրգռման սխեմաներ

Ռոտորի «OB» գրգռման ոլորուն վրա առաջացող մագնիսական ուժը ստեղծում է նրա մագնիսական դաշտը: Այդ նպատակով գոյություն ունեն DC գրգռիչների տարբեր ձևավորումներ, որոնք հիմնված են.

1. շփման մեթոդ;

2. անհպում մեթոդ.

Առաջին դեպքում օգտագործվում է առանձին գեներատոր, որը կոչվում է գրգռիչ «B»: Դրա գրգռման ոլորուն սնուցվում է լրացուցիչ գեներատորով, զուգահեռ գրգռման սկզբունքի համաձայն, որը կոչվում է «ՖՎ» ենթագրգռիչ:

Բոլոր ռոտորները տեղադրվում են ընդհանուր լիսեռի վրա: Դրա շնորհիվ նրանք պտտվում են ճիշտ նույն կերպ։ R1 և r2 ռեոստատները ծառայում են հոսանքները կարգավորելու գրգռիչ և ենթագրանցիչ սխեմաներում:

Անկոնտակտ մեթոդովՌոտորի սայթաքման օղակներ չկան: Անմիջապես դրա վրա տեղադրված է եռաֆազ գրգռիչի ոլորուն: Այն պտտվում է ռոտորի հետ համաժամանակյա և փոխանցում է էլեկտրական ուղղակի հոսանքը համատեղ պտտվող ուղղիչի միջոցով անմիջապես գրգռիչի «B» ոլորուն:

Անկոնտակտ շղթաների տեսակներն են.

1. ինքնագրգռման համակարգ իր սեփական ստատորի ոլորունից;

2. ավտոմատացված սխեմա.

Առաջին մեթոդովՍտատորի ոլորուններից լարումը մատակարարվում է ներքև տրանսֆորմատորին, այնուհետև «PP» կիսահաղորդչային ուղղիչին, որն առաջացնում է ուղղակի հոսանք:

Այս մեթոդով նախնական գրգռումը ստեղծվում է մնացորդային մագնիսականության ֆենոմենի շնորհիվ։

Ինքնագրգռման ստեղծման ավտոմատ սխեման ներառում է հետևյալի օգտագործումը.

լարման տրանսֆորմատոր TN;

ավտոմատացված գրգռման կարգավորիչ AVR;

ընթացիկ տրանսֆորմատոր CT;

ուղղիչ տրանսֆորմատոր VT;

թրիստորային փոխարկիչ TP;

BZ պաշտպանության միավոր.

Ասինխրոն գեներատորների առանձնահատկությունները

Այս նմուշների միջև հիմնարար տարբերությունը ռոտորի արագության (nr) և ոլորուն (n) մեջ առաջացած EMF-ի միջև կոշտ կապի բացակայությունն է: Նրանց միջեւ միշտ կա տարբերություն, որը կոչվում է «սայթաքել»։ Նշվում է լատիներեն «S» տառով և արտահայտվում S=(n-nr)/n բանաձևով։

Երբ բեռը միացված է գեներատորին, ստեղծվում է արգելակման ոլորող մոմենտ ռոտորը պտտելու համար: Այն ազդում է առաջացած EMF-ի հաճախականության վրա և ստեղծում բացասական սայթաքում:

Ասինխրոն գեներատորների ռոտորի կառուցվածքը կազմված է.

կարճ միացում;

փուլ;

խոռոչ.

Ասինխրոն գեներատորները կարող են ունենալ.

1. անկախ գրգռում;

2. ինքնագրգռվածություն.

Առաջին դեպքում օգտագործվում է փոփոխական լարման արտաքին աղբյուր, իսկ երկրորդում՝ կիսահաղորդչային փոխարկիչներ կամ կոնդենսատորներ՝ առաջնային, երկրորդային կամ երկու տեսակի սխեմաներում։

Այսպիսով, փոփոխական և ուղղակի հոսանքի գեներատորները շատ ընդհանուր հատկանիշներ ունեն շինարարության սկզբունքներում, բայց տարբերվում են որոշակի տարրերի նախագծման մեջ: