גנרטור חשמלי (52 תמונות): עקרון הפעולה של מחולל זרם חשמלי, סוגים, ממה הוא מורכב וכיצד לבחור

2024 מְחַבֵּר: Beatrice Philips | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-07 13:50

לדעת הכל על גנרטורים חשמליים נחוץ לא רק למהנדסים, מארגני ייצור ומנהלים שונים, כפי שהם מאמינים בדרך כלל. הכרת עקרון הפעולה של מחולל זרם חשמלי היא ידע תרבותי כללי בסיסי של העולם המודרני. הבנת סוגי הגנרטורים, ממה הם מורכבים, כיצד לבחור מכשיר, יכולה לשפר משמעותית את חייך ולהבטיח נוחות גם עם הפסקת חשמל פתאומית.

היסטוריה של הבריאה

אי אפשר לומר בדיוק אילו מומחים המציאו את מחולל החשמל - מהנדסים ומהנדסי חשמל רבים עובדים עליו כבר עשרות שנים. העבודה על טכניקה כזו ממשיכה גם במאה ה -21, כאשר, כך נראה, לא ניתן להוסיף דבר משמעותי . צעד מכריע לקראת יצירת גנרטור היה גילוי האינטראקציה של השדה החשמלי והמחט המגנטית בשנת 1820. בהדרגה ניתן היה לגלות כי זרם חשמלי מתקבל רק בשדה מגנטי נע או כאשר מוליך נע בו. את הכבוד של תגלית כזו חולקים אנג'וס ידליק (אוסטריה, 1827) ומייקל פאראדיי (אנגליה, 1831).

אף שהראשון היה מדען הונגרי, מאמציו של עמיתו הבריטי היו מפורסמים הרבה יותר . הוא זה שחקר באופן יסודי ומקיף אינדוקציה אלקטרומגנטית, ולא רק ניסה ליצור מנגנון ספציפי. בנוסף, ידליק הצליחה לעבור רק מאבות טיפוס למכונת דינמו מן המניין רק בשנות ה -50 של המאה ה -20. אבל מייקל פאראדיי יצר מחולל חשמל (אם כי עדיין לא מושלם) כבר בשנת 1831. מכונות דינמו היו מבחינה היסטורית הסוג הראשון, אך בגלל גודלה והמורכבות של הניידות הן עזבו את המקום.

שנת המצאת המכונה החשמלית הראשונה ברוסיה היא 1833. במקביל, עמנואל לנץ גילה את הפיכותן של מערכות - ניתן להשתמש במכשיר אחד הן לדור והן כמנוע חשמלי.

אבל עבדות ארכאית לא אפשרה לנצל התפתחויות מבטיחות, ועד מהרה העדיפות הגיעה באופן בלתי הפיך למדינות המפותחות בתעשייה .עד 1851, כל הגנרטורים יוצרו רק עם מגנטים קבועים; ב -16 השנים הבאות ניתן היה להגדיל את הכוח בגלל אלקטרומגנטים פשוטים. בשנים 1866-1867 הציגו כמה מפתחים בבת אחת מכונות חשמליות עם מגנטים בהתרגשות עצמית.

המחולל של הממציא הבלגי-צרפתי זנוב גראם, שנבנה בשנת 1870, היה בשימוש נרחב לראשונה למטרות תעשייתיות . לאחר שהגיע מנוע הדיזל, מפתח לא מזוהה הבין כיצד להשתמש בו כמניע גנרטור. כבר בשנות העשרים של המאה העשרים החלו להשתמש בפעולות גנרטורים של דיזל בתעשייה. מחקר של פיסיקאים בשנות הארבעים הוביל ליצירת גנרטורים מגנטוהידרודינמיים. אך ניתן להשתמש במערכות כאלה אך ורק בתחנות כוח גדולות, אין סיכוי לשימושן הביתי.

מכשיר ועקרון הפעולה

כל גנרטור חשמלי ממיר דחף מכני לזרם חשמלי. הוא מתקבל על ידי סיבוב סליל חוט הממוקם בשדה מגנטי. הסליל מחולק לשני חלקים עיקריים: מגנט קבוע ונוקשה ומסגרת תיל. שני קצות הסליל מחוברים באופן מכני על ידי טבעת החלקה המחליקה על מברשת הפחמן. מברשת זו מוליכה זרם חשמלי.

עקרון הפעולה של הגנרטור מרמז גם שהדופק שנוצר על ידי החלק המסתובב עובר לטבעת המגע הפנימית . זה קורה בדיוק ברגע שחלק מהמסגרת עובר ליד הקצה הצפוני של המגנט.מקור הזרם החילופין פועל בדרך כלל על פי העיקרון של מה שנקרא דור הזרם החזק.

יש לו רק מגנט אחד, אולם הוא נע סביב כמה פיתולים. כדאי לקחת בחשבון כי מחולל הרכב מסודר בצורה שונה במקצת.

הוא מתחיל לפעול כאשר מערכת ההצתה מופעלת .ברגע זה הזרם דרך טבעות ההחלקה עובר למכלול המברשות ולמערכת ההתרגשות. שם הוא יוצר שדה מגנטי. רוטור המחובר לארכובה יוצר תנודות אלקטרומגנטיות. זרם המושרה לסירוגין נוצר במסוף לאחור. תדירות הפיתול של הגנרטור המתרגש בעצמו עולה עד לרמה מסוימת, ולאחר מכן מופעל המיישר.

למרות שהעקרון הבסיסי של הדור הנוכחי הוא האינטראקציה של השדה המגנטי, הרוטור והסטאטור, מקורות אנרגיה מכניים שונים יכולים לסובב חלק נע. הם יכולים להיות:

• מים זורמים;
• אדים חמים;
• רוּחַ;
• מנועי בעירה פנימית.

סוג הגנרטור הסינכרוני מובחן בצירוף מקרים של תדרי הפיתול של הסטטורים והרוטורים. מגנט קבוע משמש כרוטור. כאשר המכשיר מופעל, הרוטור מתחיל לייצר שדה חלש. ברגע שהמהפכות גדלות, מתחיל להיווצר כוח חשמלי גדול. הדופק עובר דרך ווסת המתח ונשלח לרשת החשמל.

המעגל הסינכרוני מאפשר לייצב את הפרמטרים של הזרם הנפלט. עם זאת, קיימת סבירות גבוהה לעומס חשמלי. בנוסף, יש לבצע טיפול במכלול המברשות, והדבר מייקר את עלויות הצרכנים באופן מיידי.

דגמים אסינכרוניים פועלים ללא הרף במצב האטה. הרוטור מסתובב מבעוד מועד, וכיוון שלו עולה בקנה אחד עם כיוון השדה המגנטי שנוצר על ידי הסטאטור. הרוטורים יכולים להיות גרסת פאזה או כלוב סנאי.

לא ניתן לכוונן את השדה המגנטי במכשירים אסינכרוניים .לכן, התדירות והזרם של הזרם נקבעים ישירות על פי מספר הסיבובים של המנגנון. בעשורים האחרונים מילאו גנרטורים אלקטרוכימיים, המייצרים זרם מבוסס מימן, תפקיד משמעותי. אולם הם מנסים להשתמש בהם במכוניות, עד כה לא ניתן היה לעקור את מנוע הבעירה הפנימית. גרסה נוספת של הגנרטור - הסוללה הסולרית פועלת באמצעות האפקט הפוטואלקטרי.

צפיות

לפי אוטונומיה

סוג אוטונומי במיוחד - מדובר בתחנות כוח ידניות. בהם מתקבלת תנועה מכנית בשל כוח השרירים של המפעיל. בטוח, אין צורך לסמוך על פרודוקטיביות גבוהה ותפעול ארוך טווח . אבל אתה יכול להתעדכן בביטחון בכל מצב שבו אינך יכול להשתמש באנרגיה דלק או רוח או מים. לכן ניתן לכלול גנרטורים כאלה בערכות חירום במטוסים, בשימוש במקרי חירום על ידי משלחות, צבא וכו '. מכשירים אלקטרומגנטיים אוטונומיים מותנים - בכונן בנזין.

לפי מספר השלבים

ישנם התקנים חד פאזיים ותלת פאזיים. בבתים ודירות, לעתים רחוקות נדרשת אספקת חשמל תלת פאזית. היוצא מן הכלל הוא מנועים ישנים, גופי חימום לסאונה וציוד דומה.

החיבור של צרכנים חד פאזיים לגנרטור תלת פאזי צריך להתבצע על פי כלל ההפצה האחידה.

כלל אצבע פשוט אומר: אם הרשת צורכת 20 קילוואט או פחות, אין טעם לשלושה שלבים.

לפי אופן הפעולה

המכשירים העיקריים המשמשים נועדו לפעול באופן רציף. בדרך כלל הם פועלים על סולר, אם כי יש יוצאים מן הכלל. ציוד כזה יכול לספק ספק כוח מסביב לשעון, והוא מותקן בתחנות כוח גדולות ובתחנות כוח תרמיות . דגמי גנרטור המתנה מיועדים למקרי חירום (כאשר פתאום אספקת החשמל נותקה). גם העבודה נמשכת לפעמים ללא הפרעה, אך רק לכמה שעות.

לפי תחום היישום

גנרטורים לשימוש ביתי מוצגים במגוון רחב. כמעט כולם מספקים זרם חד פאזי. הערכים הנורמליים הם 220 וולט, 50 הרץ. המכשירים הביתיים החזקים ביותר משמשים אפילו לריתוך, כמו גם להפעלת בתי מלאכה קטנים ושירותי מכוניות.

חשוב: יש לציין בתיעוד את האפשרות לשימוש לריתוך - אחרת הסיכון גבוה מאוד.

לצורך ייצור יש צורך בגנרטורים חשמליים נייחים רבי עוצמה. הם משמשים גם ל:

• פרויקטי בנייה גדולים;
• מיקרו -מחוזות;
• יישובי קוטג 'מוצקים;
• יציאות;
• תחנות רכבת;
• בתי חולים;
• מוסדות חינוך;
• מרכזי משרדים.

סיווג מכשירי חשמל ביתיים

בֶּנזִין

מערכות המונעות על ידי רוח או מים זורמים נמצאות רק בתחנות כוח גדולות יותר או פחות. זה לא כל כך פשוט להשתמש בהם בתנאי השטח (טיול) ואפילו רק בבית. זה נכון במיוחד עבור גנרטורים הידרו. באשר לתחנות כוח תרמיות לשימוש פרטי, הן כמעט תמיד פועלות על בנזין ונותנות הספק מוגבל, ניתן למצוא מכשירים עוצמתיים יותר מ -20 קילוואט לעיתים רחוקות . בדרך כלל הם משתמשים בבנזין AI-92, השימוש ב- AI-76 ו- AI-95 אפשרי רק מדי פעם, וגם אז זה לא מומלץ.

דִיזֶל

התקנות הפועלות על סולר מפיקות לעיתים עד 3 מגה -ואט. הם יספקו אנרגיה אפילו לכפר נופש גדול עם מוסכים ותשתיות דומות.

גנרטורים של דיזל זמינים בעיצוב נייד או נייח. היצע המוצרים הללו גדול מאוד וכמובן מכסה כל צורך.

אפילו דגמים חלשים יחסית מתאימים לאספקת זרם למכונות ריתוך.

יצרנים

גנרטורים חשמליים מודרניים מתוצרת רוסיה מאתגרים בביטחון מוצרים זרים. המותגים הפופולריים ביותר הם:

• "Svarog";
• "קָלִיבֶּר";
• Energomash;
• אנרגו.

מגוון הספקים הרוסים כולל הן גרסאות ביתיות בהספק של 1000-2000 וואט, והן דוגמאות רציניות למחצה תעשייתיות בהספק של עד 5000 וואט . לבסוף, ישנם דגמים אפילו יותר חזקים שיעזרו לבונים ולמארגני ייצור. מספר גנרטורים המיוצרים בפדרציה הרוסית מצוידים בבקרה וניטור אלקטרוניקה מתקדמים העוקבים אחר הפרמטרים הטכניים. עם זאת, ישנן גם גרסאות פשוטות יותר - שהן הרבה יותר יציבות בתנאים קשים. לבסוף, המוצרים של חברות רוסיות בהחלט יהיו זמינים לצרכנים.

פלח משק הבית מיוצג, למשל, על ידי דגם EG-87220. יש לו אחריות קניינית של 14 חודשים. מיכל דלק בנפח של 15 ליטר מספיק ברוב המקרים, אך לא ניתנת הפעלה אוטומטית.

ההספק הגבוה ביותר מגיע ל 2200 וואט. מתח הפעלה - צפוי 220 וולט.

גנרטורים מצוינים מסופקים גם על ידי חברת SDMO הצרפתית .באופן כללי, הוא אחד המובילים בעולם בייצור גנרטורים חשמליים מסוגים וקיבולים שונים. אתה יכול למצוא בקלות תחנת כוח בנזין SDMO שיכולה לפתור כמעט כל משימה שאפשר להעלות על הדעת. הם מציעים ביצועים אטרקטיביים. טווח הקונצרן הצרפתי כולל דגמים עם מסגרות מיוחדות המעכבות את הרטט. מצויד ברכיבים אלקטרוניים מצוינים.

תשומת הלב מופנית לדגם K10M . הוא מספק מתח של 230 וולט ונשלט מהשלט הרחוק. מפסק חשמלי מסופק, היכולת לעבוד ב - 30 מעלות. על המסגרת מותקנת מערכת נגד רעידות. יש גם גנרטור טעינה של 12V.

החברה המתחרה קיימן נכנסה לשוק הרוסי לאחרונה יחסית . עם זאת, היא כבר הצליחה להוכיח את יתרונות מוצריה בצורה משכנעת ככל האפשר. הדגמים שלה מיועדים לרעש מינימלי, וניתן להתקין אותם בבטחה גם בתוך הבית. כל הגנרטורים של מותג זה עומדים בסטנדרטים הסביבתיים הגבוהים ביותר. כמובן, טווח קיימן כולל מכשירים בעלי יכולות וגדלים שונים.

מותג זה יכול להתפאר בדגם Expert 3010X. יש לו אפשרות לקירור אוויר מתקדם. גל זיזים משתמש בכונן שרשרת משופר.

המסנן מבטיח כי הגנרטור יופעל גם במקומות מאובקים במיוחד.האוטומציה תבטיח כי אין אפשרות להתחיל ללא שמן. ראוי גם לציין:

• זוג שקעים המוגנים מפני לחות;
• אחריות על חיי סוללה עד 210 דקות;
• ציוד קירור מתחשב;
• מערכת מעולה ללא מברשות שאינה דורשת תחזוקה מתוחכמת.

היצרנית הגרמנית אנדריס תופסת מיקום טוב מאוד בשוק. בגרמניה עצמה, שכבר אומרת הרבה, המכשירים שלה מאוד פופולריים. החברה משתמשת באופן פעיל בפתרונות מורכבים ומתקדמים. כמו אצל ספקים קודמים, הטווח כולל את כל מגוון אפשרויות אספקת החשמל. העוצמה של החלק העיקרי של הדגמים משתנה בין 1500 ל -9000 וואט. כמעט כל מכשירי ה- Endress מסוגלים לספק 220 ו -380 וולט.

דוגמה טובה לכך היא ESE 404 YS Diesel . גרסה זו מוערכת בזכות האמינות שלה וצריכת הדלק הנמוכה. כוחו של המכשיר מגיע ל -3, 9 kVA. דירוג המתח של הגנרטור החד פאזי הוא 230 V. ההגנה החשמלית היא IP23.

אם כבר מדברים על ספקים גרמניים, זה יהיה טיפשי להתעלם ממותג פופולרי אחר - Fubag . מחוללי הכוח שלה הם באותה איכות כמו לפחות ציוד הריתוך המפורסם יותר. למומחי Fubag אכפת לא רק מהמאפיינים הטכניים, אלא גם מהעיצוב המקורי, מה שמקל על השירות. מחוללי המותג הזה שייכים רשמית לקטגוריה המקצועית. עם זאת, הם משמשים לא פחות בהצלחה במגזר הפרטי.

תחנת הכוח החד-פאזית DS 16 A ES הפתוחה מספקת עד 13.6 kVA של זרם באמצעות מיכל של 51 ליטר. חימום אוויר מראש מסופק.

המעצבים דאגו להגנה על עומס יתר, רמת ההתנגדות החשמלית היא IP23. ההתקנה בעלת ארבעה צילינדרים מספקת זרם של 54 A. בעומס של 75%, המכשיר יעבוד עד 10 שעות.

הצרכנים הרוסים העריכו מזמן את היתרונות של מחוללי החשמל של מותג Resanta. הם זוכים לשבחים על:

• פרטי הייטק;
• קלות השירות;
• יחס משקל לכוח מעולה;
• יציבות מתח המוצא.

במבחר בולט דגם BG 4000 R, הפועל על בנזין. דירוג הספק - 3 קילוואט, דרגת דלק - AI -92. מערכת הצחצוח הסינכרוני פועלת ללא רבב, המידע מובא למשתמש על ידי התצוגה. מפתח מצת, ידית כלולים בערכה. למעשה, הייצור מתבצע בסין.

בקרב החברות הסיניות, המותג ELITECH בולט לטובה .בארצנו הוא מוכר מאז 2008. גנרטורים כאלה אינם רק באיכות גבוהה, אלא גם יומרים ורבגוניים. מוצרי ELITECH משתמשים בטכנולוגיות העדכניות ביותר, ולכן החברה הצליחה לדחוף הרבה מנהיגי שוק לשעבר הצידה. מחוללי הגז של חברה זו נבדלים על ידי התחלה משולבת, הם יכולים להתבצע בצורה נייחת או ניידת.

דוגמה לגנרטור ביתי פשוט הוא BES 950 R . עם קיבולת מיכל של 4, 4 ליטר, הוא מספק חוזק זרם של 2, 8 A. התחלה מתרחשת במצב ידני. אוטומציה עוקבת אחר מפלס השמן ומכבה את המכשיר לפי הצורך. מנוע הדו-פעימות לשסתום התקורה כולל גליל אחד מקורר אוויר. עוצמת הקול מגיעה ל -56 dBA. ליצרני החשמל הנורבגים לא מגיע אזכור מיוחד, בניגוד למותגים:

• מקיטה;
• היטאצ'י;
• יונדאי;
• קיפור;
• ריינג'ר.

איך לבחור?

רכישת מכשיר "פשוט שקט" אינה סבירה לחלוטין. כמו גם המכשיר החזק ביותר. קודם כל, עליך להחליט לאיזו מטרה הגנרטור ישמש:

• באספקת חשמל עונתית;
• כרשת ביטחון לגיבוי;
• כפתרון חירום;
• כמקור אנרגיה קבוע.

עבור תיירים, ציידים, דייגים וחלק מצרכנים מסחריים, נכון יותר לבחור גנרטור נייד. הוא יתאים גם לתושבי הקיץ. אך כוחו של המכשיר הוא קריטי. זה חייב להיות מאוזן: טכניקה חלשה לא "תשלוף" את המשימה, וטכניקה חזקה מדי תבזבז משאבים.

קביעת האינדיקטור הנדרש מסייעת לקחת בחשבון את מקדם הזרם ההתחלתי, כמו גם את חלוקת המכשירים לחשובים ולא חשובים במיוחד (אין צורך להוסיף שואבי אבק, מכונות כביסה, מגהצים, תנורי מיקרוגל).

גם מספר השלבים רלוונטי מאוד.ניתן להפעיל רק מכשירים חד פאזיים ממחולל חד פאזי. עם זאת, לשימוש ביתי ופרברי, זה לא חשוב מדי. יש לקחת מודלים תלת פאזיים לאבזור אתרי בנייה, מפעלים תעשייתיים וסדנאותיהם האישיות. חשוב: הם מעניקים לא יותר מ -1/3 מההספק לכל שלב.

היבט חשוב נוסף הוא הדלק המשמש .דגם הבנזין יאפשר לכם לספק זרם לבית במקרה של כשלים תקופתיים. מכשירים אלה הם קומפקטיים, קלים יחסית ובעלי רעש מועט. הם משמשים באופן פעיל על ידי חברות מסחריות קטנות - הן בייצור והן במסחר. שינויי דיזל יקרים, עושים הרבה רעש, אבל הם מוציאים הרבה זרם ויכולים לעבוד לאורך זמן ללא הפרעה. דגמים הם בעלי ערך במקום שבו חסרות רשתות חשמל כמעמד.

גרסאות דלק כפול יהיו חסכוניות ורב תכליתיות יותר מאחרות. בדרך כלל הם פועלים על בנזין וגז, וההחלפה קלה.

גז נוזלי בלון זול משמעותית מבנזין .מצב זה יתרון אפילו יותר כאשר הוא מחובר לכביש מהיר. מכשירים אסינכרוניים מיועדים לאספקת חשמל באוויר הפתוח, יש להשתמש בהם גם לחדרים לחים במיוחד.

עם זאת, הבעיה היא כי גנרטורים ללא מברשות אינם יודעים כיצד לספק זרם באיכות גבוהה ללא גל סינוס אופטימלי. מכשירי חשמל ביתיים ומחשבים מופעלים בצורה הטובה ביותר על ידי מכשירים סינכרוניים. אפילו רגישות לנזקי אבק מוצדקת על ידי הפרמטרים היציבים ומאפייני הזרם הגבוהים. אלטרנטור עם פצע נחושת יקר יותר, אך הוא מוליך חום הרבה יותר טוב ויש לו תפוקת הספק מעולה. בנוסף, עליך לשים לב ל:

• הנוכחות של מערכת AVR (בלעדיה, נחשולי מתח יכולים לשבור טלפונים, טאבלטים ומחשבים ניידים);
• סוג המתנע ידני או חשמלי;
• נוכחות של אפשרות להתחיל אוטומטית (ולעתים לעצור);
• מארז סגור או פתוח (האפשרות הראשונה יציבה ואמינה יותר, אך היא יכולה להתחמם יתר על המידה);
• ספירה לאחור של שעות המנוע (המאפשר תחזוקה בזמן);
• צריכת דלק;
• ביקורות;
• יכולות השירות של הספק.