Generatorius (alternatorius) – apibrėžimas, veikimo principas
Sužinokite, kas yra generatorius (alternatorius) ir kaip jis veikia: mechaninės energijos pavertimas kintamąja elektra, automobilių alternatorių ir turboalternatorių principai.
Generatorius (dažnai vadinamas alternatoriumi) – tai įrenginys, kuris mechaninę energiją paverčia elektros energija kintamosios srovės pavidalu. Tokių įrenginių pavyzdžių galima rasti kiekviename automobilyje, taip pat pramonėje, jėgainėse ir mažose savarankiškose elektros tiekimo sistemose.
Veikimo principas
Pagrindinis principas – elektromagnetinė indukcija (Faradėjaus dėsnis): kintantis magnetinis laukas sukelia įtampą laidininke. Daugumoje alternatorių maginetinis laukas yra besisukantis, o laidininkai (statoriaus vyniojimas, dažnai vadinamas inkaru) stovi nejudėdami. Besisukantis magnetinis laukas praeina pro statoriaus vyniojimus ir juose indukuoja kintamąją srovę.
Tipiškas alternatorius turi dvi pagrindines dalis:
- Rotoras – besisukanti dalis, kuri sukuria magnetinį lauką (gali būti su nuolatiniu magnetu arba su vyniojimu, įkaitinamu paduodant nuolatinę srovę).
- Statorius (inkaras) – nejudanti dalis su vyniojimais, kuriuose indukuojama kintamoji įtampa.
Automobiliuose alternatorius paprastai gamina kintamąją srovę, kuri vėliau lyginama diodų tilto pagalba į nuolatinę srovę, reikalingą akumuliatoriui ir automobilio elektros įrangai.
Alternatorių tipai
- Rotoras su nuolatiniu magnetu – tokie įrenginiai, kai nuolatinis magnetas sukuria lauką; tokį alternatorių kartais vadina magnetu (angl. magneto). Paprasti, kompaktiški ir be eksitacijos šaltinio, bet ribotos galios.
- Eksituojami alternatoriai – rotorui magnetiniam laukui sukurti naudojama DC įtampa; eksitacija gali būti perduodama per šepetėlius ir žiedus arba naudojant bešepetėlę sistemą su papildomu eksitacijos generatoriumi.
- Turboalternatoriai – didelės galios generatoriai, naudojami jėgainėse, kurias suka garo turbinos ar kiti didelės galios varikliai.
- Synchronous ir asynchronous (indukciniai) generatoriai – sinchroniniai generuoja sinchroninę kintamąją įtampą, o indukciniai (mažiau paplitę kaip pagrindiniai energijos šaltiniai) reikalauja apkrovos ir dažnai naudojami rekuperacijos ar specialiose taikytuvėse.
Elektros išėjimo apdorojimas automobiliuose
Automobilio alternatorius dažniausiai gamina kintamąją srovę. Kadangi akumuliatorius ir dauguma automobilio įrenginių naudoja nuolatinę srovę, alternatoriaus įtampa yra:
- lyginta diodų tiltu (tiesinimas į nuolatinę srovę);
- stabilizuojama per įtampos reguliatorių, kad neperkrautų akumuliatoriaus ir apsaugotų elektroniką.
Techniniai parametrai ir ryšys su greičiu
Alternatoriaus išėjimo dažnis ir amplitudė priklauso nuo rotoriaus sukimosi greičio bei polių skaičiaus. Daugelyje automobilių, kur variklis sukasi greitai, naudojami keli poliai, kad gauti tinkamą dažnį ir įtampą esamuose variklio sūkiuose.
Dažni gedimai ir priežiūra
- Diržo nusidėvėjimas – serpantininis arba kitas diržas gali slysti ar nutrūkti; tikrinti įtempimą ir būklę.
- Šepetėlių ir žiedų dilimas – esant eksitacijai per šepetėlius, jie laikui bėgant nusidėvi.
- Guolių gedimai – besisukančios dalies guoliai gali skleisti triukšmą ar užstrigti.
- Diodų tilto ar lygintuvo problemos – sugedus diodams, gali atsirasti netinkama įkrova ar kintamosios komponentės pratekėjimas į grandinę.
- Įtampos reguliatoriaus gedimai – per didelė arba per maža įtampa akumuliatoriuje.
Priežiūros patarimai
- Reguliariai tikrinti diržo būklę ir įtempimą.
- Patikrinti elektros jungtis, pažeidimus ir koroziją ant kontaktų.
- Klausytis neįprasto garso iš alternatoriaus zona – tai gali reikšti guolių problemą.
- Jei įmanoma, tikrinti įkrovos įtampą multimetru: stovint varikliui, idealus intervalas dažnai būna apie 13,8–14,6 V (priklausomai nuo transporto priemonės specifikacijos).
Saugumo pastabos
Prieš atlikdami darbus su alternatoriumi, atjunkite akumuliatoriaus neigiamą gnybtą, ypač kai dirbate su laidais ar elektroniniais moduliais. Dideliuose generatoriuose gali būti aukšta įtampa ir pavojingos rotacijos dalys – darbą turėtų atlikti kvalifikuotas specialistas.
Iš esmės, kintamosios srovės elektros generatorius apima plačią įrenginių klasę: nuo mažų magneto tipo alternatorių iki didelių turbinų varomų turboalternatorių. Konkreti konstrukcija, eksitacijos būdas ir papildomos įrangos dalys parenkamos pagal reikalingą galią ir taikymą.
XX a. pradžioje Budapešte pagamintas kintamosios srovės generatorius
Istorija
Kintamosios srovės generavimo sistemos buvo žinomos nuo tada, kai buvo atrasta elektros srovės magnetinė indukcija. Ankstyvąsias mašinas sukūrė tokie pionieriai kaip Maiklas Faradėjus (Michael Faraday) ir Ipolitas Piksijus (Hippolyte Pixii).
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra kintamosios srovės generatoriai?
A: Alternioras yra generatorius, kuris mechaninę energiją keičia į elektros energiją kintamosios srovės pavidalu.
K: Ar kiekviename automobilyje yra generatoriaus?
A: Taip, jis yra kiekviename automobilyje, išskyrus senesnius automobilius, kuriuose naudojamas nuolatinės srovės generatorius.
K: Kaip veikia dauguma generatorių?
A.: Dauguma generatorių naudoja besisukantį magnetinį lauką su nejudančia inkaruote. Varža reaguoja į besisukantį lauką ir praleidžia sukimosi sukeltą srovę.
K: Ar bet kuris kintamosios srovės elektros generatorius gali būti vadinamas generatoriumi?
A: Iš esmės bet kuris kintamosios srovės elektros generatorius gali būti vadinamas generatoriumi, tačiau paprastai šiuo terminu vadinamos mažos besisukančios mašinos, kurias suka automobilių ir kiti vidaus degimo varikliai.
K: Kas yra magneto, palyginti su generatoriumi?
A: Alternatorius, kurio magnetiniam laukui naudojamas nuolatinis magnetas, vadinamas magneto.
K: Kaip vadinami garo turbinomis varomų elektrinių generatoriai?
A: Garo turbinomis varomose elektrinėse naudojami generatoriai vadinami turboalternatoriais.
K: Ar turboalternatoriai yra tokie patys kaip įprasti generatoriai?
A.: Turboalternatoriai yra viena iš generatorių rūšių, tačiau jie konkrečiai vadinami generatoriais, naudojamais garo turbinomis varomose elektrinėse.
Ieškoti