Gjenerator- një pajisje që konverton energjinë lloje të ndryshme në elektrike. Gjeneratorët prodhojnë elektricitet. Shembuj të gjeneratorëve: qeliza galvanike, makina elektrostatike, Panele diellore etj Në varësi të karakteristikave përdoren gjeneratorë lloje të ndryshme.

Për shembull, duke përdorur makina elektrostatike, mund të krijoni një tension shumë të lartë, por rryma do të jetë shumë e vogël. Dhe me ndihmën e qelizave galvanike mund të krijoni një forcë të pranueshme aktuale, por ato mund të funksionojnë vetëm për një kohë të shkurtër.

Struktura e gjeneratorit

Konsideroni një gjenerator elektromekanik me induksion rrymë alternative. Ka shumë gjeneratorë të këtij lloji, por secili prej tyre ka pjesë të përbashkëta bazë.

• E përhershme ose elektromagnet. Krijon një fushë magnetike.
• Dredha-dredha.

Një EMF e alternuar induktohet në të. Amplituda e EMF induktohet në çdo kthesë të mbështjelljes. Meqenëse kthesat janë të lidhura në seri, vlerat e EMF do të shtohen. EMF në kornizë do të jetë proporcionale me numrin e kthesave në mbështjellje. Për marrjen me rëndësi të madhe

Fluksi magnetik në gjeneratorë është bërë nga një sistem i veçantë me dy bërthama.

Në brazda të njërës bërthamë ka mbështjellje që krijojnë një fushë magnetike, dhe në brazda të tjetrës, mbështjellje në të cilat induktohet një emf. Një nga bërthamat rrotullohet, quhet rotor. E dyta është e palëvizshme dhe quhet stator. Ata përpiqen të bëjnë sa më të vogël hendekun midis bërthamave në mënyrë që të rrisin fluksin e vektorit të induksionit magnetik.

Figura tregon një model të një gjeneratori të thjeshtë.

Parimi i funksionimit të gjeneratorit Në gjenerator, modeli i të cilit është paraqitur në figurë, krijohet një fushë magnetike magnet i përhershëm , dhe korniza e telit rrotullohet brenda saj. Në parim, ju mund ta lini kornizën të palëvizshme dhe të rrotulloni magnetin. Nga.

asgjë nuk do të ndryshonte

Prandaj, është më i përshtatshëm për të furnizuar rrymën në rotor dhe për të hequr rrymën nga statori. Në gjeneratorët me fuqi të ulët, për të krijuar fushë magnetike Ata përdorin një magnet të përhershëm rrotullues, atëherë nuk është e nevojshme të furnizoni fare rrymë në rotor. Dhe nuk keni nevojë të përdorni furça dhe unaza.

Kur rotori rrotullohet, një emf shfaqet në mbështjelljet e statorit. Kjo ndodh sepse ndodh një vorbull fushe elektrike. Gjeneratorët modernë janë makina shumë të mëdha. Për më tepër, me përmasa të tilla (disa metra), disa nga pjesët e brendshme më të rëndësishme janë prodhuar me saktësi milimetrike.

Transformatorët

Gjeneratorët që ndodhen në termocentrale prodhojnë një EMF shumë të fuqishëm. Në praktikë, një tension i tillë nevojitet rrallë. Prandaj, një tension i tillë duhet të konvertohet.

Pajisjet e quajtura transformatorë përdoren për konvertimin e tensionit. Transformatorët ose mund të rrisin tensionin ose ta ulin atë. Ka edhe transformatorë stabilizues që nuk e rrisin apo ulin tensionin.

Konsideroni modelin e transformatorit në figurën e mëposhtme.

Simboli i transformatorit:

Projektimi dhe funksionimi i transformatorit

Transformatori përbëhet nga dy mbështjellje me mbështjellje teli. Këto mbështjellje vendosen në një bërthamë çeliku. Bërthama nuk është monolit, por është mbledhur nga pllaka të holla.

Një nga mbështjelljet quhet primare. Tensioni i alternuar që vjen nga gjeneratori dhe që duhet të konvertohet është i lidhur me këtë mbështjellje. Dredha tjetër quhet mbështjellje dytësore. Një ngarkesë është e lidhur me të. Ngarkesa janë të gjitha pajisjet dhe pajisjet që konsumojnë energji.

Figura e mëposhtme tregon simbol transformator.

Foto

Funksionimi i një transformatori bazohet në fenomenin induksioni elektromagnetik. Kur rryma alternative kalon nëpër mbështjelljen parësore, në bërthamë krijohet një fluks magnetik i alternuar. Dhe meqenëse bërthama është e zakonshme, fluksi magnetik shkakton një rrymë në spiralen tjetër.

Dredha-dredha kryesore e transformatorit ka N 1 rrotullime, emf total i induktuar i tij është i barabartë me e 1 = N 1 e, ku e është vlera e menjëhershme e emf-së së induktuar në të gjitha kthesat. e është e njëjtë për të gjitha kthesat e të dy bobinave.

Dredha-dredha dytësore ka kthesa N 2. EMF e 2 = N 2 e është induktuar në të.

Prandaj: e 1 / e 2 = N 1 / N 2.

Ne e neglizhojmë rezistencën e mbështjelljes. Rrjedhimisht, vlerat e emf dhe tensionit të induktuar do të jenë afërsisht të barabarta në madhësi: |u 1 |≈|e 1 |.

Kur qarku i mbështjelljes dytësore është i hapur, në të nuk rrjedh rrymë, prandaj: |u 2 |=|e 2 |.

Vlerat e menjëhershme të EMF e 1, e 2 luhaten në një fazë. Raporti i tyre mund të zëvendësohet nga raporti i vlerave të emf-it efektiv: E 1 dhe E 2 . Dhe ne zëvendësojmë raportin e vlerave të tensionit të menjëhershëm me vlera efektive të tensionit. Ne marrim:

E 1 /E 2 ≈U 1 /U 2 ≈N 1 / N 2 = K

K – koeficienti i transformimit. Në K>0 transformatori rrit tensionin kur K<0 – transformatori ul tensionin. Nëse një ngarkesë lidhet me skajet e mbështjelljes dytësore, në qarkun e dytë do të shfaqet një rrymë alternative, e cila do të shkaktojë shfaqjen e një fluksi tjetër magnetik në bërthamë.

Ky fluks magnetik do të zvogëlojë ndryshimin në fluksin magnetik të bërthamës. Për i ngarkuar transformator, formula e mëposhtme do të jetë e vlefshme: U 1 /U 2 ≈ I 2 /I 1.

Kjo do të thotë, kur voltazhi rritet disa herë, ne do të zvogëlojmë rrymën me të njëjtën sasi.

Sot të gjithë jemi të njohur me gjeneratorët elektrikë shtëpiake. Në varësi të karburantit të konsumuar, qëllimit dhe llojit të motorit të përdorur, këto mund të jenë gjeneratorë elektrikë me benzinë, gaz, naftë dhe madje edhe me erë. Këto pajisje janë bërë pjesë e jetës sonë dhe ne jemi mësuar t'i përdorim në fshat dhe në udhëtime kampe, në kantiere dhe në garazh. Shumë lloje të gjeneratorëve dhe pajisjeve elektrike e bëjnë punën për ne. Gjeneratorët portativë elektrikë të dorës janë të integruar në elektrik dore, panele diellore fuqizojnë instrumente dhe sensorë në distancë, satelitë hapësinorë dhe pajisje për alpinizëm. Por nuk ishte gjithmonë kështu. Fillimi i shekullit të 19-të shpërtheu me një seri të tërë zbulimesh në lidhje me elektricitetin dhe magnetizmin.

Pas zbulimit dhe studimit të induksionit elektromagnetik dhe llogaritjeve të kryera, u bë e qartë se ishte e mundur të krijohej një gjenerator elektrik që mund të kthente energjinë mekanike në energji elektrike. Për të marrë rrymë në një spirale teli të mbyllur, është e nevojshme të ndryshoni fluksin e induksionit që kalon nëpër të. Kjo mund të bëhet në dy mënyra: ose lëvizni magnetin në lidhje me spiralen e telit, ose lëvizni spiralen e telit në lidhje me magnetin.

Gjeneratori i parë i rrymës elektrike magnetike i bërë në shtëpi, i ndërtuar në 1832, ishte një instalim shumë i thjeshtë. Shikoni vizatimin e tij: shihni se EMF në mbështjelljet e mbështjelljeve të tij ishte ngacmuar nga rrotullimi i një magneti patkua. Rryma e krijuar nga një makinë e tillë nuk ishte si rryma nga një qelizë galvanike - dukej se nxitonte nga njëra anë në tjetrën, duke ndryshuar herë pas here drejtimin e saj. Kjo rrymë quhej alternative, në ndryshim nga rrymë e vazhdueshme prodhuar nga një qelizë galvanike.

Instalimi i një gjeneratori tjetër elektrik dukej ndryshe: një kornizë përcjellëse rrotullohej midis poleve të palëvizshme të një magneti. Skajet e tij ishin të lidhura me dy unaza në boshtin e rrotullimit të kornizës, dhe një qark elektrik u lidh me unazat duke përdorur kontakte rrëshqitëse. Në kontaktet e unazave, u shfaq "plus" ose "minus", që nënkuptonte gjenerimin e një ndryshoreje EMF.

Fakti që rryma ishte e alternuar u konsiderua si një disavantazh dhe ata filluan të kërkonin një mënyrë për ta rregulluar atë. Për ta bërë këtë, ata iu drejtuan të ashtuquajturit ndërprerës. Në makinën e dytë, për shembull, të dy skajet e kornizës ishin të lidhura me një unazë, e cila ishte prerë në gjysmë, dhe secila gjysmë ishte e izoluar me një shtresë të substancës jopërçuese. Një kontakt rrëshqitës preku vetëm fundin e kornizës rrotulluese mbi të cilën kishte një "plus", dhe kontakti i dytë u mbyll në "minus". Por megjithëse rryma në qark u bë konstante në drejtim, madhësia e saj ndryshonte me çdo gjysmë kthese të kornizës.

Për të shmangur ndryshimet e papritura në vlerën aktuale, numri i kornizave u rrit. Skajet e tyre ishin të lidhura me seksione diametralisht të kundërta të unazës së kolektorit të prerë të gjeneratorit elektrik. Rryma nga një gjenerator i tillë magnetik është sa më i ngjashëm me një konstant, aq më shumë korniza ka në kazanin rrotullues - rotor (magnetët e palëvizshëm në një makinë të tillë quhen stator).

Gjeneratorët elektrikë DC dhe AC janë shumë të ngjashëm në dizajn me motorët elektrikë. Për më tepër, nëse rrotulloni armaturën e një motori elektrik DC, një ndryshim potencial shfaqet në mbështjelljet e tij - motori fillon të prodhojë rrymë elektrike, duke u bërë një gjenerator elektrik. Megjithatë, për arsye teknike, gjeneratorët e rrymës elektrike janë ndërtuar disi ndryshe nga motorët elektrikë.

Le të marrim, për shembull, një gjenerator AC në një termocentral të madh.

Statori i tij ka një dredha-dredha brenda, në të cilën lind një rrymë elektrike. Rotori është një cilindër me dy pole magnetike: veri dhe jug. Nëse magnetizoni rotorin duke kaluar rrymë direkte nga një burim i jashtëm në mbështjelljet e poleve, dhe më pas filloni ta rrotulloni atë, rryma alternative do të shfaqet në mbështjelljen e statorit.

Një gjenerator i veçantë i vogël DC zakonisht përdoret për të ngacmuar dhe përdorur rotorin. Ky gjenerator elektrik vendoset direkt në boshtin e rotorit. Ekziston një mundësi tjetër e projektimit - në vend të një gjeneratori ngacmues, funksionon një ndreqës i rrymës gjysmëpërçuese. Ai merr një pjesë të parëndësishme të fuqisë së vetë gjeneratorit elektrik, korrigjon rrymën alternative dhe me rrymën që rezulton fuqizon mbështjelljen e rotorit.

Vendi ynë ka miratuar një standard të frekuencës së rrymës alternative prej 50 ciklesh në sekondë - 50 Hz. Kjo do të thotë që brenda një sekonde rryma duhet të rrjedhë 50 herë në një drejtim dhe 50 herë në tjetrën. Prandaj, rotori duhet të bëjë saktësisht 50 rrotullime në sekondë, ose 3000 rrotullime në minutë. Gjeneratorët elektrikë të stacioneve termike funksionojnë me këtë shpejtësi: ata drejtohen nga njësi turbinash me gaz të projektuara posaçërisht për këtë shpejtësi.

Kjo ndodh aq shpesh sa në një gjenerator elektrik në një termocentral, ku shpejtësia e rrotullimit të njësisë së turbinës me gaz është 3000 rpm. Kështu, këtu ruhet frekuenca prej 50 periodash.

Thjesht për kompleksin – Gjeneratorë elektrikë për prodhimin e energjisë elektrike

• Galeria e imazheve, fotove, fotografive.
• Gjeneratorët elektrikë - bazat, mundësitë, perspektivat, zhvillimi.
• Fakte interesante, informacione të dobishme.
• Green News – Gjeneratorët Elektrikë.
• Lidhje me materialet dhe burimet – Gjeneratorët elektrikë për prodhimin e energjisë elektrike.

>> Gjenerata energji elektrike

Kapitulli 5. PRODHIMI, TRANSMETIMI DHE PËRDORIMI I ENERGJISË ELEKTRIKE

Energjia Elektrike ka përparësi të pamohueshme mbi të gjitha llojet e tjera të energjisë. Mund të transmetohet me tel në distanca të mëdha me humbje relativisht të ulëta dhe të shpërndahet në mënyrë të përshtatshme midis konsumatorëve. Gjëja kryesore është se kjo energji me ndihmën është e mjaftueshme pajisje të thjeshta lehtë për t'u shndërruar në çdo formë tjetër: mekanike, të brendshme (ngrohja e trupave), energjia e dritës, etj.

Rryma alternative, ndryshe nga rryma direkte, ka avantazhin që tensioni dhe rryma mund të konvertohen (transformohen) brenda një diapazoni shumë të gjerë pa pothuajse asnjë humbje energjie. Transformime të tilla janë të nevojshme në shumë pajisje elektrike dhe radio inxhinierike. Por transformimi i tensionit dhe rrymës është veçanërisht i nevojshëm kur transmetohet energjia elektrike në distanca të gjata.

§ 37 GJENERIMI I ENERGJISË ELEKTRIKE

Rryma elektrike gjenerohet në gjeneratorë- pajisje që konvertojnë energjinë e një lloji ose një tjetër në energji elektrike. Gjeneratorët përfshijnë qelizat galvanike, makinat elektrostatike, termopilat 1, panelet diellore, etj. Po eksplorohen mundësitë e krijimit të llojeve thelbësisht të reja të gjeneratorëve.

1 Termopilet përdorin vetinë e dy kontakteve të materialeve të ndryshme për të krijuar një emf për shkak të ndryshimit të temperaturës midis kontakteve.

Për shembull, të ashtuquajturat qelizat e karburantit, në të cilën energjia e çliruar si rezultat i reaksionit të hidrogjenit me oksigjenin shndërrohet drejtpërdrejt në energji elektrike.

Shtrirja e zbatimit të secilit prej llojeve të listuara të gjeneratorëve të energjisë elektrike përcaktohet nga karakteristikat e tyre. Kështu, makinat elektrostatike krijojnë një diferencë të lartë potenciale, por nuk janë të afta të krijojnë ndonjë ndryshim domethënës në qark. amperazhi. Qelizat galvanike mund të prodhojnë një rrymë të madhe, por kohëzgjatja e veprimit të tyre është e shkurtër.

Roli kryesor në kohën tonë luhet nga gjeneratorët e rrymës alternative me induksion elektromekanik. Në këta gjeneratorë, energjia mekanike shndërrohet në energji elektrike. Veprimi i tyre bazohet në fenomenin e induksionit elektromagnetik. Gjeneratorë të tillë kanë një dizajn relativisht të thjeshtë dhe bëjnë të mundur marrjen e rrymave të mëdha me një tension mjaft të lartë.

Në të ardhmen, kur flasim për gjeneratorë, do të nënkuptojmë gjeneratorë elektromekanikë me induksion.

Alternator. Parimi i funksionimit të një gjeneratori të rrymës alternative është diskutuar tashmë në § 31.

Sot ekzistojnë shumë lloje të ndryshme të gjeneratorëve me induksion. Por të gjithë përbëhen nga të njëjtat pjesë themelore. Ky është, së pari, një elektromagnet ose magnet i përhershëm që krijon një fushë magnetike dhe, së dyti, një dredha-dredha në të cilën induktohet një EMF alternative (në modelin e konsideruar të gjeneratorit kjo është një kornizë rrotulluese). Meqenëse emf-ja e induktuar në kthesat e lidhura me seri shtohet, amplituda e emf-së induksioni në kornizë është proporcionale me numrin e kthesave të saj. Është gjithashtu proporcionale me amplituda e fluksit magnetik të alternuar (Ф m = BS) në çdo kthesë (shih § 31).

Për të marrë një fluks të madh magnetik, gjeneratorët përdorin një sistem të veçantë magnetik të përbërë nga dy bërthama të bëra prej çeliku elektrik. Dredha-dredha që krijojnë një fushë magnetike

janë të vendosura në vrimat e njërës prej bërthamave, dhe mbështjelljet në të cilat induktohet EMF janë në vrimat e tjetrës. Njëra nga bërthamat (zakonisht e brendshme) së bashku me mbështjelljen rrotullohet rreth një boshti horizontal ose vertikal. Kjo është arsyeja pse quhet rotor. Bërthama e palëvizshme me mbështjellje quhet stator. Hendeku midis bërthamave të statorit dhe rotorit bëhet sa më i vogël që të jetë e mundur për të rritur fluksin e vektorit të induksionit magnetik.

Në modelin e gjeneratorit të paraqitur në figurën 5.1, një kornizë teli rrotullohet, e cila është një rotor (pa një bërthamë hekuri). Një fushë magnetike krijon një magnet të palëvizshëm të përhershëm. Sigurisht, ju mund të bëni të kundërtën: rrotulloni magnetin dhe lini kornizën të palëvizur.

Në të mëdha gjeneratorë industrialëËshtë elektromagneti, i cili është rotori, që rrotullohet dhe mbështjelljet në të cilat induktohet EMF vendosen në bazën e statorit dhe mbeten të palëvizshme. Fakti është se rryma duhet të furnizohet në rotor ose të hiqet nga mbështjellja e rotorit në një qark të jashtëm duke përdorur kontakte rrëshqitëse. Për ta bërë këtë, rotori është i pajisur me unaza rrëshqitëse të bashkangjitura në skajet e mbështjelljes së tij (Fig. 5.2). Pllakat e fiksuara - furçat - shtypen kundër unazave dhe lidhin mbështjelljen e rotorit me qarkun e jashtëm. Forca aktuale në mbështjelljet e elektromagnetit që krijojnë fushën magnetike është e konsiderueshme më pak forcë rryma e furnizuar nga gjeneratori në qarkun e jashtëm. Prandaj, është më e përshtatshme të hiqni rrymën e gjeneruar nga mbështjelljet e palëvizshme, dhe përmes kontakteve rrëshqitëse të furnizoni një rrymë relativisht të dobët elektromagnetit rrotullues. Kjo rrymë gjenerohet nga një gjenerator i veçantë i rrymës direkte (ngacmues) i vendosur në të njëjtin bosht.

Në gjeneratorët me fuqi të ulët, fusha magnetike krijohet nga një magnet i përhershëm rrotullues. Në këtë rast, unazat dhe furçat nuk nevojiten fare.

Shfaqja e EMF në mbështjelljet e palëvizshme të statorit shpjegohet me shfaqjen e një vorbulle në to fushe elektrike, i krijuar nga një ndryshim në fluksin magnetik kur rotori rrotullohet.

Përmbajtja e mësimit shënimet e mësimit mbështetja e prezantimit të mësimit në kuadër të metodave të përshpejtimit teknologjitë interaktive Praktikoni detyra dhe ushtrime punëtori për vetëtestim, trajnime, raste, kërkime pyetje diskutimi për detyra shtëpie pyetje retorike nga nxënësit Ilustrime audio, videoklipe dhe multimedia fotografi, foto, grafika, tabela, diagrame, humor, anekdota, shaka, komike, shëmbëlltyra, thënie, fjalëkryqe, citate Shtesa abstrakte artikuj truke për krevat kureshtarë tekste mësimore fjalor termash bazë dhe plotësues të tjera Përmirësimi i teksteve dhe mësimevekorrigjimi i gabimeve në tekstin shkollor përditësimi i një fragmenti në një tekst shkollor, elemente të inovacionit në mësim, zëvendësimi i njohurive të vjetruara me të reja Vetëm për mësuesit leksione perfekte plani kalendar për vitin udhëzime programet e diskutimit Mësime të integruara