Cos'è un generatore elettrico e il suo funzionamento

Il generatore elettrico è stato inventato prima che si scoprisse la correlazione tra elettricità e magnetismo. Questi generatori utilizzano principi elettrostatici per operare con l'ausilio di piastre, cinghie mobili caricate elettricamente e dischi per trasportare la carica verso un elettrodo ad alto potenziale. I generatori utilizzano due meccanismi per generare la carica come l'effetto triboelettrico altrimenti induzione elettrostatica. Quindi, genera bassa corrente e tensione molto alta a causa della complessità delle macchine isolanti e della loro inefficienza. Le potenze nominali dei generatori elettrostatici sono basse, quindi non sono mai state utilizzate per la generazione di energia elettrica. Le applicazioni pratiche di questo generatore consistono nel fornire alimentazione ai tubi a raggi X e agli acceleratori di particelle atomiche.

Cos'è un generatore elettrico?

Un nome alternativo di un generatore elettrico è una dinamo per la trasmissione e la distribuzione di energia su linee elettriche per diverse applicazioni come domestiche, industriali, commerciali, ecc. Questi sono applicabili anche in aerei, automobili, treni, navi per la generazione di energia elettrica . Per un generatore elettrico, la potenza meccanica può essere ottenuta attraverso un albero rotante che è equivalente alla coppia dell'albero che viene moltiplicata utilizzando la velocità angolare o rotazionale.

L'energia meccanica può essere ottenuta attraverso diverse fonti come turbine idrauliche a cascate / dighe, turbine a vapore, turbine a gas e turbine eoliche, dove il vapore può essere generato attraverso il calore dall'accensione di combustibili fossili altrimenti dalla fissione nucleare. Le turbine a gas possono bruciare il gas direttamente all'interno della turbina, altrimenti motori diesel e benzina. La struttura del generatore e la sua velocità possono cambiare in base alle caratteristiche del motore primo meccanico.

Un generatore è una macchina che converte l'energia meccanica in energia elettrica. Funziona in base al principio della legge di Faraday dell'induzione elettromagnetica. La legge di Faradays afferma che ogni volta che un conduttore viene posto in un campo magnetico variabile, EMF viene indotto e questo EMF indotto è uguale alla velocità di variazione dei collegamenti di flusso. Questo EMF può essere generato quando c'è una variazione di spazio relativo o di tempo relativo tra il conduttore e il campo magnetico. Quindi gli elementi importanti di un generatore sono:

• Campo magnetico
• Il movimento del conduttore in un campo magnetico

Caratteristiche

Il principale caratteristiche dei generatori elettrici include il seguente.

Energia

La capacità di uscita di potenza di un generatore elettrico è ampia. Selezionando un generatore ideale, i requisiti di potenza alta e bassa possono essere facilmente soddisfatti attraverso la stessa potenza di uscita.

Carburante

Diverse opzioni di carburante come benzina, diesel, GPL, gas naturale sono accessibili per i generatori elettrici.

Portabilità

I generatori elettrici sono portatili perché progettati con maniglie e ruote. Quindi, possono essere facilmente spostati da una posizione all'altra.

Rumore

Alcuni generatori includono la tecnologia di riduzione del rumore in modo che l'inquinamento acustico possa essere ridotto.

Costruzione del generatore elettrico

La costruzione di un generatore elettrico può essere eseguita utilizzando diverse parti come alternatore, sistema di alimentazione, regolatore di tensione, sistema di raffreddamento e scarico, sistema di lubrificazione, caricabatteria, pannello di controllo, telaio o gruppo principale.

Alternatore

La conversione di energia che si verifica in un generatore è nota come alternatore. Ciò include sia le parti fisse che quelle mobili che lavorano insieme per generare il campo elettromagnetico e il flusso di elettroni per generare elettricità.

Sistema di alimentazione carburante

Il sistema di alimentazione del generatore viene utilizzato per generare l'energia richiesta. Questo sistema comprende una pompa del carburante, un serbatoio del carburante, un tubo di ritorno e un tubo utilizzato per collegare il motore e il serbatoio. Un filtro del carburante viene utilizzato per eliminare i detriti prima che raggiungano il motore e un iniettore fa fluire il carburante nella camera di combustione.

Motore

La funzione principale del motore è fornire energia elettrica al generatore. La gamma di potenza generata da un generatore può essere decisa attraverso la potenza del motore.

Regolatore di tensione

Questo componente viene utilizzato per controllare la tensione dell'elettricità generata. Se necessario, converte anche l'elettricità CA in CC.

Sistemi di raffreddamento e scarico

Generalmente, i generatori producono molto calore, quindi riducono il calore dal surriscaldamento di una macchina, viene utilizzato il sistema di raffreddamento. Il sistema di scarico viene utilizzato per eliminare i fumi durante il suo funzionamento.

Sistema di lubrificazione

In un generatore, ci sono diverse parti piccole e mobili che sono necessarie per lubrificarle sufficientemente usando olio motore in modo da ottenere un funzionamento regolare e proteggere dall'usura eccessiva. I livelli di lubrificante devono essere controllati frequentemente ogni 8 ore del processo.

Caricabatterie

Le batterie vengono utilizzate principalmente per fornire energia al generatore. È un componente automatico completo utilizzato per assicurarsi che la batteria sia pronta per funzionare una volta necessario, alimentandola utilizzando una tensione di basso livello stabile.

Pannello di controllo

Il pannello di controllo viene utilizzato per controllare ogni caratteristica del generatore durante il funzionamento dall'inizio alla fine. Le unità moderne sono in grado di rilevare quando il generatore si accende / spegne automaticamente.

Telaio / gruppo principale

Il telaio è il corpo del generatore ed è la parte in cui la struttura tiene tutto in posizione.

Funzionamento del generatore elettrico

I generatori sono fondamentalmente bobine di conduttori elettrici, normalmente filo di rame, che è strettamente avvolto su un nucleo metallico ed è montato per girare all'interno di una mostra di grandi magneti. Un conduttore elettrico si muove attraverso un campo magnetico, il magnetismo si interfaccia con gli elettroni nel conduttore per indurre un flusso di corrente elettrica al suo interno.

Generatore elettrico

La bobina del conduttore e il suo nucleo sono chiamati armatura, collegando l'armatura all'albero di una fonte di alimentazione meccanica, ad esempio un motore, il conduttore di rame può ruotare a velocità eccezionalmente aumentata sul campo magnetico.

Il punto in cui l'armatura del generatore inizia a girare per la prima volta, allora c'è un debole campo magnetico nelle scarpe dei poli di ferro. Quando l'armatura gira, inizia ad aumentare la tensione. Parte di questa tensione sta producendo sugli avvolgimenti di campo attraverso il regolatore del generatore. Questa tensione impressionante crea una corrente di avvolgimento più forte, aumenta la forza del campo magnetico.

Il campo espanso produce più tensione nell'armatura. Questo, a sua volta, produce più corrente negli avvolgimenti di campo, con una risultante maggiore tensione di armatura. In questo momento i segni delle scarpe dipendevano dalla direzione del flusso di corrente nell'avvolgimento di campo. I segni opposti faranno scorrere la corrente nella direzione sbagliata.

In che modo il generatore elettrico crea elettricità?

In realtà, i generatori elettrici non creano elettricità invece di crearla, ma cambiano l'energia da meccanica a elettrica o chimica a elettrica. Questa conversione di energia può essere eseguita catturando la potenza del movimento e convertendola in forma elettrica spingendo gli elettroni dalla fonte esterna utilizzando un circuito elettrico. Un generatore elettrico funziona fondamentalmente al contrario del motore.

Alcuni generatori utilizzati presso la diga di Hoover forniranno una grande quantità di energia trasmettendo la potenza creata dalle turbine. I generatori utilizzati in ambito commerciale e residenziale sono di dimensioni molto ridotte ma dipendono da diverse fonti di carburante come gas, diesel e propano per generare energia meccanica.

Questa potenza può essere utilizzata in un circuito per indurre una corrente.
Una volta che questa corrente è stata creata, viene diretta utilizzando fili di rame per alimentare dispositivi esterni, macchine altrimenti interi sistemi elettrici.

I generatori attuali utilizzano il principio dell'induzione elettromagnetica di Michael Faraday perché ha scoperto che una volta che un conduttore ruota all'interno di un campo magnetico, si potrebbero formare cariche elettriche per creare un flusso di corrente. Un generatore elettrico è correlato al modo in cui una pompa dell'acqua forza l'acqua usando un tubo.

Tipi di generatori elettrici

I generatori sono classificati in tipi.

• Generatori AC
• Generatori DC

Generatori AC

Questi sono anche chiamati alternatori. È il mezzo più importante per produrre energia elettrica in molti luoghi poiché oggigiorno tutti i consumatori utilizzano AC. Funziona in base al principio dell'induzione elettromagnetica. Questi sono di due tipi, uno è un generatore a induzione e un altro è un generatore sincrono.

Il generatore a induzione non richiede eccitazione CC separata, controlli del regolatore, controllo della frequenza o regolatore. Questo concetto si verifica quando le bobine del conduttore girano in un campo magnetico azionando una corrente e una tensione. I generatori dovrebbero funzionare a una velocità costante per trasmettere una tensione CA stabile, anche senza carico è accessibile.

Generatore di corrente alternata

I generatori sincroni sono generatori di grandi dimensioni utilizzati principalmente nelle centrali elettriche. Questi possono essere del tipo a campo rotante o del tipo ad armatura rotante. Nel tipo con armatura rotante, l'armatura è sul rotore e il campo è sullo statore. La corrente di armatura del rotore viene presa attraverso gli anelli di contatto e le spazzole. Questi sono limitati a causa delle elevate perdite di vento. Questi sono usati per applicazioni a bassa potenza. Il tipo di alternatore a campo rotante è ampiamente utilizzato a causa della sua elevata capacità di generazione di potenza e dell'assenza di collettori rotanti e spazzole.

Può essere un generatore trifase o bifase. Un alternatore bifase produce due tensioni completamente separate. Ogni tensione può essere considerata come una tensione monofase. Ciascuno è generato da una tensione completamente indipendente dall'altro. L'alternatore trifase ha tre monofase avvolgimenti distanziati in modo tale che la tensione indotta in una qualsiasi fase sia spostata di 120º dalle altre due.

Questi possono essere collegati sia a triangolo che a stella. In Delta Connection ciascuna estremità della bobina è collegata insieme per formare un anello chiuso. Una connessione Delta appare come la lettera greca Delta (Δ). In Wye Connection un'estremità di ciascuna bobina collegata insieme e l'altra estremità di ciascuna bobina lasciata aperta per i collegamenti esterni. Una connessione a stella appare come la lettera Y.

Questi generatori sono confezionati con un motore o una turbina da utilizzare come gruppo elettrogeno e utilizzati in applicazioni come l'estrazione navale, di petrolio e gas, macchinari minerari, centrali eoliche, ecc.

Vantaggi

I vantaggi dei generatori CA includono quanto segue.

• Questi generatori sono generalmente esenti da manutenzione, a causa dell'assenza di spazzole.
• Facilmente salire e scendere attraverso i trasformatori .
• La dimensione del collegamento di trasmissione potrebbe essere più sottile a causa della funzione di incremento
• Dimensioni del generatore relativamente più piccole della macchina CC
• Le perdite sono relativamente inferiori rispetto alla macchina CC
• Questi interruttori del generatore sono relativamente più piccoli degli interruttori CC

Generatori DC

Il generatore DC si trova tipicamente nelle applicazioni off-grid. Questi generatori forniscono un'alimentazione continua direttamente nei dispositivi di accumulo elettrico e nelle reti di alimentazione CC senza nuove apparecchiature. La potenza immagazzinata viene trasportata ai carichi attraverso convertitori cc-ca. I generatori CC potrebbero essere controllati di nuovo a una velocità costante poiché le batterie tendono ad essere stimolanti per recuperare molto più carburante.

Generatore DC

Classificazione dei generatori DC

I generatori DC sono classificati in base al modo in cui il loro campo magnetico si sviluppa nello statore della macchina.

• generatori CC a magneti permanenti
• Generatori DC ad eccitazione separata e
• Generatori DC autoeccitati.

I generatori CC a magneti permanenti non richiedono l'eccitazione del campo esterno perché hanno magneti permanenti per produrre il flusso. Questi sono usati per applicazioni a bassa potenza come le dinamo. I generatori CC ad eccitazione separata richiedono l'eccitazione del campo esterno per produrre il flusso magnetico. Possiamo anche variare l'eccitazione per ottenere una potenza di uscita variabile.

Questi sono utilizzati nelle applicazioni di galvanica ed elettroreffinazione. A causa del magnetismo residuo presente nei poli dello statore, i generatori DC autoeccitati possono essere in grado di produrre il proprio campo magnetico una volta avviato. Questi sono semplici nel design e non è necessario disporre del circuito esterno per variare l'eccitazione del campo. Anche in questo caso questi generatori CC autoeccitati sono classificati in generatori shunt, serie e composti.

Questi sono utilizzati in applicazioni come la ricarica della batteria, la saldatura, le normali applicazioni di illuminazione, ecc.

Vantaggi

I vantaggi di un generatore di corrente continua includono quanto segue.

• Principalmente le macchine in corrente continua hanno un'ampia varietà di caratteristiche di funzionamento che possono essere ottenute selezionando il metodo di eccitazione degli avvolgimenti di campo.
• La tensione di uscita può essere attenuata disponendo regolarmente le bobine attorno all'armatura. Ciò porta a minori fluttuazioni che sono desiderabili per alcune applicazioni stazionarie.
• Nessuna schermatura necessaria per le radiazioni, quindi il costo del cavo sarà inferiore rispetto all'AC.

Altri tipi di generatori elettrici

I generatori sono classificati in diversi tipi come portatili, standby e inverter.

Generatore portatile

Questi sono estremamente utilizzati in diverse applicazioni e sono disponibili in diverse configurazioni modificando la potenza. Questi sono utili nei normali disastri una volta danneggiati dalla rete elettrica. Sono utilizzati in esercizi commerciali residenziali e più piccoli come negozi, punti vendita al dettaglio, nel campo delle costruzioni per fornire energia a strumenti più piccoli, matrimoni all'aperto, campeggi, eventi all'aperto e per fornire alimentazione a dispositivi agricoli come pozzi trivellati altrimenti sistemi di irrigazione a goccia.

Questo tipo di generatore è alimentato da gasolio altrimenti gas per fornire energia elettrica a breve termine. Le caratteristiche principali del generatore portatile sono

• Conduce elettricità usando un motore a combustione.
• Questo può collegarsi a diversi strumenti altrimenti apparecchi attraverso le sue prese.
• Può essere collegato a sottopannelli.
• È utilizzato in aree remote.
• Utilizza meno energia per far funzionare il congelatore, la TV e il frigorifero.
• La velocità del motore dovrebbe essere a 3600 rpm per rendere la corrente tipica con una frequenza di 60Hz di corrente.
• La velocità del motore può essere controllata tramite l'operatore
• Fornisce alimentazione alle luci e agli strumenti

Generatore di inverter

Questo tipo di generatore utilizza un motore collegandolo a un alternatore per generare corrente alternata e utilizza anche un raddrizzatore per modificare l'alimentazione CA in CC. Questi sono utilizzati in frigoriferi, condizionatori d'aria, automobili per barche che richiedono i valori di frequenza specifica e tensione. Questi sono disponibili in meno pesante e solido. Le caratteristiche di questo generatore includono principalmente quanto segue.

• Dipende dai magneti moderni.
• Utilizza circuiti elettronici superiori.
• Utilizza 3 fasi per generare elettricità.
• Mantiene un'alimentazione di corrente stabile a un dispositivo.
• È efficiente dal punto di vista energetico perché la velocità di un motore si adatterà in base alla potenza richiesta.
• Quando viene utilizzato con il dispositivo appropriato, la sua corrente alternata può essere fissata a qualsiasi tensione e frequenza.
• Questi sono leggeri e utilizzati in auto, barca, ecc.

Generatore di standby

Questo è un tipo di sistema elettrico, utilizzato per funzionare tramite un interruttore di trasferimento automatico che fornisce un segnale per alimentare un dispositivo in mancanza di alimentazione. Le migliori caratteristiche di un generatore di riserva includono quanto segue.

• L'operazione di questo può essere eseguita automaticamente
• Viene utilizzato nei sistemi di sicurezza per illuminazione in standby, ascensori, apparecchiature di supporto vitale, sistemi medici e antincendio.
• Fornisce una protezione dell'alimentazione stabile
• Controlla costantemente l'alimentazione di rete
• Ogni settimana esegue automaticamente gli autotest per verificare che risponda correttamente o meno alla perdita di potenza.
• Include due componenti come un interruttore di trasferimento automatico e un generatore di standby
• Rileva la perdita di potenza in pochi secondi e migliora l'elettricità
• Funziona utilizzando gas naturale altrimenti propano liquido.
• Utilizza internamente un motore a combustione.

Generatori industriali

I generatori industriali sono qualcosa di diverso rispetto alle applicazioni commerciali altrimenti residenziali. Questi sono robusti e robusti che funzionano in condizioni difficili. Le caratteristiche di alimentazione fornite variano da 20 kW-2500 kW, 120-48 volt e alimentazione monofase a trifase.

Di solito, questi sono più personalizzati rispetto ad altri tipi. La classificazione di questi generatori può essere effettuata in base al carburante utilizzato per far funzionare il motore in modo che possa essere generata energia elettrica. I combustibili sono gas naturale, diesel, benzina, propano e cherosene,

Generatori di induzione

Questi generatori sono di due tipi come autoeccitati ed eccitati esternamente. L'autoeccitazione viene utilizzata nei mulini a vento in cui il vento viene utilizzato come una fonte di energia non tradizionale che si converte in energia elettrica. L'eccitazione esterna viene utilizzata nelle applicazioni di frenatura rigenerativa come gru, argani, locomotive elettriche e ascensori.

Manutenzione del generatore elettrico

La manutenzione del generatore elettrico è abbastanza simile a tutti i tipi di motori. Per ogni produttore è molto importante conoscere la sua manutenzione per tutti i generatori. La normale manutenzione è un'ispezione generale come il controllo delle perdite, i livelli del refrigerante, lo sguardo ai tubi e alle cinghie, i cavi e il controllo dei terminali della batteria. È importante esaminare l'olio per cambiarlo frequentemente. La frequenza del cambio dell'olio dipende principalmente dal produttore, dalla frequenza con cui viene utilizzato. Se il generatore utilizza diesel, è necessario cambiare l'olio per 100 ore di attività.

Una volta all'anno, il filtraggio e la pulizia del carburante degradano molto rapidamente il gasolio. Dopo alcuni giorni di funzionamento, questo carburante può degradarsi a causa dell'inquinamento dell'acqua e dei microbi che si traducono in tubi del carburante bloccati e filtri. La pulizia del carburante utilizza biocidi all'anno in tutti i tipi di generatori a parte il generatore di riserva, dove attirerà l'umidità.

Il sistema di raffreddamento deve essere sottoposto a manutenzione perché necessita di controllare il livello del liquido di raffreddamento a intervalli accessibili durante il tempo di arresto.

La carica della batteria deve essere controllata perché i problemi all'interno di una batteria possono causare guasti. Sono necessari test regolari per notificare lo stato corrente della batteria. Si tratta di verificare i livelli dell'elettrolito e l'esatta gravità delle batterie elettriche.

È anche molto significativo eliminare il generatore per 30 minuti su base settimanale sotto carico. Rimuovere l'umidità in eccesso, ingrassare il motore e filtrare il carburante e la pellicola. Una volta che i pezzi mobili trovati in qualsiasi punto del generatore devono essere posizionati stabilmente all'interno.

Per ulteriori ispezioni, è necessario conservare i propri record per conoscere lo stato del generatore.

Applicazioni

Il applicazioni di generatori elettrici include il seguente.

• In diverse città, i generatori forniscono l'alimentazione alla maggior parte delle reti elettriche
• Questi sono utilizzati nei trasporti
• I generatori di piccola scala forniscono un eccellente backup per i requisiti di alimentazione domestica altrimenti piccole imprese
• Questi sono usati per azionare motori elettrici
• Questi vengono utilizzati prima che l'alimentazione sia impostata nei campi di costruzione.
• Questi vengono utilizzati nei laboratori per fornire la gamma di tensione
• L'efficienza energetica come l'utilizzo del carburante può essere ridotta in modo significativo

Svantaggi

Lo svantaggio principale è che non possono fermare le principali fluttuazioni di tensione, per questo motivo i generatori di tipo convenzionale non sono appropriati per far funzionare consumatori sensibili alla tensione come i PC. laptop, televisori altrimenti sistemi musicali perché possono danneggiarli nel caso difettoso.

Quindi, si tratta di una panoramica di un generatore elettrico. Un generatore elettrico funziona secondo il principio dell'induzione elettromagnetica. Questo principio è stato scoperto da Michael Faraday. Fondamentalmente, i generatori sono bobine di conduttori elettrici o generalmente un filo di rame. Questo filo è avvolto strettamente su un'anima di metallo e viene posizionato per ruotare approssimativamente in una mostra di grandi magneti.

Un conduttore elettrico ruota in un campo magnetico e il magnetismo si collegherà attraverso gli elettroni all'interno del conduttore per provocare un flusso di corrente in esso. Qui, la bobina del conduttore così come il suo nucleo è chiamata armatura. Questo è collegato all'albero di una fonte di alimentazione. Ora hai ben compreso il funzionamento e le tipologie dei generatori. Inoltre, ulteriori domande su questo argomento o sui componenti elettrici e progetti elettronici lascia i commenti qui sotto.

Fonte immagine generatore elettrico: topalternative