Odakle dolazi struja? Kako se struja pojavljuje u našim utičnicama? Zašto automobilski alternatori proizvode naizmjeničnu struju? Kako nastaje električna struja

Deset puta dnevno, palimo i gasimo svjetlo i koristimo kućne aparate, ni ne razmišljamo o tome odakle dolazi struja i kakva je njena priroda. Jasno je, naravno, da prema dalekovodima ( dalekovod) dolazi iz najbliže elektrane, ali ovo je vrlo ograničena predstava o svijetu oko nas. Ali ako proizvodnja električne energije širom svijeta prestane barem na nekoliko dana, broj mrtvih će se mjeriti stotinama miliona.

Kako se stvara struja?

Iz kursa fizike znamo da:

• Sva materija se sastoji od atoma, najmanjih čestica.
• Elektroni se vrte u orbiti oko jezgra atoma, imaju negativan naboj.
• Jezgro sadrži pozitivno nabijene protone.
• Obično je ovaj sistem u stanju ravnoteže.

Ali ako barem jedan atom izgubi samo jedan elektron:

1. Njegov naboj postaje pozitivan.
2. Pozitivno nabijeni atom počet će privlačiti elektron prema sebi, zbog razlike u nabojima.
3. Da biste dobili elektron koji nedostaje za sebe, morat ćete ga "iščupati" iz nečije orbite.
4. Kao rezultat toga, još jedan atom će postati pozitivno nabijen i sve će se ponoviti, počevši od prve tačke.
5. Takva cikličnost će dovesti do formiranja električnog kola i linearne distribucije struje.

Dakle, sa stanovišta nuklearne fizike, sve je krajnje jednostavno, atom pokušava da dobije ono što mu najviše nedostaje i tako pokreće reakciju .

"Zlatno doba" električne energije

Čovjek je relativno nedavno prilagodio zakone svemira svojim potrebama. I to se dogodilo prije otprilike dva vijeka, kada je pronalazač imenovao Volt razvio prvu bateriju sposobnu da održi napunjenost dovoljne snage dugo vremena.

Pokušaji korištenja struje za vlastitu korist imaju drevnu povijest. Arheološka istraživanja su pokazala da su čak i u rimskim svetištima, a potom i u prvim hrišćanskim crkvama, postojale zanatske „baterije“ od bakra, koje su davale minimalni napon. Takav sistem je bio povezan sa oltarom ili njegovom ogradom, a čim je vjernik dotakao građevinu, odmah je dobio “ božanska iskra". Prije je ovo izum jednog majstora nego raširena praksa, ali činjenica je u svakom slučaju čudna.

Dvadeseti vek je postao power bum:

1. Pojavili su se ne samo novi tipovi generatora i baterija, već su se razvili i jedinstveni koncepti za proizvodnju upravo te energije.
2. Nekoliko decenija, električni uređaji su čvrsto ušli u život svake osobe na planeti.
3. Nema više zemalja, osim onih najnerazvijenijih, gdje elektrane i održano dalekovodi.
4. Sav dalji napredak zasnivao se na mogućnostima električne energije i uređaja koji od nje rade.
5. Era kompjuterizacije učinila je osobu zavisnom od aktuelnosti, u pravom smislu te riječi.

Kako doći do struje?

Zamišljati osobu kao narkomana kojoj je redovno potrebna “životvorna doza struje” malo je naivno, ali pokušajte potpuno obespojiti svoj dom i mirno živjeti barem jedan dan. Očaj vas može natjerati da se prisjetite originalnih načina izvlačenja struje. U praksi, ovo nikome ne koristi, ali možda će par volti spasiti život ili pomoći impresionirati dijete:

• Mrtva baterija telefon se može utrljati o odjeću, farmerke ili vuneni džemper će biti dovoljni. Statički elektricitet neće dugo trajati, ali je barem nešto.
• Ako postoji u blizini morska voda, možete sipati u dvije tegle ili čaše, spojiti ih bakarnom žicom, nakon što oba kraja omotate folijom. Naravno, za sve to će vam, osim slane vode, trebati i posude, bakar i folija. Nije najbolja opcija za ekstremne situacije.
• Mnogo realnije gvozdeni ekser i mali duvački instrument. Kao anodu i katodu treba koristiti dva komada metala - ekser u najbližem drvetu, bakar u zemlji. Povucite bilo koju nit između njih, jednostavan dizajn će dati oko jedan volt.
• Ako koristite plemenitih metala- zlato i srebro, biće moguće postići veću napetost.

Kako uštedjeti električnu energiju?

Ušteda električne energije može imati različite razloge – želju za očuvanjem životne sredine, pokušaj smanjenja mjesečnih računa ili nešto drugo. Ali metode su uvijek približno iste:

Nije uvijek potrebno strogo se ograničiti u nečemu kako biste smanjili troškove. Postoji još jedan dobar savjet - isključite sve uređaje iz struje dok ih ne koristite.

Frižider se, naravno, ne računa. Čak i kada je u "standby" režimu, oprema troši određenu količinu električne energije. Ali ako razmislite makar na trenutak, možete doći do zaključka da vam gotovo svi uređaji nisu potrebni veći dio dana. I sve ovo vrijeme oni nastavite sa spaljivanjem struje .

Moderne tehnologije također imaju za cilj smanjenje ukupnog nivoa potrošnje električne energije. Šta bar vredi štedljive sijalice, što može smanjiti troškove osvjetljenja prostorije, pet puta više. Savjet da živite uz "sunčani sat" može se činiti divljim i apsurdnim, ali odavno je dokazano da vještačko osvjetljenje povećava rizik od depresije.

Kako se proizvodi električna energija?

Ulazeći u naučne detalje:

1. Struja se pojavljuje zbog gubitka elektrona od strane atoma.
2. Pozitivno nabijeni atom privlači negativno nabijene čestice k sebi.
3. Drugi atom gubi svoje elektrone iz orbite i istorija se ponavlja.
4. Ovo objašnjava usmjereno kretanje struje i prisustvo vektora širenja.

Ali generalno električnu energiju proizvode elektrane. Oni ili sagorevaju gorivo, ili koriste energiju cijepanja atoma, ili možda čak koriste prirodne elemente. Riječ je o solarnim panelima, vjetrenjačama i elektranama.

Rezultirajuća mehanička ili toplinska energija, uslijed generatora, pretvara se u struju. Akumulira se u baterijama i kroz dalekovode ulazi u svaku kuću.

Danas nije potrebno znati odakle dolazi električna energija da biste uživali u svim pogodnostima koje ona pruža. Ljudi su se odavno udaljili od prvobitne suštine stvari i polako počinju zaboravljati na to.

Video: odakle dolazi struja?

Ovaj video će jasno pokazati put struje od elektrane do nas, odakle dolazi i kako ulazi u našu kuću:

Generatori su uređaji koji pretvaraju mehaničku energiju u električnu energiju. U pravilu proizvode dvije vrste električne struje - jednosmjernu i naizmjeničnu.

DC i AC generatori

Ako uzmemo u obzir DC generator, tada njegova struktura uključuje fiksni stator s rotirajućim rotorom i dodatnim namotom. Zbog kretanja rotora nastaje električna struja. DC generatori se uglavnom koriste u industriji čelika, pomorskim plovilima i javnom prijevozu.

Alternatori stvaraju energiju rotacijom rotora u magnetskom polju. Rotacijom pravougaonog kola oko fiksnog magnetnog polja, mehanička energija se pretvara u električnu struju. Prednost ovog tipa generatora je što se rotor (glavni pogonski element) okreće brže nego u alternatorima.

Sinhroni i asinhroni generatori

Generatori naizmjenične struje su sinhroni I asinhroni. Oni se međusobno razlikuju po svojim mogućnostima. Nećemo detaljno razmatrati njihov princip rada, već ćemo se zadržati samo na nekim karakteristikama.

Sinhroni generator strukturno složeniji od asinkronog, proizvodi čistiju struju i istovremeno lako toleriše početna preopterećenja. Sinhrone jedinice su odlične za povezivanje opreme koja je osjetljiva na pad napona (računari, televizori i razni elektronički uređaji). Takođe, odlično rade i sa napajanjem elektromotora i električnih alata.

Asinhroni generatori, zbog jednostavnosti dizajna, dovoljno je otporan na kratke spojeve. Iz tog razloga se koriste za napajanje opreme za zavarivanje i električnih alata. Ni u kom slučaju se na ove jedinice ne može priključiti visokoprecizna oprema.

Monofazni i trofazni generatori

Potrebno je uzeti u obzir karakteristike povezane s vrstom proizvedene struje. jednofazni modeli daju 220 V, trofazni- 380 V. Ovo su vrlo bitni tehnički parametri koje svaki kupac mora znati.

Jednofazni modeli se smatraju najčešćim, jer se često koriste za domaće potrebe. Trofazni vam omogućavaju direktno napajanje električnom energijom velikih industrijskih objekata, zgrada i čitavih naselja.

Prije kupovine generatora, morate imati određene tehničke informacije, razumjeti po čemu se razlikuju, jer će vam to pomoći da odaberete pristojan model, posebno za vaše potrebe, kao i da se riješite nepotrebnih problema i uštedite novac.

DOO "Kronvus-Jug" prodaje i proizvodi, a koje možete kupiti po povoljnoj cijeni.

Električni generator je mašina ili instalacija dizajnirana da pretvara neelektričnu energiju u električnu energiju: mehaničku energiju u električnu, hemijsku u električnu, toplotnu u električnu energiju itd. energiju u električnu.

To može biti dizel ili benzinski prijenosni generator, generator nuklearne elektrane, automobilski generator, domaći generator od asinhronog elektromotora ili generator male brzine za vjetrenjaču male snage. Na kraju članka ćemo pogledati dva najčešća generatora kao primjer, ali prvo ćemo govoriti o tome kako oni rade.

Na ovaj ili onaj način, s fizičke točke gledišta, princip rada svakog od mehaničkih generatora je isti: kada, kada linije magnetskog polja prođu kroz vodič, u ovom vodiču nastaje EMF indukcije. Izvori sile koji dovode do međusobnog kretanja vodiča i magnetnog polja mogu biti različiti procesi, međutim, kao rezultat toga, generator uvijek mora primiti EMF i struju za napajanje opterećenja.

Princip rada električnog generatora - Faradejev zakon

Princip rada električnog generatora otkrio je davne 1831. godine engleski fizičar Michael Faraday. Ovaj princip je kasnije nazvan Faradejev zakon. Ona leži u činjenici da kada provodnik prijeđe okomito magnetsko polje, na krajevima ovog vodiča nastaje razlika potencijala.

Prvi generator je napravio sam Faraday po principu koji je otkrio, bio je to "Faradayev disk" - unipolarni generator u kojem se bakarni disk rotirao između polova potkovičastog magneta. Uređaj je davao značajnu struju pri niskom naponu.

Kasnije je otkriveno da su pojedinačni izolirani provodnici u generatorima mnogo efikasniji sa praktične tačke gledišta od čvrstog provodnog diska. A u modernim generatorima sada se koriste žičani namotaji statora (u najjednostavnijem demonstracijskom slučaju, zavojnica žice).

Alternator

Velika većina modernih generatora su sinhroni alternatori. Imaju armaturni namotaj na statoru iz kojeg se preusmjerava proizvedena električna energija. Na rotoru se nalazi namotaj polja, na koji se dovodi jednosmjerna struja kroz par kliznih prstenova kako bi se od rotora rotora dobilo rotirajuće magnetsko polje.

Zbog fenomena elektromagnetne indukcije, kada se rotor rotira iz vanjskog pogona (na primjer, iz motora s unutarnjim sagorijevanjem), njegov magnetni tok zauzvrat siječe svaku od faza namotaja statora i tako inducira EMF u njima.

Najčešće postoje tri faze, fizički su pomaknute u sidru jedna u odnosu na drugu za 120 stepeni, pa se dobije trofazna sinusoidna struja. Faze se mogu povezati prema shemi "zvijezda" ili "trokut" kako bi se dobile.

Frekvencija sinusoidnog EMF-a f je proporcionalna brzini rotora: f = np/60, gdje je - p broj parova magnetnih plusa rotora, n broj okretaja rotora u minuti. Tipično, maksimalna brzina rotora je 3000 o/min. Ako spojite trofazni ispravljač na namotaje statora takvog sinhronog generatora, dobivate DC generator (tako, inače, rade svi automobilski generatori).

Sinhroni generator sa tri mašine

Naravno, klasični sinhroni generator ima jedan ozbiljan nedostatak - klizni prstenovi i četke uz njih nalaze se na rotoru. Četke varne i troše se zbog trenja i električne erozije. Ovo nije dozvoljeno u eksplozivnom okruženju. Stoga su beskontaktni sinhroni generatori, posebno tromašinski, češći u zrakoplovstvu i dizel generatorima.

Za tromašinske uređaje, tri mašine su ugrađene u jedno kućište: predpobuđivač, uzbudnik i generator - na zajedničkom vratilu. Predpobuđivač je sinhroni generator, pobuđuje se trajnim magnetima na osovini, napon koji stvara se primjenjuje na namotaj statora pobudnika.

Pobudni stator djeluje na namotaj na rotoru, spojen na trofazni ispravljač pričvršćen na njega, iz kojeg se napaja glavni namotaj uzbude generatora. Generator stvara struju u svom statoru.

Prijenosni agregati na plin, dizel i benzin

Danas je vrlo čest u domaćinstvima koja koriste motore sa unutrašnjim sagorevanjem kao pogonske motore - motor sa unutrašnjim sagorevanjem koji prenosi mehaničku rotaciju na rotor generatora.

Generatori na tečna goriva imaju rezervoare za gorivo, gasni generatori moraju da dovode gorivo kroz cevovod tako da se gas potom dovodi u karburator, gde se pretvara u sastavni deo mešavine goriva.

U svim slučajevima, mješavina goriva se sagorijeva u klipnom sistemu, što uzrokuje rotaciju radilice. Slično je kako radi motor automobila. Radilica rotira rotor beskontaktnog sinhronog generatora (alternator).

Andrey Povny

Ovo je uređeno kretanje određenih nabijenih čestica. Da bi se kompetentno iskoristio puni potencijal električne energije, potrebno je jasno razumjeti sve principe uređaja i rada električne struje. Dakle, hajde da shvatimo šta su rad i trenutna snaga.

Odakle dolazi električna struja?

Uprkos prividnoj jednostavnosti pitanja, malo ko može dati razumljiv odgovor na njega. Naravno, u današnje vrijeme, kada se tehnologija razvija nevjerovatnom brzinom, čovjek ne razmišlja posebno o tako elementarnim stvarima kao što je princip rada električne struje. Odakle dolazi struja? Sigurno će mnogi odgovoriti "Pa, iz utičnice, naravno" ili jednostavno slegnuti ramenima. U međuvremenu, veoma je važno razumjeti kako struja funkcionira. To bi trebalo da znaju ne samo naučnici, već i ljudi koji nisu ni na koji način povezani sa svetom nauka, zbog njihovog opšteg svestranog razvoja. Ali sposobnost ispravnog korištenja principa trenutnog rada nije za svakoga.

Dakle, za početak, trebali biste shvatiti da električna energija ne nastaje niotkuda: proizvode je posebni generatori koji se nalaze u raznim elektranama. Zahvaljujući radu rotacije lopatica turbina, para dobivena kao rezultat zagrijavanja vode ugljem ili naftom stvara energiju, koja se potom pretvara u električnu energiju uz pomoć generatora. Generator je vrlo jednostavan: u središtu uređaja je ogroman i vrlo jak magnet, koji uzrokuje da se električni naboji kreću duž bakrenih žica.

Kako struja stiže do naših domova?

Nakon što se uz pomoć energije (toplotne ili nuklearne) dobije određena količina električne struje, njome se mogu isporučiti ljudi. Takvo snabdijevanje električnom energijom funkcionira na sljedeći način: da bi struja uspješno stigla do svih stanova i preduzeća, mora se „pogurati“. A za ovo morate povećati snagu koja će to učiniti. Zove se napon električne struje. Princip rada je sljedeći: struja prolazi kroz transformator, što povećava njegov napon. Dalje, električna struja teče kroz kablove postavljene duboko pod zemljom ili na visini (jer napon ponekad doseže 10.000 volti, što je smrtonosno za ljude). Kada struja stigne na svoje odredište, mora ponovo proći kroz transformator, koji će sada smanjiti njen napon. Zatim prolazi kroz žice do instaliranih štitova u stambenim ili drugim zgradama.

Električna energija koja se provodi kroz žice može se koristiti zahvaljujući sistemu utičnica, na koje se spajaju kućni aparati. U zidovima su izvedene dodatne žice kroz koje teče električna struja, a zahvaljujući njoj radi rasvjeta i svi aparati u kući.

Šta je trenutni posao?

Energija koju električna struja nosi u sebi vremenom se pretvara u svjetlost ili toplinu. Na primjer, kada upalimo lampu, električni oblik energije pretvara se u svjetlo.

Govoreći pristupačnim jezikom, rad struje je djelovanje koje je sama električna energija proizvela. Štaviše, može se vrlo lako izračunati po formuli. Na osnovu zakona održanja energije možemo zaključiti da električna energija nije nestala, već je u potpunosti ili djelimično prešla u drugi oblik, pritom dajući određenu količinu toplote. Ova toplota je rad struje kada ona prolazi kroz provodnik i zagreva ga (dolazi do razmene toplote). Ovako izgleda formula Joule-Lenz-a: A = Q = U * I * t (rad je jednak količini topline ili proizvodu trenutne snage i vremena tokom kojeg je tekao kroz vodič).

Šta znači jednosmjerna struja?

Električna struja je dvije vrste: naizmjenična i jednosmjerna. Razlikuju se po tome što potonji ne mijenja svoj smjer, ima dvije stezaljke (pozitivan "+" i negativan "-") i uvijek počinje svoje kretanje od "+". A naizmjenična struja ima dva terminala - fazu i nulu. Zbog prisustva jedne faze na kraju provodnika nazivaju ga i jednofaznim.

Principi uređaja jednofazne naizmjenične i jednosmjerne električne struje potpuno su različiti: za razliku od direktne, naizmjenična struja mijenja i svoj smjer (formirajući tok i od faze prema nuli, i od nule prema fazi), i svoju veličinu . Tako, na primjer, naizmjenična struja povremeno mijenja vrijednost svog naboja. Ispostavilo se da na frekvenciji od 50 Hz (50 oscilacija u sekundi) elektroni mijenjaju smjer svog kretanja točno 100 puta.

Gdje se koristi jednosmjerna struja?

Direktna električna struja ima neke karakteristike. Zbog činjenice da teče striktno u jednom smjeru, teže ga je transformirati. Sljedeći elementi se mogu smatrati izvorima jednosmjerne struje:

• baterije (alkalne i kisele);
• konvencionalne baterije koje se koriste u malim uređajima;
• kao i razni uređaji kao što su pretvarači.

DC rad

Koje su njegove glavne karakteristike? To su rad i trenutna moć, a oba ova koncepta su međusobno usko povezana. Snaga označava brzinu rada u jedinici vremena (po 1 s). Prema Joule-Lenzovom zakonu dobijamo da je rad jednosmerne električne struje jednak umnošku jačine same struje, napona i vremena za koje je završen rad električnog polja za prenos naelektrisanja duž dirigent.

Ovako izgleda formula za pronalaženje rada struje, uzimajući u obzir Ohmov zakon otpora u provodnicima: A \u003d I 2 * R * t (rad je jednak kvadratu jačine struje pomnoženoj s vrijednošću otpora provodnika i još jednom pomnoženo sa vrednošću vremena za koje je rad obavljen).

Električna struja je glavna vrsta energije koja obavlja koristan rad u svim sferama ljudskog života. Pokreće razne mehanizme, daje svjetlost, grije kuće i oživljava čitav niz uređaja koji nam osiguravaju ugodno postojanje na planeti. Zaista, ova vrsta energije je univerzalna. Svašta se može dobiti od njega, pa čak i velika uništenja ako se nestručno koristi.

Ali bilo je vremena kada su električni efekti još uvijek bili prisutni u prirodi, ali nisu ni na koji način pomogli čovjeku. Šta se od tada promijenilo? Ljudi su počeli proučavati fizičke fenomene i smislili zanimljive mašine - pretvarače, koji su, općenito, napravili revolucionarni skok u našoj civilizaciji, omogućavajući osobi da prima jednu energiju od druge.

Tako su ljudi naučili da generišu električnu energiju od običnog metala, magneta i mehaničkog pokreta - to je sve. Izgrađeni su generatori koji mogu proizvesti kolosalne tokove energije, izračunate u megavatima. Ali zanimljivo je da princip rada ovih mašina nije toliko kompliciran i može biti jasan čak i tinejdžeru. Šta je Pokušajmo razumjeti ovo pitanje.

Utjecaj elektromagnetne indukcije

Osnova za pojavu električne struje u vodiču je elektromotorna sila - EMF. U stanju je pokrenuti nabijene čestice kojih ima mnogo u bilo kojem metalu. Ova sila se pojavljuje samo ako provodnik doživi promjenu intenziteta magnetskog polja. Sam efekat se naziva elektromagnetna indukcija. EMF je veći, što je veća brzina promjene fluksa magnetskih valova. Odnosno, moguće je pomicati provodnik u blizini stalnog magneta, ili utjecati na fiksnu žicu poljem elektromagneta, mijenjajući njegovu snagu, učinak će biti isti - u vodiču će se pojaviti električna struja.

Naučnici Oersted i Faraday radili su na ovom pitanju u prvoj polovini 19. vijeka. Otkrili su i ovaj fizički fenomen. Nakon toga su stvoreni generatori struje i elektromotori na bazi elektromagnetne indukcije. Zanimljivo je da se ove mašine lako mogu pretvoriti jedna u drugu.

Kako rade DC i AC generatori

Jasno je da je generator električne struje elektromehanička mašina koja stvara struju. Ali u stvari, to je pretvarač energije: vjetar, voda, toplina, bilo što u EMF-u, što već uzrokuje struju u vodiču. Uređaj bilo kojeg generatora u osnovi se ne razlikuje od zatvorenog provodnog kruga koji se rotira između polova magneta, kao u prvim eksperimentima znanstvenika. Mnogo je veća samo veličina magnetskog fluksa koji stvaraju snažni trajni ili češće električni magneti. Zatvoreni krug ima oblik namota s više okreta, koji u modernom generatoru nije jedan, već najmanje tri. Sve ovo se radi kako bi se dobilo što više EMF-a.

Standardni AC (ili DC) električni generator sastoji se od:

• korpus. Obavlja funkciju okvira, unutar kojeg je montiran stator sa elektromagnetnim polovima. Sadrži kotrljajuće ležajeve vratila rotora. Izrađen je od metala, takođe štiti celokupno unutrašnje punjenje mašine.
• Stator sa magnetnim polovima. Na njemu je pričvršćen namotaj pobude magnetskog fluksa. Izrađen je od feromagnetnog čelika.
• Rotor ili sidro. Ovo je pokretni dio generatora, čiju osovinu pokreće strana sila. Na jezgru armature postavljen je samopobudni namotaj, gdje se stvara električna struja.
• Prebaci čvor. Ovaj strukturni element služi za preusmjeravanje električne energije sa pokretne osovine rotora. Sadrži provodne prstenove koji su pokretno povezani sa grafitnim kliznim kontaktima.

Stvaranje jednosmjerne struje

U generatoru koji proizvodi jednosmjernu struju, provodni krug se rotira u prostoru magnetskog zasićenja. Štoviše, za određeni trenutak rotacije, svaka polovica kruga je blizu jednog ili drugog pola. Naelektrisanje u provodniku se kreće u jednom smeru tokom ovog poluokreta.

Da bi se postiglo uklanjanje čestica, napravljen je mehanizam za uklanjanje energije. Njegova posebnost je u tome što je svaka polovina namotaja (okvira) povezana sa provodljivim poluprstenom. Poluprstenovi nisu međusobno zatvoreni, već su pričvršćeni na dielektrični materijal. U periodu kada jedan dio namota počinje da prolazi kroz određeni pol, poluprsten se zatvara u električni krug kontaktnim grupama četkica. Ispada da na svaki terminal dolazi samo jedna vrsta potencijala.

Ispravnije je energiju nazvati ne konstantnom, već pulsirajućom, s nepromijenjenim polaritetom. Mreškanje je uzrokovano činjenicom da magnetni tok na vodiču tijekom rotacije ima i maksimalni i minimalni učinak. Za izjednačavanje ovog talasa koristi se nekoliko namotaja na rotoru i snažni kondenzatori na ulazu kruga. Da bi se smanjio gubitak magnetskog fluksa, razmak između armature i statora je minimalan.

Alternatorski krug

Kada se pokretni dio uređaja za generiranje struje rotira, EMF se također indukuje u provodnicima okvira, kao u DC generatoru. Ali mala karakteristika - uređaj čvora kolektora alternatora ima nešto drugo. U njemu je svaki terminal povezan sa svojim provodljivim prstenom.

Princip rada alternatora je sljedeći: kada polovica namota prođe blizu jednog pola (drugi, odnosno blizu suprotnog pola), struja u krugu se kreće u jednom smjeru od minimalne do svoje najveće vrijednosti i ponovo na nulu. Čim namoti promijene svoj položaj u odnosu na polove, struja se počinje kretati u suprotnom smjeru s istim uzorkom.

U ovom slučaju, na ulazu u krug, dobiva se oblik signala u obliku sinusoida s frekvencijom poluvalnog vala koja odgovara periodu rotacije osovine rotora. Da bi se dobio stabilan signal na izlazu, gdje je frekvencija alternatora konstantna, period rotacije mehaničkog dijela mora biti konstantan.

vrsta gasa

Dizajn strujnih generatora, gdje se provodljiva plazma, tekućina ili plin koristi kao nosilac naboja umjesto metalnog okvira, nazivaju se MHD generatori. Supstance pod pritiskom pokreću se u magnetnom polju. Pod utjecajem istog EMF-a indukcije, nabijene čestice stiču usmjereno kretanje, stvarajući električnu struju. Veličina struje je direktno proporcionalna brzini prolaska kroz magnetni tok, kao i njegovoj snazi.

MHD generatori imaju jednostavnije dizajnersko rješenje - nemaju mehanizam rotacije rotora. Takva napajanja mogu isporučiti velike količine energije u kratkim vremenskim periodima. Koriste se kao rezervni uređaji iu hitnim situacijama. Koeficijent koji određuje korisno djelovanje (COP) ovih mašina je veći od koeficijenta električnog alternatora.

Sinhroni alternator

Postoje takve vrste alternatora:

• Mašine su sinhrone.
• Mašine su asinhrone.

Sinhroni alternator ima strogu fizičku vezu između rotacionog kretanja rotora i električne energije. U takvim sistemima, rotor je elektromagnet sastavljen od jezgara, polova i uzbudljivih namotaja. Potonji se napajaju iz DC izvora pomoću četkica i prstenastih kontakata. Stator je zavojnica žice međusobno povezana po principu zvijezde sa zajedničkom tačkom - nula. EMF je u njima već indukovana i struja se stvara.

Vratilo rotora pokreće vanjska sila, obično turbina, čija je brzina sinkronizirana i konstantna. Električni krug spojen na takav generator je trofazni krug, čija je frekvencija struje u jednoj liniji pomaknuta za fazu od 120 stupnjeva u odnosu na druge vodove. Da bi se dobila ispravna sinusoida, smjer magnetskog toka u razmaku između dijelova statora i rotora reguliran je dizajnom potonjeg.

Pobuđivanje alternatora se izvodi na dva načina:

1. Kontakt.
2. Beskontaktno.

U krugu kontaktne pobude, električna energija se dovodi do namotaja elektromagneta kroz par četkica iz drugog generatora. Ovaj generator se može kombinovati sa glavnom osovinom. Obično ima manju snagu, ali dovoljnu da stvori jako magnetno polje.

Beskontaktni princip predviđa da sinhroni alternator ima dodatne trofazne namotaje na osovini, u kojima se EMF indukuje tokom rotacije i stvara električna energija. Napaja se kroz ispravljački krug do pobudnih zavojnica rotora. Strukturno, u takvom sistemu nema pokretnih kontakata, što pojednostavljuje sistem, čineći ga pouzdanijim.

Asinhroni generator

Postoji asinhroni alternator. Njegov uređaj se razlikuje od sinkronog. Nema točnu ovisnost EMF-a o frekvenciji kojom se rotor rotira. Postoji nešto kao što je "slip S", koji karakteriše ovu razliku u uticaju. Količina klizanja se određuje proračunom, pa je pogrešno misliti da nema pravilnosti u elektromehaničkom procesu u asinhronom motoru.

Ako je generator u praznom hodu opterećen, tada će struja koja teče u namotima stvoriti magnetni tok koji sprječava rotor da se rotira na datoj frekvenciji. Tako nastaje klizanje, što prirodno utiče na proizvodnju EMF-a.

Moderni asinhroni alternator ima pokretni dio uređaja u tri različite verzije:

1. šuplji rotor.
2. kavezni rotor.
3. Fazni rotor.

Takve mašine mogu imati samostalnu i nezavisnu pobudu. Prva shema se implementira uključivanjem kondenzatora i poluvodičkih pretvarača u namotaj. Nezavisnu vrstu pobude stvara dodatni AC izvor.

Preklopna kola generatora

Svi dalekovodni izvori električne energije velike snage proizvode trofaznu električnu struju. Sadrže tri namotaja u kojima se formiraju naizmjenične struje s fazom pomaknutom jedna od druge za 1/3 perioda. Ako uzmemo u obzir svaki pojedinačni namotaj takvog izvora napajanja, dobivamo jednofaznu izmjeničnu struju koja ide u liniju. Generator može proizvesti napon od nekoliko desetina hiljada volti. potrošač prima od distributivnog transformatora.

Svaki alternator ima standardni uređaj za namotavanje, ali postoje dvije vrste veze s opterećenjem:

• zvijezda;
• trougao.

Princip rada alternatora kojeg uključuje zvijezda uključuje kombinaciju svih žica (nula) u jednu, koja ide od opterećenja natrag do generatora. To je zbog činjenice da se signal (električna struja) prenosi uglavnom kroz izlaznu žicu namota (linearno), koja se naziva faza. U praksi je to vrlo zgodno, jer ne morate vući tri dodatne žice za spajanje potrošača. Napon između linijskih žica i linijske i neutralne žice bit će različit.

Povezivanjem namotaja generatora trokutom, oni su međusobno zatvoreni u seriju u jednom krugu. Od tačaka njihovog spajanja vodovi se vode do potrošača. Tada neutralna žica uopće nije potrebna, a napon na svakoj liniji će biti isti bez obzira na opterećenje.

Prednost trofazne struje u odnosu na jednofaznu je njeno niže talasanje kada se ispravlja. Ovo ima pozitivan učinak na uređaje sa napajanjem, posebno na DC motore. Također, trofazna struja stvara rotirajući tok magnetnog polja, koje je sposobno pokretati snažne asinhrone motore.

Gdje su primjenjivi DC i AC generatori

DC generatori su mnogo manji po veličini i težini od mašina naizmenične struje. Imajući složeniji dizajn od potonjeg, još uvijek su našli primjenu u mnogim industrijama.

Uglavnom se koriste kao pogoni velike brzine u mašinama gdje je potrebna kontrola brzine, na primjer, u mehanizmima za obradu metala, rudničkim dizalicama, valjaonicama. U transportu se takvi generatori ugrađuju na dizel lokomotive i razne brodove. Mnogi modeli vjetroturbina se sklapaju na bazi izvora jednosmjernog napona.

Generatori jednosmerne struje specijalne namene koriste se u zavarivanju, za pobuđivanje namotaja sinhronih generatora, kao pojačivači jednosmerne struje, za napajanje galvanskih i elektroliznih instalacija.

Svrha alternatora je da proizvodi električnu energiju u industrijskim razmjerima. Ovu vrstu energije je čovečanstvu dao Nikola Tesla. Zašto je struja koja mijenja polaritet, a ne konstantna, našla široku primjenu? To je zbog činjenice da tokom prijenosa istosmjernog napona postoje veliki gubici u žicama. I što je žica duža, gubici su veći. AC napon se može prenositi na velike udaljenosti uz mnogo nižu cijenu. Štaviše, lako je pretvoriti naizmjenični napon (spuštanje i podizanje), koji je generirao generator od 220 V.

Zaključak

Čovjek nije do kraja spoznao šta sve prožima okolo. A električna energija je samo mali dio otvorenih tajni svemira. Mašine koje nazivamo generatorima energije su u suštini jednostavne, ali ono što nam mogu dati je jednostavno nevjerovatno. Ipak, pravo čudo ovdje nije u tehnologiji, već u ljudskoj misli, koja je uspjela prodrijeti u nepresušni rezervoar ideja izlivenih u svemir!