Le persone utilizzano l'energia della corrente elettrica in quasi tutte le aree delle loro attività. Ora non è facile immaginare la vita senza elettricità, che viene convertita dall'energia meccanica con l'aiuto di attrezzature speciali. Consideriamo più in dettaglio come avviene questo processo e come sono organizzati i moderni generatori.
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Conversione di energia meccanica in energia elettrica
Qualsiasi generatore funziona secondo il principio dell'induzione magnetica. L'alternatore più semplice può essere pensato come una bobina che ruota in un campo magnetico. Esiste anche una variante in cui la bobina rimane ferma, ma il campo magnetico la attraversa solo. È durante questo movimento che viene generata una corrente alternata.Secondo questo principio, un numero enorme di generatori in tutto il mondo funzionano, combinati in un sistema di alimentazione.
Il dispositivo e il design dell'alternatore
Un generatore di corrente standard ha i seguenti componenti:
- Un telaio a cui è fissato uno statore con poli elettromagnetici. È realizzato in metallo e deve svolgere la funzione protettiva di tutti gli elementi del meccanismo.
- Lo statore a cui è collegato l'avvolgimento. È realizzato in acciaio ferromagnetico.
- Un rotore è un elemento mobile, sul cui nucleo è presente un avvolgimento che forma una corrente elettrica.
- Un'unità di commutazione che devia l'elettricità dal rotore. È un sistema di anelli conduttivi mobili.
A seconda dello scopo, il generatore ha alcune caratteristiche progettuali, ma ci sono due componenti che qualsiasi dispositivo che converte l'energia meccanica in elettricità ha:
- Il rotore è una parte mobile in un unico pezzo di ferro;
- Lo statore è un elemento fisso costituito da lamiere di ferro. Al suo interno sono presenti scanalature all'interno delle quali si trova l'avvolgimento del filo.
Per ottenere una maggiore induzione magnetica, dovrebbe esserci una piccola distanza tra questi elementi. Secondo il loro design, i generatori sono:
- Con armatura mobile e campo magnetico statico.
- Con armatura fissa e campo magnetico rotante.
Attualmente, le apparecchiature con campi magnetici rotanti sono più comuni, perché. è molto più conveniente rimuovere la corrente elettrica dallo statore che dal rotore. Il dispositivo generatore ha molte somiglianze con il design del motore elettrico.
Circuito alternatore
Il principio di funzionamento del generatore elettrico: nel momento in cui metà dell'avvolgimento si trova su uno dei poli e l'altro sull'opposto, la corrente si sposta attraverso il circuito dal valore minimo al valore massimo e viceversa.
Classificazione e tipologie di generatori
Tutti i generatori elettrici possono essere distribuiti secondo il criterio di lavoro e il tipo di combustibile da cui si genera l'elettricità. Tutti i generatori si dividono in monofase (tensione di uscita 220 Volt, frequenza 50 Hz) e trifase (380 Volt con frequenza 50 Hz), oltre al principio di funzionamento e al tipo di combustibile che viene convertito in energia elettrica . Anche i generatori possono essere utilizzati in diversi settori, il che determina le loro caratteristiche tecniche.
Secondo il principio del lavoro
Alternatori asincroni e sincroni separati.
Asincrono
I generatori asincroni non hanno una relazione esatta EMF sulla velocità del rotore, ma qui funziona il termine "slittamento S". Definisce questa differenza. Il valore di scorrimento viene calcolato, quindi c'è ancora una certa influenza degli elementi del generatore nel processo elettromeccanico del motore a induzione.
Sincrono
Un tale generatore ha una dipendenza fisica dal movimento rotatorio del rotore dalla frequenza generata dell'elettricità. In un tale dispositivo, il rotore è un elettromagnete costituito da nuclei, avvolgimenti e poli. Lo statore sono bobine collegate secondo il principio di una stella e aventi un punto comune: zero. È in loro che viene generata l'elettricità.
Il rotore è messo in moto da una forza estranea di elementi mobili (turbine) che si muovono in modo sincrono. L'eccitazione di un tale alternatore può essere sia di contatto che senza contatto.
Per tipo di carburante del motore
La lontananza dalla rete con l'avvento dei generatori non diventa più un ostacolo all'utilizzo degli elettrodomestici.
generatore di gas
Come combustibile viene utilizzato il gas, durante la cui combustione si genera energia meccanica, che viene poi sostituita dalla corrente elettrica. Vantaggi dell'utilizzo di un generatore di gas:
- Sicurezza per l'ambiente, perché il gas durante la combustione non emette elementi nocivi, fuliggine e prodotti di decomposizione tossici;
- Dal punto di vista economico, è molto redditizio bruciare gas a basso costo. Rispetto alla benzina, costerà molto meno;
- L'alimentazione del carburante avviene automaticamente. La benzina e il gasolio devono essere aggiunti secondo necessità e il generatore di gas è solitamente collegato al sistema di alimentazione del gas;
- Grazie all'automazione, il dispositivo entra in azione in modo indipendente, ma per questo deve essere posizionato in una stanza calda.
Generatore diesel
Questa categoria è composta principalmente da unità monofase con una potenza di 5 kW. 220 Volt e una frequenza di 50 Hz sono standard per gli elettrodomestici, quindi la macchina diesel affronta bene un carico standard. Come puoi immaginare, per il suo funzionamento è necessario il carburante diesel. Perché scegliere il generatore diesel?
- Economicità relativa del carburante;
- Automazione che permette di avviare automaticamente il generatore in caso di interruzione dell'alimentazione;
- Elevato livello di sicurezza antincendio;
- Per un lungo periodo di tempo, un'unità diesel è in grado di funzionare senza guasti;
- Durata impressionante: alcuni modelli sono in grado di funzionare per un totale di 4 anni di funzionamento continuo.
Generatore a benzina
Tali dispositivi sono piuttosto richiesti come elettrodomestici. Nonostante il fatto che la benzina sia più costosa del gas e del diesel, tali generatori hanno molti punti di forza:
- Piccole dimensioni ad alta potenza;
- Facile da usare: la maggior parte dei modelli può essere avviata manualmente e i generatori più grandi sono dotati di un dispositivo di avviamento. La tensione è regolata sotto un certo carico utilizzando una vite speciale;
- In caso di sovraccarico del generatore si attiva automaticamente la protezione;
- Facile da mantenere e riparare;
- Non fare molto rumore durante il funzionamento;
- Può essere utilizzato sia all'interno che all'esterno, ma deve essere protetto dall'umidità.
Principali applicazioni
A seconda di dove viene utilizzato il generatore, vengono determinate le sue caratteristiche tecniche. Principalmente, il rapporto tra il generatore e una determinata categoria nel campo di applicazione determina la sua potenza. I seguenti tipi di apparecchiature sono suddivisi per aree operative:
- Domestico. Hanno potenze da 0,7 a 25 kW. Tipicamente, questa categoria include generatori a benzina e diesel. Sono utilizzati per alimentare elettrodomestici e apparecchiature a bassa potenza, molto spesso nei cantieri. Adatto come fonte di energia elettrica portatile quando si esce in campagna;
- Professionale. Possono essere utilizzati come fonte permanente di elettricità nelle istituzioni municipali e nelle piccole imprese manifatturiere. La sua potenza non supera i 100 kW;
- Industriale.Possono essere utilizzati in grandi fabbriche e impianti dove sono richieste apparecchiature ad alta potenza. Tali dispositivi hanno una potenza superiore a 100 kW, hanno dimensioni considerevoli e sono di difficile manutenzione per una persona impreparata.
