Generator prądu stałego: zasada działania, popularne modele
Wszystkie generatory prądu stałego są jednostkami elektrycznymi zdolnymi do wytwarzania napięcia na wyjściu bez wahań częstotliwości, czyli o stałej wartości. Taki sprzęt w nowoczesnym designie ma dość skomplikowane urządzenie, ale jednocześnie wszystkie modele nie różnią się od siebie podstawowym sposobem uzyskiwania prądu stałego dla obwodów zewnętrznych.
Zasada działania generatorów prądu stałego
Silnik elektryczny ma stały stojan i obracający się w nim wirnik lub zworę. Ale jednocześnie wokół kotwicy znajdują się dwa bieguny - północny i południowy (N i S), które są magnesem trwałym, a rotacja zachodzi między nimi. Na końcu wirnika znajdują się dwa izolowane od siebie miedziane półpierścienie, z którymi połączone są końce uzwojenia - nazywa się to kolektorem. Szczotki grafitowe są dociskane do tych samych półpierścieni, przez które zwora jest połączona z zewnętrznym obwodem elektrycznym.
Gdy wirnik obraca się w stojanie, strumień magnetyczny zmienia się w sposób ciągły, co nazywa się EMF lub siłą elektromotoryczną (siła elektromotoryczna), w zależności od długości strumienia magnetycznego i prędkości obrotowej. Ponieważ bieguny magnetyczne ciągle się zmieniają, tutaj wyjściem jest prąd przemienny. Generator prądu stałego wyrównuje przepływ w następujący sposób: w momencie zmiany prądu w stojanie następuje jednocześnie zmiana płyt kolektora pod szczotkami i ich polaryzacja nie zmienia się (pozostaje taka sama), dlatego prąd w zewnętrznym obwodzie elektrycznym będzie stała. Taka jest zasada działania generatora prądu stałego, chociaż w nowoczesnych potężnych urządzeniach wszystko wygląda na znacznie bardziej skomplikowane - istnieją dodatkowe urządzenia (cewki) do wyrównywania przepływu, ale mimo to zasada zawsze pozostaje taka sama.
Górny obraz przedstawia schemat niezależnego włączania generatora prądu stałego, który może działać w trybie wzbudzenia szeregowego lub równoległego. Ponadto mogą być generatory samowzbudne, które działają albo z magnesów trwałych, albo z zewnętrznego źródła, takiego jak wiatrak lub bateria (elektromagnesy). To właśnie te cechy generatora prądu stałego decydują o jego wyborze przy zakupie i oczywiście o koszcie konkretnego modelu.
Siła elektromotoryczna generatora
W sekcji „Zasada działania generatorów prądu stałego” widziałeś schematy generatora prądu stałego, a teraz porozmawiajmy o EMF lub sile elektromotorycznej (siła elektromotoryczna), która jest podstawą tego urządzenia, i przeanalizujmy ją w działaniu. Wyobraź sobie, że pole magnetyczne (pole magnetyczne) ma strumień magnetyczny (strumień magnetyczny) równy wartości Ф, podczas gdy twornik obraca się ze stałą prędkością n obr/min. W generatorze na powierzchni twornika znajdują się dodatkowe przewodniki, które przecinają strumień magnetyczny podczas obrotu, a ich liczba wynosi z.
Tak więc nowoczesna wersja generatora prądu stałego zapewnia dodatkowe przewodniki w postaci cewek, których liczba bezpośrednio wpływa na indukowane pole elektromagnetyczne. W tym przypadku całkowitą moc takiego urządzenia można określić wzorem P=EIa. Tutaj wartość Ia oznacza wielkość całkowitego prądu na uzwojeniu twornika i jeśli siła elektromotoryczna jest stała, całkowita moc elektryczna będzie zawsze proporcjonalna do EIa. Ta moc może być mniej więcej w zależności od prędkości wirnika i liczby jego biegunów.
Ponadto istnieje moc netto P1, mierzona w watach, która jest dostarczana do obwodu zewnętrznego i jest równa P1 = UI, gdzie litera U oznacza napięcie w woltach, a litera I oznacza natężenie (w amperach). Aby określić sprawność przemysłową (oznaczoną jako ɳm) generowaną przez alternatory prądu stałego, należy określić stosunek mocy pozornej do mocy użytecznej zgodnie ze wzorem ɳm u003d P1 / P - w ten sposób ustalasz współczynnik przemysłowy.
Trochę o strukturze generatora
Każda konstrukcja generatorów prądu stałego implikuje obecność stojana i wirnika (tworu). Wirniki są produkowane w fabrykach sprzętu elektrycznego i są to pręty (wały) z metalowymi (stalowymi) płytami, w których znajdują się wgłębienia na uzwojenia, a końce uzwojeń będą koniecznie dojeżdżały do miedzianego kolektora. Kolektor to zestaw miedzianych płytek, które są odizolowane od siebie dielektrykami. Ten zespół jako całość nazywa się kotwicą.
Stojan w silniku elektrycznym generatorów prądu stałego oprócz swojego bezpośredniego przeznaczenia pełni rolę obudowy, a do jego powierzchni od wewnątrz mocowane są magnesy stałe lub elektryczne, gdzie druga opcja jest najbardziej popularna. Rdzenie takich magnesów są pozyskiwane z płyt stalowych lub mogą być odlewane razem ze stojanem. W obudowie stojana muszą znajdować się otwory, w które wkładane są szczotki odbierające prąd.
Przydatne wideo
Gdzie są używane generatory prądu stałego?
W XIX wieku, który jest jednocześnie początkiem okresu elektryfikacji, generatory prądu stałego były jedynym przemysłowym źródłem wytwarzania energii elektrycznej. Były też chemiczne alternatywy, ale były one bardzo drogie, jednak ich koszt do dziś pozostaje wysoki – wystarczy spojrzeć na cenę zwykłych baterii. Tak czy inaczej, ale w tym czasie nie było źródeł prądu przemiennego i dopiero po zgłoszeniu Nikolo Tesli i innych naukowców transformatory i silniki asynchroniczne zaczęły pojawiać się w sprzęcie elektrycznym i pojawiło się zasilanie trójfazowe - to stopniowo zastępował prąd stały.
W XX wieku i dziś generatory wytwarzające prąd stały są poszukiwane w transporcie - w sektorze przemysłowym i usługowym:
- transport miejski – tramwaje i trolejbusy;
- transport kolejowy - lokomotywy spalinowe różnych modeli;
- transport drogowy - teraz generatory starego typu zostały zastąpione przez generatory trójfazowe z wbudowanymi konwerterami.
Oprócz głównych obiektów poboru prądu stałego, istnieją również urządzenia elektryczne, w których takie napięcie jest używane. Na przykład małe spawarki z autonomicznym systemem zasilania, a także różne pompy i pompy z potężnymi silnikami rozruchowymi. Wybierając (kupując) taki sprzęt, musisz dokładnie dowiedzieć się, z jakimi celami poradzi sobie ta lub ta jednostka, i dopiero wtedy można wziąć pod uwagę charakterystykę generatora prądu stałego niezbędną dla tego sprzętu.
Uwaga: aby kupić generator, który generuje prąd stały, możesz odwiedzić sklepy z szeroką gamą artykułów elektrycznych, centra handlowe, a także witryny komercyjne w Internecie (sklep internetowy).
Popularne generatory inwerterowe
Oprócz klasyfikacji generatorów prądu stałego kupujący z reguły interesuje się popularnością danego modelu, a także jego charakterystyką techniczną, rzeczywistą zgodnością z tymi parametrami i możliwością serwisu. Potencjalnych nabywców interesuje również to, czy były jakieś reklamacje dotyczące jakości danego modelu, sposobu realizacji zobowiązań gwarancyjnych producenta i oczywiście kosztu urządzenia.
Weekend X3500ie
Model generatora z silnikiem gaźnikowym Weekender X3500ie z USA jest jednym z falowników, które zazwyczaj znajdują się na pierwszych pozycjach w rankingu popularności i takie jednostki są kupowane najczęściej. Pomimo tego, że silnik wykonany jest według prototypu Hondy, a to nic innego jak kopia, to można go zaliczyć do linii najbardziej ekonomicznych silników benzynowych - zużycie paliwa to tylko 250 ml na 1 kWh energii elektrycznej dla obwodu zewnętrznego. Ogólnie moc znamionowa generatora inwerterowego wynosi 3,0 kW, a maksymalna to 3,5 kW przy zużyciu benzyny 0,65 l/h. Model ten nadaje się do domów wiejskich, aby zapewnić działanie kotła gazowego z pompą obiegową, a także urządzeń gospodarstwa domowego.
Zalety Weekendera X3500ie:
- silnik generatora można uruchomić za pomocą pilota lub rozrusznika elektrycznego;
- moc jednostki jest wystarczająca dla średniej wielkości prywatnego domu;
- obecność licznika godzin przypomni Ci o czasie następnej usługi;
- w przypadku awarii urządzenia niezbędne części można zawsze znaleźć w sklepach.
Weekender X3500ie Wady:
- potrzeba terminowego ładowania baterii;
- przy lekkim niedopełnieniu oleju czujnik kontroli poziomu reaguje i silnik nie uruchamia się;
- ograniczona liczba centrów serwisowych.
Weekend GS950I
Inwerterowy generator benzynowy Weekender GS950I to przenośna walizka, którą możesz zabrać ze sobą na kemping, polowanie lub wędkarstwo. Taki model jest w stanie wyprodukować od 0,5 do 1,0 kW przy zużyciu paliwa 0,36 litra na 1 kWh. Biorąc pod uwagę objętość zbiornika paliwa, która mieści 2,1 litra, silnik może pracować płynnie od 4 do 12 godzin. Oczywiście ta jednostka należy do kategorii urządzeń o małej mocy, ale jej zasoby wystarczają na wyjście na wieś, gdzie może zaistnieć potrzeba oświetlenia lub podłączenia domowych urządzeń elektrycznych przy 220 V. Możliwe jest również użyj Weekendera GS950I jako zapasowego zasilacza do małego sklepu lub biura do pracy sprzętu biurowego i oświetlenia. Rozruch silnika Subaru-Type o mocy 1,35 KM na takim modelu odbywa się to za pomocą kabla, a problemy nigdy się nie pojawiają.
Zalety Weekendera GS950:
- model konsekwentnie zapewnia ≈220 V bez występowania przepięć lub spadków napięcia;
- praca silnika jest dość cicha, w granicach 56 dB, sprawny układ chłodzenia;
- oszczędzanie benzyny, gdy falownik nie jest w pełni obciążony;
- kompaktowe i stylowe opcje.
Wady Weekendowego GS950:
- brak czujnika godziny
- niska moc wyjściowa.
Konner&Sohnen KS 2100i NOWOŚĆ
Do niezbyt dużego wiejskiego domu można kupić zasilany benzyną generator inwerterowy Konner & Sohnen KS 2100i NEW, o znamionowej mocy wyjściowej 1,6 kW, maksymalnie 1,8 kW. Jednostka ma dość pojemny zbiornik paliwa o pojemności 5,5 litra i jest tankowana marką AI-92. Biorąc pod uwagę fakt, że prąd po falowniku ma prawidłową sinusoidę, urządzenie może być stosowane do kotłów gazowych z elektronicznym panelem sterowania, pomp obiegowych, lodówek, klimatyzatorów i innych urządzeń AGD. Poziom hałasu silnika wynosi 68 dB, dzięki czemu można go umieścić w garażu lub szopie i nie będzie zbytnio przeszkadzał w rozrywce.
Zalety Konner&Sohnen KS 2100i NOWOŚĆ:
- falownik wytwarza prąd o czystej (poprawnej) sinusoidzie;
- urządzenie posiada wygodny panel sterowania;
- silnik osadzony na solidnej stalowej ramie;
- łatwe ręczne uruchomienie urządzenia.
Wady Konner&Sohnen KS 2100i NOWOŚĆ:
- nie otrzymano żadnych skarg ani skarg.
Konner&Sohnen KS 2000iS NOWOŚĆ
Niemiecki generator inwerterowy Konner & Sohnen KS 2000iS NEW z 4-suwowym silnikiem gaźnikowym pracuje na benzynie AI-92 i wytwarza moc znamionową 1,8 kW, a maksymalnie 2,0 kW. Napełniony zbiornik paliwa o pojemności 4 litrów pozwala na zapewnienie nieprzerwanej pracy sprzętu AGD przez kilka godzin, a nie tylko oświetlenia, ale także skomplikowanych urządzeń, gdzie nie można obejść się bez prawidłowej sinusoidy, jaką powinien wytworzyć falownik. Masa generatora to 18 kg, co pozwala na ręczne przenoszenie go z miejsca na miejsce i jest to istotny czynnik dla działania urządzenia.
Zalety Konner&Sohnen KS 2000iS NOWOŚĆ:
- Niemiecka jakość silnika elektrycznego;
- uproszczony start;
- System ECO oszczędza benzynę;
- dźwiękoszczelna obudowa redukuje hałas do 64 dB.
Wady Konner&Sohnen KS 2000iS NOWOŚĆ:
Przydatne wideo
Wniosek
Kiedy zrozumiesz, jak działa generator prądu stałego, łatwiej będzie Ci dokonać świadomego wyboru przy zakupie falownika do domu wakacyjnego, własnego sklepu lub biura. Możesz wybrać konfigurację, która nie została omówiona w sekcji Popularne generatory inwerterowe, ale to nie jest tak ważne. Najważniejsze jest to, że jakość alternatora odpowiada cenie, którą podałeś przy zakupie.
