Elektrische Generator (52 Foto's): Het Werkingsprincipe Van Een Elektrische Stroomgenerator, Typen, Waaruit Deze Bestaat En Hoe Te Kiezen

2024 Auteur: Beatrice Philips | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-16 05:52

Alles weten over elektrische generatoren is niet alleen nodig voor ingenieurs, productie-organisatoren en verschillende managers, zoals ze meestal denken. Kennis van het werkingsprincipe van een elektrische stroomgenerator is een algemene culturele basiskennis van de moderne wereld. Inzicht in de soorten generatoren, waaruit ze bestaan, hoe u een apparaat kiest, kan uw eigen leven aanzienlijk verbeteren en comfort garanderen, zelfs bij een plotselinge stroomuitval.

Geschiedenis van de schepping

Het is onmogelijk om precies te zeggen welke specialisten de elektriciteitsgenerator hebben uitgevonden - veel ingenieurs en elektrotechnici werken er al tientallen jaren aan. Het werk aan een dergelijke techniek gaat zelfs in de 21e eeuw door, wanneer het lijkt alsof er niets belangrijks kan worden toegevoegd . Een beslissende stap in de richting van de creatie van een generator was de ontdekking van de interactie van het elektrische veld en de magnetische naald in 1820. Geleidelijk aan was het mogelijk om te ontdekken dat een elektrische stroom alleen wordt verkregen in een bewegend magnetisch veld of wanneer een geleider erin beweegt. De eer van een dergelijke ontdekking wordt gedeeld door Anjos Yedlik (Oostenrijk, 1827) en Michael Faraday (Engeland, 1831).

Hoewel de eerste een Hongaarse wetenschapper was, waren de inspanningen van zijn Britse collega veel bekender . Hij was het die elektromagnetische inductie grondig en uitgebreid onderzocht en niet alleen probeerde een specifiek mechanisme te creëren. Bovendien kon Yedlik pas in de jaren 1850 van prototypes naar een volwaardige dynamomachine gaan. Maar Michael Faraday creëerde in 1831 een elektriciteitsgenerator (hoewel nog steeds onvolmaakt). Dynamomachines waren historisch gezien het eerste type, maar vanwege de omvang en complexiteit van de commutatie verlieten ze het toneel.

Het jaar van de uitvinding van de eerste elektrische machine in Rusland is 1833. Tegelijkertijd ontdekte Emmanuel Lenz de omkeerbaarheid van systemen - één apparaat kan zowel voor opwekking als als elektromotor worden gebruikt.

Maar de archaïsche lijfeigenschap liet niet toe te profiteren van veelbelovende ontwikkelingen en al snel ging de prioriteit onherroepelijk naar de industrieel ontwikkelde staten . Tot 1851 werden alle generatoren alleen gemaakt met permanente magneten; in de volgende 16 jaar was het mogelijk om het vermogen te vergroten door eenvoudige elektromagneten. In de jaren 1866-1867 presenteerden verschillende ontwikkelaars tegelijkertijd elektrische machines met zelf opgewekte magneten.

De generator van de Belgisch-Franse uitvinder Zenob Gramm, gebouwd in 1870, werd voor het eerst veel gebruikt voor industriële doeleinden . Toen de dieselmotor er eenmaal was, ontdekte een onbekende ontwikkelaar hoe hij deze als generatoraandrijving kon gebruiken. Al in de jaren 1920 begonnen dieselgeneratoren actief te worden gebruikt in de industrie. Onderzoek door natuurkundigen in de jaren 1940 leidde tot de creatie van magnetohydrodynamische generatoren. Maar dergelijke systemen kunnen uitsluitend worden gebruikt bij grote energiecentrales, er zijn geen vooruitzichten voor huishoudelijk gebruik.

Apparaat en werkingsprincipe

Elke elektrische generator zet een mechanische impuls om in een elektrische stroom. Het wordt verkregen door een draadspoel te draaien die in een magnetisch veld is geplaatst. De spoel is verdeeld in twee hoofddelen: een starre magneet en een draadframe. Beide spoeluiteinden zijn mechanisch verbonden door een sleepring die op de koolborstel schuift. Deze borstel geleidt een elektrische stroom.

Het werkingsprincipe van de generator houdt ook in dat de puls die wordt gegenereerd door het roterende deel naar de binnenste contactring gaat . Dit gebeurt precies op het moment dat een deel van het frame de noordrand van de magneet passeert. De wisselstroombron werkt meestal volgens het principe van de zogenaamde sterke stroomopwekking.

Het heeft slechts één magneet, maar het beweegt rond verschillende windingen. Het is de moeite waard om te overwegen dat de autogenerator iets anders is gerangschikt.

Het begint te werken wanneer het ontstekingssysteem wordt gestart . Op dit moment gaat de stroom door de sleepringen naar het borstelsamenstel en naar het bekrachtigingssysteem. Daar wekt hij een magnetisch veld op. Een rotor die is verbonden met de krukas genereert elektromagnetische trillingen. Een geïnduceerde wisselstroom wordt gegenereerd op de terugspoelterminal. De draaifrequentie van de zelfbekrachtigde generator neemt tot een bepaald niveau toe en daarna wordt de gelijkrichter getriggerd.

Hoewel het basisprincipe van stroomopwekking de interactie is van het magnetische veld, de rotor en de stator, kunnen verschillende bronnen van mechanische energie een bewegend onderdeel roteren. Ze kunnen zijn:

• stromend water;
• hete stoom;
• wind;
• verbrandingsmotoren.

Het synchrone type generator onderscheidt zich door het samenvallen van de torsiefrequenties van de stators en rotors. Als rotor wordt een permanente magneet gebruikt. Wanneer het apparaat wordt gestart, begint de rotor een zwak veld te genereren. Zodra de omwentelingen toenemen, begint een grote elektrische kracht te worden gegenereerd. De puls gaat door de spanningsregelaar en wordt naar het elektrische netwerk gestuurd.

Door de synchrone schakeling kunnen de parameters van de uitgezonden stroom worden gestabiliseerd. Er is echter een grote kans op elektrische overbelasting. Bovendien moet het borstelsamenstel worden onderhouden en dit verhoogt direct de kosten voor de consument.

Asynchrone modellen lopen continu in een vertragende modus. De rotor draait van tevoren en de oriëntatie ervan valt samen met de oriëntatie van het magnetische veld dat door de stator wordt gegenereerd. Rotoren kunnen een fase- of eekhoornkooiversie zijn.

Het magnetische veld in asynchrone apparaten kan niet worden aangepast . Daarom worden de frequentie en stroomsterkte direct bepaald door het aantal windingen van het apparaat. In de afgelopen decennia hebben elektrochemische generatoren, die stroom op basis van waterstof genereren, een belangrijke rol gespeeld. Ze proberen te worden gebruikt in auto's, maar tot nu toe is het niet mogelijk geweest om de verbrandingsmotor te verplaatsen. Een andere versie van de generator - de zonnebatterij werkt door middel van het foto-elektrisch effect.

Keer bekeken

door autonomie

Extreem autonoom type - dit zijn handmatige energiecentrales. In hen wordt mechanische beweging verkregen vanwege de spierkracht van de operator. Zeker, u hoeft niet te rekenen op een hoge productiviteit en langdurig gebruik . Maar u kunt vol vertrouwen op de hoogte blijven in elke situatie waarin u geen brandstof of wind- of waterenergie kunt gebruiken. Daarom kunnen dergelijke generatoren worden opgenomen in noodpakketten in vliegtuigen, die in noodgevallen worden gebruikt door expedities, het leger, enzovoort. Voorwaardelijk autonome elektromagnetische apparaten - op een benzineaandrijving.

Door het aantal fasen

Er zijn eenfasige en driefasige apparaten. In huizen en appartementen is een driefasige stroomvoorziening zelden nodig. De uitzondering zijn oude motoren, verwarmingselementen voor een sauna en soortgelijke apparatuur.

De aansluiting van eenfasige verbruikers op een driefasige generator moet worden uitgevoerd volgens de regel van uniforme distributie.

Een simpele vuistregel is: als het netwerk 20 kW of minder verbruikt, heeft drie fasen weinig zin.

Per modus:

De belangrijkste gebruikte apparaten zijn ontworpen om continu te werken. Ze rijden meestal op diesel, hoewel er uitzonderingen zijn. Dergelijke apparatuur kan 24 uur per dag stroom leveren en is het die wordt geïnstalleerd in grote energiecentrales en thermische energiecentrales . Stand-by generatormodellen zijn ontworpen voor noodgevallen (wanneer de stroomtoevoer plotseling wordt onderbroken). Ook het werk gaat soms ononderbroken door, maar slechts enkele uren.

Per toepassingsgebied

Generatoren voor huishoudelijk gebruik worden in een breed assortiment gepresenteerd. Bijna allemaal leveren ze eenfasige stroom. Normale waarden zijn 220 V, 50 Hz. De krachtigste huishoudelijke apparaten worden zelfs gebruikt voor lassen, maar ook voor het aandrijven van kleine werkplaatsen en autoservices.

Belangrijk: de mogelijkheid van gebruik voor lassen moet in de documentatie worden gespecificeerd - anders is het risico zeer hoog.

Voor productiedoeleinden zijn krachtige stationaire elektrische generatoren nodig. Ze worden ook gebruikt voor:

• grote bouwprojecten;
• microdistricten;
• solide huisjes;
• poorten;
• treinstations;
• ziekenhuizen;
• onderwijsinstellingen;
• kantoor centra.

Classificatie van huishoudelijke apparaten

Benzine

Systemen aangedreven door wind of stromend water vind je alleen in min of meer grote energiecentrales. Het is niet zo eenvoudig om ze in het veld (wandel)omstandigheden en zelfs gewoon thuis te gebruiken. Dit geldt met name voor hydrogeneratoren. Wat betreft thermische centrales voor privégebruik, deze werken bijna altijd op benzine en geven een beperkt vermogen af, apparaten die krachtiger zijn dan 20 kW zijn zelden te vinden . Meestal gebruiken ze AI-92-benzine, het gebruik van AI-76 en AI-95 is slechts af en toe mogelijk en zelfs dan wordt het niet aanbevolen.

Diesel

Installaties op dieselolie produceren soms tot 3 MW stroom. Ze zullen zelfs een groot vakantiedorp met garages en vergelijkbare infrastructuur van energie voorzien.

Dieselgeneratoren zijn verkrijgbaar in een mobiele of stationaire uitvoering. Het assortiment van dergelijke producten is zeer groot en dekt uiteraard elke behoefte.

Zelfs relatief zwakke modellen zijn geschikt om lasmachines van stroom te voorzien.

Fabrikanten

Moderne elektrische generatoren gemaakt in Rusland dagen vol vertrouwen buitenlandse producten uit. De meest populaire merken zijn:

• "Svarog";
• "Kaliber";
• Energomash;
• energie.

Het assortiment Russische leveranciers omvat zowel huishoudelijke versies met een vermogen van 1000-2000 W als serieuze semi-industriële monsters met een vermogen tot 5000 W . Ten slotte zijn er nog aanzienlijk krachtigere modellen die bouwers en productieorganisatoren zullen helpen. Een aantal generatoren die in de Russische Federatie worden geproduceerd, zijn uitgerust met geavanceerde besturings- en bewakingselektronica die de technische parameters bewaakt. Er zijn echter ook eenvoudigere versies - die veel stabieler zijn in moeilijke omstandigheden. Ten slotte zullen de producten van Russische bedrijven zeker beschikbaar zijn voor consumenten.

Het huishoudelijke segment wordt bijvoorbeeld vertegenwoordigd door het model EG-87220. Het heeft een eigen garantie van 14 maanden. Een brandstoftank met een inhoud van 15 liter is in de meeste gevallen voldoende, maar autostart is niet voorzien.

Het hoogste vermogen bereikt 2200 watt. Bedrijfsspanning - verwacht 220 V.

Uitstekende generatoren worden ook geleverd door het Franse bedrijf SDMO . Over het algemeen is het een van de wereldleiders in de productie van elektrische generatoren van verschillende soorten en capaciteiten. U kunt gemakkelijk een SDMO-benzinecentrale vinden die bijna elke denkbare taak kan oplossen. Ze bieden aantrekkelijke prestaties. Het assortiment van het Franse concern omvat modellen met speciale frames die trillingen dempen. Uitgerust met uitstekende elektronische componenten.

De aandacht wordt gevestigd op het K10M-model . Hij levert 230 V spanning en wordt bediend vanaf de afstandsbediening. Er is een stroomonderbreker aanwezig, de mogelijkheid om te werken bij - 30 graden. Op het frame is een anti-vibratiesysteem geïnstalleerd. Er is ook een 12V laadgenerator.

Concurrerend bedrijf Caiman betrad relatief recent de Russische markt . Ze is er echter al in geslaagd om de verdiensten van haar producten zo overtuigend mogelijk aan te tonen. De modellen zijn ontworpen voor minimaal geluid en kunnen zelfs in huis veilig worden geïnstalleerd. Alle generatoren van dit merk voldoen aan de hoogste milieunormen. Natuurlijk omvat het Caiman-assortiment apparaten met verschillende capaciteiten en maten.

Dit merk kan bogen op het Expert 3010X-model. Het heeft een geavanceerde luchtkoelingsoptie. De nokkenas maakt gebruik van een verbeterde kettingaandrijving.

Het filter zorgt ervoor dat de generator ook op extreem stoffige plaatsen opstart. De automatisering zorgt ervoor dat starten zonder olie niet mogelijk is. Het is ook vermeldenswaard:

• een paar stopcontacten beschermd tegen vocht;
• garantie van batterijduur tot 210 minuten;
• doordachte koelapparatuur;
• een uitstekend borstelloos systeem dat geen geavanceerd onderhoud vereist.

De Duitse fabrikant Endress heeft een zeer goede positie in de markt. In Duitsland zelf, wat al veel zegt, zijn zijn toestellen razend populair. Het bedrijf maakt actief gebruik van geavanceerde complexe oplossingen. Net als bij eerdere leveranciers omvat het assortiment het gehele assortiment aan stroomvoorzieningsopties. Het vermogen van het grootste deel van de modellen varieert van 1500 tot 9000 W. Vrijwel alle Endress-apparaten kunnen 220 en 380 V leveren.

Een goed voorbeeld is ESE 404 YS Diesel . Deze uitvoering wordt gewaardeerd om zijn betrouwbaarheid en laag brandstofverbruik. De kracht van het apparaat bereikt 3, 9 kVA. De nominale spanning van de eenfasige generator is 230 V. De elektrische bescherming is IP23.

Over Duitse leveranciers gesproken, het zou dwaas zijn om een ander populair merk - Fubag - te negeren . De stroomgeneratoren zijn van dezelfde kwaliteit als de bekendere lasapparatuur. Fubag-specialisten geven niet alleen om de technische kenmerken, maar ook om het originele ontwerp, waardoor het gemakkelijker te onderhouden is. De generatoren van dit merk behoren formeel tot de professionele categorie. Ze worden echter niet minder succesvol gebruikt in de privésector.

De eenfasige energiecentrale DS 16 A ES met open einde levert tot 13,6 kVA stroom met een tank van 51 liter. Voorverwarmen van lucht is voorzien.

De ontwerpers zorgden voor overbelastingsbeveiliging, het niveau van elektrische weerstand is IP23. De viercilinderinstallatie levert een stroomsterkte van 54 A. Bij een belasting van 75% werkt het apparaat tot 10 uur.

Russische consumenten waarderen de voordelen van stroomgeneratoren van het merk Resanta al lang. Ze worden geroemd om:

• hightech details;
• gemak van service;
• uitstekende verhouding tussen gewicht en vermogen;
• stabiliteit van de uitgangsspanning.

In het assortiment valt het model BG 4000 R, dat op benzine loopt, op. Vermogen - 3 kW, brandstofkwaliteit - AI-92. Het synchrone poetssysteem werkt feilloos, de informatie wordt door het display naar de gebruiker gebracht. Bougiesleutel, knop zijn inbegrepen in de set. In feite vindt de productie plaats in China.

Onder de Chinese bedrijven valt het merk ELITECH gunstig op . In ons land is hij bekend sinds 2008. Dergelijke generatoren zijn niet alleen van hoge kwaliteit, maar ook pretentieloos en veelzijdig. De producten van ELITECH maken gebruik van de nieuwste technologieën en daardoor wist het bedrijf veel voormalige marktleiders aan de kant te schuiven. Gasgeneratoren van dit bedrijf onderscheiden zich door een gecombineerde start, ze kunnen in een stationaire of mobiele vorm worden gemaakt.

Een voorbeeld van een eenvoudige huishoudelijke generator is BES 950 R . Met een tankinhoud van 4,4 liter levert hij een stroomsterkte van 2,8 A. Start vindt plaats in handmatige modus. Automatisering bewaakt het oliepeil en schakelt het apparaat indien nodig uit. De tweetaktmotor met kopkleppen heeft een enkele luchtgekoelde cilinder. Het geluidsvolume bereikt 56 dBA. Noorse stroomgeneratoren verdienen geen speciale vermelding, in tegenstelling tot merken:

• Makita;
• Hitachi;
• Hyundai;
• Kipor;
• Boswachter.

Hoe te kiezen?

Het kopen van een "gewoon stil" apparaat is niet helemaal redelijk. Evenals het krachtigste apparaat. Allereerst moet u beslissen voor welk doel de generator zal worden gebruikt:

• in seizoensgebonden stroomvoorziening;
• als back-up vangnet;
• als noodoplossing;
• als een permanente energiebron.

Voor toeristen, jagers, vissers en een deel van commerciële consumenten is het juister om voor een mobiele generator te kiezen. Hij zal ook geschikt zijn voor zomerbewoners. Maar de kracht van het apparaat is van cruciaal belang. Het moet in evenwicht zijn: een zwakke techniek zal de taak niet "uittrekken", en een te sterke techniek zal middelen verspillen.

Het bepalen van de vereiste indicator helpt om rekening te houden met de startstroomcoëfficiënt, en om apparaten te verdelen in belangrijk en niet erg belangrijk (stofzuigers, wasmachines, strijkijzers, magnetrons zijn niet nodig om toe te voegen).

Ook het aantal fasen is erg relevant. Alleen eenfasige apparaten kunnen worden gevoed door een eenfasige generator. Voor huishoudelijk en voorstedelijk gebruik is dit echter niet zo belangrijk. Er moeten driefasige modellen worden gebruikt om bouwplaatsen, industriële ondernemingen en hun individuele werkplaatsen uit te rusten. Belangrijk: ze geven niet meer dan 1/3 van het vermogen per fase af.

Een ander belangrijk aspect is de gebruikte brandstof . Met het benzinemodel kunt u stroom leveren aan het huis in geval van periodieke storingen. Deze apparaten zijn compact, relatief licht van gewicht en maken weinig geluid. Ze worden actief gebruikt door kleine commerciële bedrijven - zowel productie als handel. Dieselmodificaties zijn duur, maken veel lawaai, maar geven veel stroom af en kunnen lange tijd ononderbroken werken. Modellen zijn waardevol waar elektriciteitsnetten als klasse ontbreken.

Dual-fuelversies zullen zuiniger en veelzijdiger zijn dan andere. Ze lopen meestal op benzine en gas, en overstappen is eenvoudig.

Ballonvloeibaar gas is aanzienlijk goedkoper dan benzine . Deze modus is nog voordeliger bij aansluiting op een snelweg. Asynchrone apparaten zijn ontworpen voor stroomvoorziening in de open lucht, ze moeten ook worden gebruikt voor bijzonder vochtige ruimtes.

Het probleem is echter dat borstelloze generatoren niet weten hoe ze feilloos hoogwaardige stroom kunnen leveren met een optimale sinusgolf. Huishoudelijke apparaten en computers worden het best aangedreven door synchrone apparaten. Zelfs de gevoeligheid voor stofschade wordt gerechtvaardigd door de stabiele parameters en hoge stroomkarakteristieken. Een kopergewonden dynamo is duurder, maar geleidt de warmte veel beter en heeft een uitstekend vermogen. Daarnaast moet je letten op:

• de aanwezigheid van een AVR-systeem (zonder dit kunnen stroompieken telefoons, tablets en laptops kapot maken);
• handmatige of elektrische starter;
• de aanwezigheid van een optie om automatisch te starten (en soms te stoppen);
• gesloten of open behuizing (de eerste optie is stabieler en betrouwbaarder, maar kan oververhit raken);
• aftellen van motoruren (waardoor tijdig onderhoud mogelijk is);
• brandstofverbruik;
• beoordelingen;
• servicemogelijkheden van de leverancier.