Elektro-generator

20-asr boshlarida elektr generatorlari. Murgʻob daryosidagi Hindukush GESi ishga tushirilganda Rossiya imperiyasidagi eng qudratli boʻlgan. Vengriyada ishlab chiqarilgan: Ganz kompaniyasi, 1909 yil. Prokudin-Gorskiy surati, 1911 yil .

Elektr generatori — bu elektr boʻlmagan energiya turlari (mexanik, kimyoviy, termal va boshqalar boʻlgan qurilma) elektr energiyasiga aylanadi.

Tarixi

Yedlik dinamo-mashinasi

1827-yilda vengriyalik fizik Anjos Istvan Jedlik elektromagnit aylanadigan qurilmalar bilan tajriba oʻtkaza boshladi, u elektromagnit oʻzidan oʻzi aylanadigan rotorlar deb ataydi. Uning bir qutbli elektr motorining prototipida (1853-1856 yillarda tugallangan) statsionar va aylanadigan qismlar elektromagnit edi. U dinamo kontseptsiyasini Siemens va Wheatstoneʼdan kamida 6 yil oldin ishlab chiqqan, ammo ixtiroga patent bermagan, chunki u buni birinchi boʻlmagan deb hisoblagan. Uning gʻoyasining mohiyati doimiy magnitlar oʻrniga ikkita qarama-qarshi joylashgan elektromagnitlardan foydalanish edi, bu rotor atrofida magnit maydon hosil qildi. Yedlikning ixtirosi oʻz davridan oʻnlab yillar oldinda edi.

Faraday diski

Faraday disk

1831 yilda Maykl Faraday elektromagnit generatorlar qanday ishlashini kashf etdi. Keyinchalik Faraday qonuni deb ataladigan printsip magnit maydonga perpendikulyar harakat qilayotgan oʻtkazgichning uchlari oʻrtasida potentsial farq paydo boʻlishi edi. U, shuningdek, Faraday diski deb nomlangan birinchi elektromagnit generatorni qurdi, u ot magnitining qutblari orasida aylanadigan mis diskdan foydalangan holda bir qutbli generator edi. U kichik doimiy kuchlanish va kuchli oqim hosil qildi.

Dizayn nomukammal edi, chunki oqim magnit maydonda boʻlmagan disk qismlari orqali oʻz-oʻzidan yopildi. Parazit oqimi kontakt simlaridan olingan quvvatni cheklab qoʻydi va mis diskning foydasiz isishiga sabab boʻldi. Keyinchalik unipolyar generatorlar bu muammoni faqat bitta yoʻnalishda bir xil maydon va oqim hosil qilish uchun diskning butun perimetri boʻylab taqsimlangan koʻplab kichik magnitlarni disk atrofida joylashtirish orqali hal qilishga muvaffaq boʻldi.

Yana bir kamchilik shundaki, chiqish kuchlanishi juda kichik edi, chunki magnit oqim atrofida faqat bitta burilish hosil boʻldi. Tajribalar shuni koʻrsatdiki, gʻaltakdagi simning koʻp burilishlari yordamida tez-tez talab qilinadigan yuqori kuchlanishni olish mumkin. Simlarning oʻrashlari generatorlarning barcha keyingi ishlanmalarining asosiy xususiyatiga aylandi.

Biroq, soʻnggi yutuqlar (noyob tuproq magnitlari) rotorda magnitlangan bir kutupli motorlarni yaratishga imkon berdi va eski dizaynlarga koʻplab yaxshilanishlar olib kelishi kerak.

Dinamo-mashina

Dinamolar oʻlchamlari va kalitlarning murakkabligi tufayli endi energiya ishlab chiqarish uchun ishlatilmaydi. Bu katta, kamar bilan boshqariladigan, yuqori oqimli dinamo 1400 aylanish tezligida aylantirilganda 310 amper va 7 volt yoki 2170 vatt ishlab chiqardi.

Dinamo sanoat uchun energiya ishlab chiqarishga qodir boʻlgan birinchi elektr generatori edi. Uning ishi mexanik energiyani pulsatsiyalanuvchi toʻgʻridan-toʻgʻri oqimga aylantirish uchun elektromagnetizm qonunlariga asoslangan. Mexanik kalit yordamida toʻgʻridan-toʻgʻri oqim hosil boʻldi. Birinchi dinamo 1832 yilda Hippolyte Pixie tomonidan qurilgan.

Bir qator ahamiyatsiz kashfiyotlardan oʻtib, dinamo doimiy dvigatel, alternator, sinxron dvigatel, aylanadigan konvertor kabi boshqa ixtirolar paydo boʻlgan prototipga aylandi.

Dinamo mashinasi doimiy magnit maydon hosil qiluvchi stator va bu sohada aylanadigan oʻrashlar toʻplamidan iborat. Kichik mashinalarda doimiy magnitlar yordamida doimiy magnit maydon yaratilishi mumkin edi, katta mashinalarda doimiy magnit maydon bir yoki bir nechta elektromagnitlar tomonidan yaratiladi, ularning oʻrashlari odatda qoʻzgʻatuvchi oʻrashlar deb ataladi.

Elektr tarmoqlarida va elektron qattiq holatdagi DC-AC konvertorlarida oʻzgaruvchan tokdan foydalanishning koʻp qirraliligi tufayli hozirda katta kuchli dinamolar kamdan-kam hollarda hamma joyda uchraydi. Biroq, oʻzgaruvchan tok kashf etilishidan oldin, toʻgʻridan-toʻgʻri oqim ishlab chiqaradigan ulkan dinamolar elektr energiyasini ishlab chiqarishning yagona yoʻli edi. Endi dinamolar kamdan-kam uchraydi.

Elektr mashinalarining reversibilligi

Rus olimi E. X. Lenz 1833-yilda elektr mashinalarining teskariligiga ishora qilgan edi: xuddi shu mashina tokdan quvvatlansa, elektr dvigateli boʻlib ishlay oladi, agar uning rotori tomonidan aylantirilsa, elektr tokining generatori boʻlib xizmat qilishi mumkin. bir turdagi dvigatel, masalan, bug 'dvigateli . 1838 yilda Yakobi elektr motorining ishlashini sinovdan oʻtkazish komissiyasi aʼzolaridan biri boʻlgan Lenz eksperimental ravishda elektr mashinasining teskariligini isbotladi.

Elektromagnit induksiya hodisasiga asoslangan birinchi elektr toki generatori 1832 yilda parijlik texnik aka-uka Pixinlar tomonidan qurilgan. Ushbu generatordan foydalanish qiyin edi, chunki ogʻir doimiy magnitni aylantirish kerak edi, shunda oʻzgaruvchan elektr toki uning qutblari yaqinida oʻrnatilgan ikkita simli bobinda paydo boʻladi. Jeneratör oqimni toʻgʻrilash uchun qurilma bilan jihozlangan. Elektr mashinalarining kuchini oshirish uchun ixtirochilar magnit va bobinlar sonini koʻpaytirdilar. 1843 yilda qurilgan shunday mashinalardan biri Emil Stehrer generatori edi. Ushbu mashinada uchta kuchli harakatlanuvchi magnit va vertikal oʻq atrofida qoʻl bilan aylantirilgan oltita bobin mavjud edi. Shunday qilib, elektromagnit oqim generatorlarini ishlab chiqishning birinchi bosqichida (1851 yilgacha) magnit maydonni olish uchun doimiy magnitlar ishlatilgan. Ikkinchi bosqichda (1851-1867) generatorlar yaratildi, ularda quvvatni oshirish uchun doimiy magnitlar elektromagnitlarga almashtirildi. Ularning oʻrashlari doimiy magnitli mustaqil kichik oqim generatoridan oqim bilan oziqlangan. Shunga oʻxshash mashina 1863 yilda ingliz Genri Uayld tomonidan yaratilgan.

Ushbu mashinaning ishlashi davomida isteʼmolchini elektr energiyasi bilan taʼminlaydigan generatorlar bir vaqtning oʻzida oʻz magnitlarini oqim bilan oziqlantirishi mumkinligi maʼlum boʻldi. Maʼlum boʻlishicha, elektromagnitlarning yadrolari oqim oʻchirilgandan keyin qoldiq magnitlanishni saqlab qoladi. Buning yordamida oʻz-oʻzidan qoʻzgʻaluvchi generator hatto dam olishdan boshlanganda ham oqim beradi. 1866-1867 yillarda bir qator ixtirochilar oʻz-oʻzidan qoʻzgʻaluvchan mashinalar uchun patent oldilar.

1870 yilda Fransiyada ishlagan Belgiyalik Zenob Gramma sanoatda keng qoʻllaniladigan generatorni yaratdi. Oʻzining dinamosida u oʻz-oʻzidan qoʻzgʻalish printsipidan foydalangan va 1860 yilda A.Pachinotti tomonidan ixtiro qilingan halqali langarni yaxshilagan.

Birinchi Gramma mashinalaridan birida gorizontal milga oʻrnatilgan halqali armatura ikkita elektromagnitning qutb qismlari orasida aylangan. Armatura qoʻzgʻaysan kasnagi orqali boshqarildi, elektromagnit oʻrashlar armatura sargisi bilan ketma-ket ulangan. Gramma generatori toʻgʻridan-toʻgʻri oqimni taʼminladi, u kollektor yuzasi boʻylab siljiydigan metall choʻtkalar yordamida olib tashlandi. 1873 yilda Vena xalqaro koʻrgazmasida 1 kilometr uzunlikdagi simlar bilan bogʻlangan ikkita bir xil Gramm mashinasi namoyish etildi. Mashinalardan biri ichki yonuv dvigateli tomonidan boshqarildi va elektr energiyasining generatori boʻlib xizmat qildi. Ikkinchi mashina birinchisidan simlar orqali elektr energiyasini oldi va dvigatel vazifasini bajarib, nasosni harakatga keltirdi. Bu Lenz tomonidan kashf etilgan elektr mashinalarining reversibilligining ajoyib namoyishi va energiyani masofaga uzatish printsipining namoyishi edi.

Elektr va magnitlanish oʻrtasidagi bogʻliqlik kashf etilishidan oldin, elektrostatika prinsiplari asosida ishlaydigan elektrostatik generatorlar ishlatilgan. Ular yuqori kuchlanish ishlab chiqarishi mumkin edi, lekin juda oz oqimga ega edi. Ularning ishi elektr zaryadlarini bir elektroddan ikkinchisiga oʻtkazish uchun elektrlashtirilgan kamarlar, plitalar va disklardan foydalanishga asoslangan edi. Toʻlovlar ikkita printsipdan biri yordamida yaratilgan:

• elektrostatik induksiya
• triboelektrik effekt, bunda ikkita dielektrik orasidagi mexanik aloqa tufayli elektr zaryadi hosil boʻlgan.

Past samaradorlik va yuqori kuchlanishli mashinalarni izolyatsiyalash murakkabligi sababli elektrostatik generatorlar kam quvvatga ega boʻlgan va sanoat miqyosida elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun hech qachon ishlatilmadi. Bugungi kungacha saqlanib qolgan bunday turdagi mashinalarga misollar elektrofor mashinasi va Van de Graaff generatoridir .

Aylanish yordamida boshqa elektr generatorlari

Kommutator boʻlmasa, dinamo alternatorning namunasidir. Elektromexanik kommutator bilan dinamo klassik DC generatoridir. Alternator doimo doimiy rotor tezligiga ega boʻlishi va quvvat taqsimlash tarmogʻidagi boshqa generatorlar bilan sinxronlashtirilishi kerak. DC generatori ruxsat etilgan chegaralarda har qanday rotor chastotasida ishlashi mumkin, lekin toʻgʻridan-toʻgʻri oqim hosil qiladi.

MGD generatori

Magnitogidrodinamik generator toʻgʻridan-toʻgʻri aylanadigan qismlardan foydalanmasdan, magnit maydon boʻylab harakatlanadigan plazma yoki boshqa shunga oʻxshash Superoʻtkazuvchilar muhit (masalan, suyuq elektrolitlar) energiyasidan elektr energiyasini ishlab chiqaradi. Ushbu turdagi generatorlarning rivojlanishi estrodiol elektr stantsiyalarida bugʻni isitish uchun ishlatilishi mumkin boʻlgan yuqori temperaturali yonish mahsulotlarini ishlab chiqarishi va shu bilan umumiy samaradorlikni oshirishi sababli boshlandi. MGD generatori teskari qurilma, yaʼni uni dvigatel sifatida ham ishlatish mumkin.

Tasniflash

• Elektromexanik
  • induksiya
  • elektrofor mashinasi
• Termoelektrik
  • Termojuftlar
  • Termionik transduserlar
• Fotosellar
• Magnetogidro (gaz) dinamik generatorlar
• Kimyoviy oqim manbalari
  • Galvanik hujayralar
  • yonilgʻi xujayralari
• Biogeneratorlar

Elektromexanik induksion generatorlar

Elektromexanik generator — mexanik ish elektr energiyasiga aylantiriladigan elektr mashinasi.

$E=-{\frac {d\Phi }{dt}}$ — EMF va magnit oqimning oʻzgarish tezligi oʻrtasidagi munosabatni oʻrnatadi $\Phi$ generatorning oʻrashiga kirib borish.

Elektromexanik generatorlarning tasnifi

• Asosiy harakatlantiruvchi turi boʻyicha:
  • Turbogenerator — bug 'turbinasi yoki gaz turbinali dvigatel tomonidan boshqariladigan elektr generatori;
  • Gidrogenerator — gidravlik turbina tomonidan boshqariladigan elektr generatori;
  • Dizel generator — dizel dvigatel tomonidan boshqariladigan elektr generatori;
  • Shamol generatori — shamolning kinetik energiyasini elektr energiyasiga aylantiruvchi elektr generatori;
  • Stirling generatori — Stirling dvigateli bilan ishlaydigan elektr generatori. Bunday generatorning afzalligi har qanday issiqlik manbasini ishlatish qobiliyatidir: oʻtin yoki quyosh nurini yoqishdan radioaktiv parchalanishning issiqligiga, masalan, plutoniy-238 .

• Chiqish elektr tokining turi boʻyicha:
  • uch fazali
  • bir fazali

• Oʻralgan ulanish turi:
  • Yulduzli oʻrashlarni kiritish bilan
  • Uchburchakda sariqlarni kiritish bilan

• Qoʻzgʻalish yoʻli bilan
  • Doimiy magnit qoʻzgʻalishi bilan
  • tashqi stimulyatsiya bilan
  • Oʻz-oʻzidan hayajon bilan
    • Ketma-ket qoʻzgʻalish bilan
    • Parallel qoʻzgʻalish bilan
    • Aralash hayajon bilan

Manbalar va havolalar

• generator tuzilishi
• Studiolum:. Abraham Ganz at the Hindukush (ingliz)