Kako nastaje električna energija u generatoru. Vrste električnih generatora i principi njihovog rada. Joules iz okretnih vrata

Izraz "generacija" u elektrotehnici dolazi iz latinskog. To znači "rođenje". U odnosu na energiju, možemo reći da su generatori tehnički uređaji koji proizvode električnu energiju.

Treba napomenuti da se električna struja može proizvesti pretvaranjem različitih vrsta energije, na primjer:

hemijski;

svjetlo;

termičke i druge.

Istorijski gledano, generatori su strukture koje pretvaraju kinetičku energiju rotacije u električnu energiju.

Prema vrsti proizvedene električne energije, generatori su:

1. DC;

2. promenljiva.

Fizičke zakone koji omogućavaju stvaranje modernih električnih instalacija za proizvodnju električne energije transformacijom mehaničke energije otkrili su naučnici Oersted i Faraday.

U dizajnu bilo kojeg generatora, ostvaruje se kada se električna struja inducira u zatvorenom okviru zbog njenog ukrštanja s rotirajućim magnetskim poljem, koje se stvara u pojednostavljenim modelima za kućnu upotrebu ili uzbudnim namotajima na industrijskim proizvodima velike snage.

Kada se okvir rotira, veličina magnetskog fluksa se mijenja.

Elektromotorna sila inducirana u zavojnici ovisi o brzini promjene magnetskog fluksa koji prolazi kroz okvir u zatvorenoj petlji S, i direktno je proporcionalna njegovoj vrijednosti. Što se rotor brže rotira, to je veći napon koji se stvara.

Da bi se stvorio zatvoreni krug i iz njega odvodila električna struja, bilo je potrebno napraviti sklop kolektora i četkice koji osigurava stalan kontakt između rotacionog okvira i stacionarnog dijela strujnog kruga.

Zbog konstrukcije četkica s oprugom, koje su pritisnute na komutatorske ploče, električna struja se prenosi do izlaznih stezaljki, a iz njih se zatim slijeva u potrošačku mrežu.

Princip rada najjednostavnijeg DC generatora

Kada se okvir rotira oko svoje ose, njegova lijeva i desna polovina ciklički prolaze blizu južnog ili sjevernog pola magneta. U njima se svaki put smjerovi struja mijenjaju u suprotni tako da na svakom polu teku u jednom smjeru.

Da bi se u izlaznom krugu stvorila jednosmjerna struja, na kolektorskom čvoru se stvara poluprsten za svaku polovicu namota. Četke uz prsten uklanjaju potencijal samo njihovog znaka: pozitivnog ili negativnog.

Budući da je poluprsten rotirajućeg okvira otvoren, u njemu se stvaraju momenti kada struja dostigne svoju maksimalnu vrijednost ili je odsutna. Kako bi se održao ne samo smjer, već i konstantna vrijednost generiranog napona, okvir se izrađuje posebno pripremljenom tehnologijom:

ne koristi jedan okret, već nekoliko - ovisno o vrijednosti planiranog napona;

broj okvira nije ograničen na jednu kopiju: oni pokušavaju da budu dovoljni da optimalno održavaju pad napona na istom nivou.

Kod DC generatora, namotaji rotora se nalaze u utorima. To vam omogućava da smanjite gubitke induciranog elektromagnetnog polja.

Konstrukcijske karakteristike DC generatora

Glavni elementi uređaja su:

vanjski okvir napajanja;

magnetni polovi;

stator;

rotirajući rotor;

sklopna jedinica sa četkama.

Telo je napravljeno od legure čelika ili livenog gvožđa kako bi se obezbedila mehanička čvrstoća celokupne strukture. Dodatni zadatak kućišta je prenošenje magnetnog toka između polova.

Stubovi magneta su pričvršćeni na kućište pomoću klinova ili vijaka. Na njima je montiran namotaj.

Stator, koji se naziva i jaram ili jezgro, napravljen je od feromagnetnih materijala. Namotaj pobudnog svitka je postavljen na njega. Jezgro statora opremljen magnetnim polovima koji formiraju njegovo magnetsko polje sile.

Rotor ima sinonim: sidro. Njegovo magnetno jezgro se sastoji od laminiranih ploča koje smanjuju stvaranje vrtložnih struja i povećavaju efikasnost. Žljebovi jezgre sadrže rotor i/ili samopobudne namote.

Prebacivanje čvora sa četkicama može imati različit broj polova, ali je uvijek višekratnik dva. Materijal četkice je obično grafit. Kolektorske ploče su izrađene od bakra, kao najoptimalnijeg metala pogodnog za električna svojstva strujne provodljivosti.

Zahvaljujući upotrebi komutatora, na izlaznim terminalima DC generatora stvara se pulsirajući signal.

Glavne vrste dizajna DC generatora

Ovisno o vrsti napajanja uzbudnog namota, razlikuju se uređaji:

1. sa samouzbudom;

2. rad na bazi nezavisne inkluzije.

Prvi proizvodi mogu:

koristite trajne magnete;

ili rad iz vanjskih izvora, na primjer, baterije, energija vjetra...

Generatori sa nezavisnim prebacivanjem rade iz vlastitog namotaja, koji se može spojiti:

sekvencijalno;

šantovi ili paralelna pobuda.

Jedna od opcija za takvu vezu prikazana je na dijagramu.

Primjer DC generatora je dizajn koji se ranije često koristio u automobilskim aplikacijama. Njegova struktura je ista kao kod asinhronog motora.

Takve kolektorske strukture mogu istovremeno raditi u motoru ili generatoru. Zbog toga su postali široko rasprostranjeni u postojećim hibridnim automobilima.

Proces formiranja sidrene reakcije

Javlja se u stanju mirovanja kada je sila pritiskanja četke pogrešno podešena, stvarajući neoptimalan način njihovog trenja. To može rezultirati smanjenim magnetnim poljima ili požarom zbog povećanog stvaranja iskri.

Načini da se to smanji su:

kompenzacija magnetnih polja povezivanjem dodatnih polova;

podešavanje pomaka položaja četkica komutatora.

Prednosti DC generatora

To uključuje:

nema gubitaka zbog histereze i stvaranja vrtložnih struja;

rad u ekstremnim uslovima;

smanjena težina i male dimenzije.

Princip rada jednostavnog alternatora

Unutar ovog dizajna koriste se svi isti dijelovi kao u prethodnom analogu:

magnetno polje;

rotirajući okvir;

kolektor sa četkama za odvod struje.

Glavna razlika leži u dizajnu komutatorske jedinice, koja je kreirana na način da kada se okvir rotira kroz četke, konstantno se stvara kontakt sa njegovom polovinom okvira bez ciklične promjene njihovog položaja.

Zbog toga se struja, koja se mijenja u skladu sa zakonima harmonika u svakoj polovini, potpuno nepromijenjena prenosi na četke, a zatim kroz njih u krug potrošača.

Naravno, okvir se stvara namotavanjem ne iz jednog zavoja, već iz izračunatog broja zavoja kako bi se postigao optimalni napon.

Dakle, princip rada generatora istosmjerne i naizmjenične struje je uobičajen, a dizajnerske razlike leže u proizvodnji:

rotirajući rotor kolektor;

konfiguracije namotaja na rotoru.

Konstrukcijske karakteristike industrijskih generatora naizmjenične struje

Razmotrimo glavne dijelove industrijskog indukcionog generatora, u kojem rotor prima rotacijsko kretanje od obližnje turbine. Dizajn statora uključuje elektromagnet (iako se magnetsko polje može stvoriti skupom trajnih magneta) i namotaj rotora s određenim brojem zavoja.

Unutar svakog zavoja inducira se elektromotorna sila, koja se uzastopno dodaje u svaki od njih i formira na izlaznim stezaljkama ukupnu vrijednost napona koji se dovodi u strujni krug priključenih potrošača.

Da bi se povećala amplituda EMF-a na izlazu generatora, koristi se poseban dizajn magnetnog sistema, napravljen od dva magnetna jezgra upotrebom specijalnih razreda elektro čelika u obliku laminiranih ploča sa žljebovima. Unutar njih su montirani namoti.

Kućište generatora sadrži jezgro statora s prorezima za smještaj namotaja koji stvara magnetsko polje.

Rotor koji se okreće na ležajevima ima i magnetsko kolo sa žljebovima, unutar kojih je montiran namotaj koji prima indukovanu emf. Obično se odabire horizontalni smjer za postavljanje osi rotacije, iako postoje izvedbe generatora s vertikalnim rasporedom i odgovarajućim dizajnom ležaja.

Između statora i rotora uvijek se stvara razmak koji je neophodan kako bi se osigurala rotacija i spriječilo zaglavljivanje. Ali, u isto vrijeme dolazi do gubitka energije magnetske indukcije. Stoga se trude da to bude što je moguće minimalnije, optimalno uzimajući u obzir oba ova zahtjeva.

Pobuđivač, koji se nalazi na istoj osovini kao i rotor, je električni generator jednosmerne struje relativno male snage. Njegova svrha: opskrba električnom energijom namotaja generatora energije u stanju neovisne pobude.

Takvi uzbuđivači se najčešće koriste kod dizajna turbinskih ili hidrauličnih električnih generatora pri stvaranju glavne ili rezervne metode pobude.

Na slici industrijskog generatora prikazana je lokacija komutatorskih prstenova i četkica za prikupljanje struje iz rotirajuće strukture rotora. Tokom rada, ova jedinica doživljava stalna mehanička i električna opterećenja. Da bi se oni prevazišli, stvara se složena struktura koja tokom rada zahtijeva periodične preglede i preventivne mjere.

Da bi se smanjili nastali operativni troškovi, koristi se druga, alternativna tehnologija, koja također koristi interakciju između rotirajućih elektromagnetnih polja. Na rotor se postavljaju samo trajni ili električni magneti, a napon se uklanja sa stacionarnog namotaja.

Prilikom stvaranja takvog kruga, takav dizajn se može nazvati izrazom "alternator". Koristi se u sinhronim generatorima: visokofrekventnim, automobilskim, na dizel lokomotivama i brodovima, instalacijama elektrana za proizvodnju električne energije.

Karakteristike sinhronih generatora

Princip rada

Naziv i posebnost djelovanja leži u stvaranju krute veze između frekvencije naizmjenične elektromotorne sile inducirane u namotu statora “f” i rotacije rotora.

U stator je montiran trofazni namotaj, a na rotoru se nalazi elektromagnet sa jezgrom i pobudnim namotom, koji se napaja iz jednosmjernih strujnih kola preko sklopa četkčastog komutatora.

Rotor se pokreće u rotaciju pomoću izvora mehaničke energije - pogonskog motora - istom brzinom. Njegovo magnetsko polje čini isto kretanje.

Elektromotorne sile jednake veličine, ali pomaknute za 120 stepeni u pravcu, indukuju se u namotajima statora, stvarajući trofazni simetrični sistem.

Kada se spoje na krajeve namota potrošačkih krugova, fazne struje u krugu počinju djelovati, koje formiraju magnetsko polje koje se rotira na isti način: sinkrono.

Oblik izlaznog signala induciranog EMF-a ovisi samo o zakonu raspodjele vektora magnetske indukcije unutar razmaka između polova rotora i ploča statora. Stoga nastoje stvoriti takav dizajn kada se veličina indukcije mijenja prema sinusoidnom zakonu.

Kada jaz ima konstantnu karakteristiku, vektor magnetne indukcije unutar praznine se stvara u obliku trapeza, kao što je prikazano na linijskom grafikonu 1.

Ako se oblik ivica na polovima koriguje na kosi sa promenom jaza na maksimalnu vrednost, tada se može postići sinusoidalni oblik raspodele, kao što je prikazano linijom 2. Ova tehnika se koristi u praksi.

Pobudna kola za sinhrone generatore

Magnetomotorna sila koja nastaje na pobudnom namotu “OB” rotora stvara njegovo magnetsko polje. U tu svrhu postoje različiti dizajni DC uzbuđivača zasnovani na:

1. način kontakta;

2. beskontaktna metoda.

U prvom slučaju koristi se poseban generator, koji se zove uzbuđivač "B". Njegov pobudni namotaj napaja se dodatnim generatorom koji koristi princip paralelne pobude, koji se naziva podpobudni "PV".

Svi rotori su postavljeni na zajedničku osovinu. Zbog toga se rotiraju potpuno isto. Reostati r1 i r2 služe za regulaciju struja u krugovima pobudnika i podpobudnika.

Beskontaktnom metodom Nema kliznih prstenova rotora. Direktno na njega je montiran trofazni namotaj pobudnika. On rotira sinhrono sa rotorom i prenosi električnu jednosmernu struju kroz korotirajući ispravljač direktno do namotaja pobudnika „B“.

Vrste beskontaktnih kola su:

1. samouzbudni sistem iz sopstvenog namotaja statora;

2. automatska šema.

Sa prvom metodom napon iz namotaja statora se dovodi u opadajući transformator, a zatim na poluprovodnički ispravljač "PP", koji stvara jednosmjernu struju.

Kod ove metode početna pobuda se stvara zbog fenomena zaostalog magnetizma.

Automatska shema za stvaranje samouzbude uključuje korištenje:

naponski transformator TN;

automatizovani regulator pobude AVR;

strujni transformator CT;

ispravljački transformator VT;

tiristorski pretvarač TP;

zaštitna jedinica BZ.

Karakteristike asinhronih generatora

Osnovna razlika između ovih dizajna je odsustvo krute veze između brzine rotora (nr) i EMF inducirane u namotu (n). Uvek postoji razlika između njih, koja se zove "slip". Označava se latiničnim slovom “S” i izražava se formulom S=(n-nr)/n.

Kada je opterećenje spojeno na generator, stvara se kočni moment za rotaciju rotora. Utječe na frekvenciju generiranog EMF-a i stvara negativno klizanje.

Struktura rotora asinhronih generatora je napravljena:

kratko spojen;

faza;

šuplje.

Asinhroni generatori mogu imati:

1. nezavisna pobuda;

2. samouzbuđenje.

U prvom slučaju koristi se vanjski izvor naizmjeničnog napona, a u drugom se koriste poluvodički pretvarači ili kondenzatori u primarnom, sekundarnom ili oba tipa kola.

Dakle, generatori naizmjenične i istosmjerne struje imaju mnogo zajedničkih karakteristika u principima konstrukcije, ali se razlikuju u dizajnu određenih elemenata.

Danas ne postoji nijedna oblast tehnologije u kojoj se električna energija ne koristi u ovom ili onom obliku. U međuvremenu, zahtjevi za električne uređaje povezani su s vrstom struje koja ih napaja. I iako je naizmjenična struja danas vrlo rasprostranjena u cijelom svijetu, ipak postoje područja u kojima se jednosmjerna struja jednostavno ne može koristiti.

Prvi izvor upotrebljive jednosmerne struje bile su galvanske ćelije, koje su u principu proizvodile hemijski precizno, a to je tok elektrona koji se kreće u jednom stalnom pravcu. Zbog toga je i dobio naziv "jednosmjerna struja".

Danas se istosmjerna struja dobiva ne samo iz baterija i akumulatora, već i ispravljanjem naizmjenične struje. Upravo o tome gdje i zašto se koristi jednosmjerna struja u naše doba biće riječi u ovom članku.

Počnimo s vučnim motorima električnih vozila. Metro, trolejbuse, motorne brodove i električne vozove tradicionalno pokreću motori na jednosmernu struju. u početku su se razlikovali od motora naizmjenične struje po tome što su mogli glatko mijenjati brzinu uz održavanje visokog obrtnog momenta.

Izmjenični napon se ispravlja na vučnoj trafostanici, nakon čega se napaja u kontaktnu mrežu - tako se dobiva jednosmjerna struja za javni električni prijevoz. Na motornim brodovima električna energija za pogon motora može se dobiti od DC dizel generatora.

Električna vozila koriste i DC motore koji se napajaju iz baterije i tu opet dobijamo prednost brzog razvoja pogonskog momenta, a imamo još jednu bitnu prednost – mogućnost regenerativnog kočenja. U trenutku kočenja, motor se pretvara u DC generator i puni.

Snažne dizalice u metalurškim postrojenjima, gdje je potrebno nesmetano rukovati ogromnim dimenzijama i monstruoznom masom lonca sa rastopljenim metalom, koriste DC motore, opet zbog odlične podesivosti. Ista prednost se odnosi na upotrebu DC motora u hodajućim bagerima.

DC motori bez četkica mogu razviti ogromne brzine rotacije, mjerene u desetinama i stotinama hiljada okretaja u minuti. Tako se mali brzi DC elektromotori ugrađuju na hard diskove, kvadrokoptere, usisivače itd. Nezaobilazni su i kao koračni pogoni za upravljanje raznim šasijama.

Samo prolazak elektrona i jona u jednom smjeru uz konstantnu struju čini jednosmjernu struju suštinski neophodnom.

Reakcija raspadanja u elektrolitu, pod uticajem jednosmerne struje u njemu, omogućava da se određeni elementi talože na elektrodama. Tako se dobijaju aluminijum, magnezijum, bakar, mangan i drugi metali, kao i gasovi: vodonik, fluor itd., i mnoge druge supstance. Zahvaljujući elektrolizi, odnosno u suštini jednosmernoj struji, postoje čitave grane metalurgije i hemijske industrije.

Galvanizacija je nezamisliva bez istosmjerne struje. Metali se talože na površini proizvoda različitih oblika, pa se posebno vrši hromiranje i niklovanje, stvaraju se štamparski oblici i metalni spomenici. Šta možemo reći o upotrebi galvanizacije u medicini za liječenje bolesti.

Zavarivanje jednosmernom strujom je mnogo efikasnije nego naizmeničnom strujom, šav je mnogo kvalitetniji nego kod zavarivanja istog proizvoda istom elektrodom, ali naizmeničnom strujom. Svi moderni opskrbljuju elektrodu konstantnim naponom.

Snažne lučne lampe ugrađene u filmske projektore brojnih profesionalnih filmskih studija daju ravnomjerno svjetlo bez brujanja luka upravo zato što se luk napaja jednosmjernom strujom. LED diode se u osnovi napajaju jednosmernom strujom, zbog čega se većina današnjih reflektora napaja jednosmernom strujom, iako se dobija pretvaranjem naizmenične struje iz mreže ili iz baterija (što je ponekad vrlo zgodno).

Iako se motor s unutrašnjim sagorijevanjem u automobilu pokreće na benzin, on se pokreće iz baterije. I ovdje postoji jednosmjerna struja. Starter se napaja iz baterije napona od 12 volti, a u trenutku pokretanja iz njega uzima struju od desetine ampera.

Nakon starta, akumulator u automobilu se puni generatorom, koji proizvodi naizmjeničnu trofaznu struju, koja se odmah ispravlja i dovodi do terminala akumulatora. Ne možete puniti bateriju naizmjeničnom strujom.

Šta je sa rezervnim izvorima napajanja? Čak i ako se ogromna elektrana ugasi zbog nesreće, tada će pomoćne baterije pomoći u pokretanju turbogeneratora. A najjednostavniji kućni izvori neprekidnog napajanja za računala također ne mogu bez baterija koje daju jednosmjernu struju, iz koje se pretvaranjem u inverteru dobiva naizmjenična struja. A signalne lampe i - gotovo svugdje se napajaju baterijama, odnosno jednosmjerna struja je i ovdje korisna.

Podmornica koristi jednosmjernu struju na brodu za napajanje električnog motora koji rotira propeler. Iako se rotacija turbogeneratora na najmodernijim brodovima na nuklearni pogon ostvaruje nuklearnim reakcijama, električna energija se dovodi do motora u obliku iste istosmjerne struje. Isto važi i za dizel-električne podmornice.

I naravno, ne samo električne rudničke lokomotive, utovarivači ili električni automobili koriste jednosmjernu struju iz baterija. Svi elektronski uređaji koje nosimo sa sobom sadrže litijumske baterije koje daju konstantan napon i pune se stalnom strujom iz punjača. A ako se sjetite radio komunikacija, televizije, radio i televizijskog emitiranja, interneta itd. Zapravo, ispada da se dobar dio svih uređaja napaja direktno ili indirektno jednosmernom strujom iz baterija.

D.C (jednosmjerna struja) –Ovo je uređeno kretanje nabijenih čestica u jednom smjeru. Drugim riječima
veličine koje karakteriziraju električnu struju, kao što su napon ili struja, konstantne su i po vrijednosti i po smjeru.

U izvoru istosmjerne struje, na primjer u običnoj AA bateriji, elektroni se kreću od minusa do plusa. Ali istorijski gledano, tehnički smjer struje se smatra smjerom od plusa do minusa.

Za jednosmjernu struju vrijede svi osnovni zakoni elektrotehnike, kao što su Ohmov zakon i Kirchhoffovi zakoni.

Priča

U početku se jednosmjerna struja zvala galvanska struja, jer je prvi put dobivena galvanskom reakcijom. Zatim, krajem devetnaestog veka, Tomas Edison je pokušao da organizuje prenos jednosmerne struje kroz dalekovode. Istovremeno, tzv "rat struja", u kojem je postojao izbor kao glavna struja između naizmjenične i jednosmjerne. Nažalost, jednosmjerna struja je "izgubila" ovaj "rat" jer, za razliku od naizmjenične struje, jednosmjerna struja trpi velike gubitke snage kada se prenosi na daljinu. Naizmjenična struja se lako transformiše i zahvaljujući tome može se prenositi na velike udaljenosti.

DC napajanja

Izvori jednosmjerne struje mogu biti baterije ili drugi izvori u kojima se struja pojavljuje uslijed kemijske reakcije (na primjer, AA baterija).

Također, izvori jednosmjerne struje mogu biti generator jednosmjerne struje, u kojem se struja stvara zbog
fenomen elektromagnetne indukcije, a zatim ispravljen pomoću kolektora.

Istosmjerna struja se može dobiti ispravljanjem naizmjenične struje. U tu svrhu postoje razni ispravljači i pretvarači.

Aplikacija

Jednosmjerna struja se široko koristi u električnim krugovima i uređajima. Na primjer, kod kuće većina uređaja, poput modema ili punjača za mobitele, radi na istosmjernu struju. Generator automobila proizvodi i pretvara jednosmjernu struju za punjenje baterije. Svaki prijenosni uređaj se napaja iz DC izvora.

U industriji, jednosmjerna struja se koristi u mašinama istosmjerne struje kao što su motori ili generatori. U nekim zemljama postoje visokonaponski vodovi jednosmjerne struje.

Jednosmjerna struja je također našla svoju primjenu u medicini, na primjer u elektroforezi, postupku liječenja pomoću električne struje.

U željezničkom saobraćaju, osim naizmjenične struje, koristi se i jednosmjerna struja. To je zbog činjenice da vučni motori, koji imaju čvršće mehaničke karakteristike od

Generator pretvara mehaničku energiju u električnu rotirajući žičanu zavojnicu u magnetskom polju. Električna struja se također stvara kada linije polja pokretnog magneta sijeku zavoje žičane zavojnice (slika desno). Elektroni (plave kuglice) kreću se prema pozitivnom polu magneta, a električna struja teče od pozitivnog do negativnog pola. Sve dok linije magnetnog polja prelaze zavojnicu (provodnik), u vodiču se indukuje električna struja.

Sličan princip djeluje i kada se žičani okvir pomjera u odnosu na magnet (krajnji lik desno), odnosno kada okvir siječe linije magnetnog polja. Indukovana električna struja teče na način da njeno polje odbija magnet kada mu se okvir približi i privlači ga kada se okvir udaljava. Svaki put kada okvir promijeni orijentaciju u odnosu na polove magneta, električna struja također mijenja svoj smjer u suprotnom smjeru. Sve dok izvor mehaničke energije rotira provodnik (ili magnetsko polje), generator će stvarati naizmjeničnu električnu struju.

Princip rada alternatora

Najjednostavniji generator naizmjenične struje sastoji se od žičanog okvira koji rotira između polova stacionarnog magneta. Svaki kraj okvira povezan je sa svojim kliznim prstenom, koji klizi duž elektroprovodljive ugljene četkice (slika iznad teksta). Inducirana električna struja teče do unutrašnjeg kliznog prstena kada polovina okvira spojenog na njega prođe sjeverni pol magneta, i obrnuto do vanjskog kliznog prstena kada druga polovina okvira prođe pored sjevernog pola.

Trofazni alternator

Jedan od najisplativijih načina za generiranje velike naizmjenične struje je korištenje jednog magneta koji rotira preko više namotaja. U tipičnom trofaznom generatoru, tri zavojnice se nalaze na jednakoj udaljenosti od ose magneta. Svaki kalem proizvodi naizmjeničnu struju kada magnetni pol prođe pored njega (desna slika).

Promjena smjera električne struje

Kada se magnet gurne u žičani kalem, on indukuje električnu struju u njemu. Ova struja uzrokuje da se igla galvanometra odmakne od nulte pozicije. Kada se magnet ukloni iz zavojnice, električna struja mijenja svoj smjer i igla galvanometra se udaljava od nulte pozicije.

AC

Magnet neće inducirati električnu struju sve dok njegove linije sile ne počnu prelaziti žičanu petlju. Kada se stub magneta gurne u žičanu petlju, u njemu se inducira električna struja. Ako magnet prestane da se kreće, prestaje i električna struja (plave strelice) (srednji dijagram). Kada se magnet ukloni iz žičane petlje, u njoj se inducira električna struja koja teče u suprotnom smjeru.

Proizvodnja vlastite struje je najbolja stvar koju možete učiniti u borbi za energetsku nezavisnost. Ovu struju možete koristiti za otvaranje kapije ili garaže, uključivanje vanjske rasvjete, prodaju na mrežu i smanjenje troškova, punjenje automobila ili čak potpuno isključenje iz javne mreže. Ovaj članak opisuje neke sjajne ideje kako to postići.

Koraci

Dio 1

Solarna energija

Saznajte više o solarnim panelima. Solarni paneli su uobičajeno rješenje s mnogo prednosti. Oni rade u mnogim dijelovima svijeta, a modularna opcija se može proširiti kako bi odgovarala vašim potrebama. Postoji mnogo dobro razvijenih proizvoda.

Paneli bi trebali biti okrenuti prema jugu prema sunčevoj svjetlosti (sjever na južnoj hemisferi, gore blizu ekvatora). Ugao nagiba treba podesiti ovisno o geografskoj širini na kojoj se nalazite. Panele možete koristiti u područjima koja su sunčana veći dio godine, kao iu potpuno oblačnim uslovima.
Fiksni stubovi se mogu postaviti na posebnu konstrukciju (u kojoj se mogu smjestiti baterije i kontroler punjenja) ili na postojeći krov. Lako ih je instalirati i održavati ako se nalaze blizu tla i nemaju pokretne dijelove. Stubovi za praćenje rotiraju se sa suncem i efikasniji su, ali mogu koštati više od jednostavnog dodavanja još nekoliko panela na fiksne stupove kako bi se nadoknadila razlika. To su mehaničke naprave koje se lako slome i imaju pokretne dijelove koji se vremenom troše.
Samo zato što solarni panel tvrdi da proizvodi 100 vati snage ne znači da je sposoban da je proizvodi cijelo vrijeme. Snaga će biti određena načinom na koji postavljate panel, vremenskim prilikama ili činjenicom da je zima i da se sunce ne diže visoko iznad horizonta.

Počnite s malim. Kupite jedan ili dva solarna panela za početak. Mogu se instalirati u fazama, tako da ne morate trošiti ogromne sume od samog početka. Većina krovnih sistema se može proširiti - nešto što ćete želeti da uzmete u obzir prilikom kupovine. Kupite sistem koji može rasti s vašim potrebama.

Shvatite održavanje vašeg sistema. Kao i sve ostalo, ako ne vodite računa o tome, raspašće se. Odlučite koliko dugo treba da traje. Ušteda malo sada može vas koštati mnogo više u budućnosti. Investirajte u brigu o svom sistemu i on će se pobrinuti za vas.
- Pokušajte da budžetirate troškove povezane sa održavanjem sistema u radu tokom dužeg vremenskog perioda. Trebali biste izbjegavati situacije koje vas ostavljaju bez sredstava usred projekta.
Odaberite tip sistema. Odlučite da li želite samostojeće rješenje za proizvodnju električne energije ili rješenje koje se može spojiti na distributivni sistem. Samostalni sistemi imaju neuporedivu autonomiju, tako da znate izvor svakog utrošenog vata. Sistemi koji se mogu povezati na zajedničku mrežu daju vam stabilnost i redundantnost, kao i mogućnost preprodaje električne energije dobavljaču. Ako je vaš sistem povezan na zajedničku mrežu, a potrošnju energije pratite kao da imate samostalni sistem, onda čak možete zaraditi i mali dodatni prihod.
- Obratite se svom komunalnom preduzeću i raspitajte se o sistemima koji se mogu priključiti na javnu mrežu. Oni mogu biti u mogućnosti pružiti poticaje i savjetovati vas koga da unajmite za smještaj vašeg pouzdanog izvora električne energije.

dio 2

Korišćenje alternativnih sistema

Saznajte više o vjetroturbinama. Ovo je također odlično rješenje za mnoga područja. Ponekad može biti čak isplativija od solarne energije.
- Možete koristiti domaću vjetroturbinu napravljenu od starog automobilskog generatora koristeći planove dostupne na internetu. Iako se ovo ne preporučuje početnicima, moguće je postići prihvatljive rezultate. Postoje jeftina gotova rješenja.
- Energija vjetra, međutim, ima nekoliko nedostataka. Možda ćete morati da montirate turbine previsoko da bi efikasno radile, a vaši komšije će ih smatrati neugodnim delom pejzaža. Ptice ih možda uopće ne primjećuju... dok ne bude prekasno.
- Energija vjetra zahtijeva manje-više konstantan vjetar. Otvoreni, prazni prostori najbolje funkcioniraju jer pružaju najmanju količinu prepreka vjetra. Energija vjetra je često efikasna kada se koristi za dopunu solarnih i hidroenergetskih sistema.
- Istražite hidroelektrične mini generatore. Postoje različite vrste tehničkih rješenja od domaćeg propelera spojenog na autogenerator do zamršenih inženjerskih sistema povećane pouzdanosti. Ako imate pristup vodi, ovo može biti efikasno i samodovoljno rješenje.
  
  Isprobajte kombinovani sistem. Uvijek možete kombinirati bilo koji od ovih sistema kako biste dobili energiju tokom cijele godine iu dovoljnim količinama za vaš dom.
  
  Zamislite generator van mreže. Ako ne postoji distributivna mreža ili želite rezervni izvor u slučaju kvara/katastrofe, generator može biti od koristi. Mogu raditi na različite vrste goriva i dostupni su u različitim veličinama i snazi.
  - Mnogi generatori reaguju vrlo sporo na promjene u opterećenju (priključivanje snažnih uređaja uzrokuje fluktuaciju snage).
    - Mali, obično dostupni u prodavnicama hardvera, generatori su dizajnirani za retku upotrebu u hitnim slučajevima. Ako se koriste kao glavni izvor energije, najčešće se raspadaju.
  - Veliki kućni generatori su skupi. Rade na benzin, dizel ili TNG i obično su opremljeni sistemom za automatsko pokretanje koji ih pokreće kada se prekine napajanje iz distributivne mreže. Ako odlučite da ga instalirate, pobrinite se da imate licenciranog električara i da se poštuju građevinski propisi. Ako je nepravilno instaliran, može ubiti električare koji isključe glavno napajanje, a da ne znaju da postoji i generator za hitne slučajeve.
  - Generatori za kamp prikolice, prikolice ili čamce su mali, tihi, dizajnirani da traju dugo i mnogo su pristupačniji. Rade na benzin, dizel ili TNG i mogu raditi nekoliko sati dnevno nekoliko godina.
- Izbjegavajte generatore toplinske energije. Generatori toplotne energije (TEG) ili kombinovani generatori, koji proizvode električnu energiju iz toplote - obično pare - su staromodni i neefikasni. Iako imaju puno obožavatelja, trebali biste se suzdržati od njihovog korištenja.

dio 3

Pravi izbor

Idite u kupovinu. Mnogi proizvođači nude razne proizvode i usluge na tržištu čiste energije, a neka od njihovih rješenja su bolja za vas od drugih.

Istražite. Ako ste zainteresovani za određeni proizvod, uradite poređenje cena pre razgovora sa dobavljačem.

Pitajte stručnjaka za savjet. Pronađite nekoga kome vjerujete da vam pomogne da donesete odluku. Postoje dobavljači koji su zainteresovani za vaš projekat i drugi koji nisu. Pronađite DIY zajednicu ili slično na mreži da biste dobili savjete od nekoga ko vam neće ništa prodati.

Saznajte više o pogodnostima. Obavezno se raspitajte o lokalnim, državnim i saveznim programima beneficija kada kupujete. Postoji mnogo programa koji mogu subvencionirati vaše troškove instalacije ili omogućiti porezne olakšice za prelazak na čistu električnu energiju.

Potrebna vam je kvalifikovana pomoć. Nije svaki izvođač radova ili radnik kvalifikovan da instalira takve sisteme. Radite samo s iskusnim dobavljačima i instalaterima koji su ovlašteni za rad na vašoj opremi.

dio 4

Priprema za najgore

Saznajte više o pokrivenosti za veće nekretnine. Vaša trenutna politika vlasnika kuća možda neće pokrivati uništenje vašeg sistema u katastrofalnom događaju, što može biti veoma razočaravajuće.

Upoznajte stručnjaka za usluge alternativnog energetskog sistema. Ako ste već preuzeli ovo, nemojte se ustručavati tražiti pomoć.

Planirajte rezervni izvor napajanja. Prirodni izvori koji koriste autonomne energetske sisteme nisu uvijek pouzdani. Sunce ne sija uvek, kao što ni vetar ne duva uvek, a ni voda ne teče uvek.

Korišćenje sistema povezanog na mrežu je najjeftinije rešenje za većinu ljudi, posebno za one koji su već kupci kompanija za snabdevanje energijom. Ugrađuju jednu vrstu sistema (kao što su solarni paneli) i povezuju ga na distributivnu mrežu. Kada je snabdijevanje električnom energijom nedovoljno, mreža pokriva manjak, a kada postoji višak električne energije, mreža otkupljuje višak. Veliki sistemi mogu neprekidno pokretati brojilo električne energije unazad.
Ako u blizini nema distributivne mreže, može biti mnogo skuplje spojiti se na nju (ili čak spojiti proširenje na vaš dom) nego proizvoditi i skladištiti vlastitu električnu energiju.

Naučite o skladištenju električne energije. Uobičajeno rješenje za autonomno skladištenje električne energije su olovno-kiselinske baterije dubokog punjenja. Svaki tip baterije zahtijeva različite cikluse punjenja, stoga provjerite da li vaš kontroler punjenja može upravljati vašom vrstom baterije i da li je ispravno konfiguriran za njega.

dio 5

Izbor i upotreba baterija

Koristite baterije istog tipa. Baterije se ne smiju miješati jedna s drugom i obično nove baterije ne rade dobro kada se pomiješaju sa starijim.

Izračunajte koliko će vam baterija trebati. Njihov kapacitet se izračunava u amper-satima. Za grubu procjenu kilovat-sati, pomnožite amper-sate sa brojem volti (12 ili 24 volta) i podijelite sa 1000. Da biste dobili amper-sate iz kilovat-sati, jednostavno pomnožite sa 1000 i podijelite sa 12. Ako vaša dnevna potrošnja je 1 kilovat-sat, sat će vam trebati oko 83 ampera 12-voltnog skladišnog kapaciteta, ali će vam trebati 5 puta veća od izračunate količine (pod pretpostavkom da ne želite da ispraznite baterije više od 20%) ili oko 400 amper sati da dobijete snagu koja vam je potrebna.

Odaberite vrstu baterije. Postoji mnogo vrsta baterija i veoma je važno izabrati onu koja vam najviše odgovara. Razumevanje šta vam odgovara, a šta ne, veoma je važno za napajanje vašeg doma.
- Najčešće su kiselinske baterije. Treba ih održavati (vrhovi se uklanjaju kako bi se mogla dodati destilovana voda) i s vremena na vrijeme im je potrebno "kompenzacijsko" punjenje kako bi se uklonio sumpor iz tanjira i tegle održavale u manje-više istom stanju. Neke visokokvalitetne baterije imaju ćelije od 2,2 volta koje se mogu samostalno zamijeniti ako se oštete. Baterije koje ne zahtevaju održavanje gube tečnost kako ispuštaju gas i na kraju se osuše.
- Gel baterije ne zahtijevaju održavanje i ne opraštaju probleme s punjenjem. Punjač dizajniran za kiselinske baterije će ispariti gel sa ploča i između elektrolita i ploča će se stvoriti praznine. Kada se jedna banka prepuni (zbog neravnomjernog trošenja), cijela baterija postaje neupotrebljiva. Ove baterije su dobre kao dio malih sistema, ali nisu pogodne za veće sisteme.
- Apsorbirane baterije su skuplje od bilo koje druge vrste baterija i ne zahtijevaju održavanje. Oni ostaju funkcionalni dugo vremena, pod uslovom da su pravilno napunjeni i da im nije dozvoljeno da se previše isprazne. Osim toga, ne mogu procuriti - čak i ako ih razbijete maljem (zaista nismo sigurni zašto biste to uopće željeli). Prilikom punjenja također ispuštaju plin.
- Auto akumulatori su za automobile. Automobilski akumulatori nisu prikladni za aplikacije koje zahtijevaju dubinsko punjenje baterija.
- Baterije za čamce su hibrid startne baterije i baterije za duboko punjenje. Kao kompromis, oni dobro rade za čamce, ali nisu baš dobri kao kućni izvor napajanja.
Savjet
- Na bilo kojoj lokaciji gdje se elektroenergetski sistemi ne dovode direktno na prednji trijem, trošak povezivanja nove strukture na distributivnu mrežu može premašiti cijenu instaliranja vlastitog sistema za proizvodnju električne energije.
- Baterije dubokog punjenja ne rade dobro ako se često prazne do više od 20% svog kapaciteta. Ako se to dogodi, njihov vijek trajanja će se značajno smanjiti. Ako ih većinu vremena lagano praznite, ili ih jako, ali ne često, život će im se produžiti.
- Postoje mnoge mogućnosti za finansiranje instalacije sistema, kao i poreski/operativni podsticaji za neke izvore električne energije.
- Moguće je udružiti se sa susjedima u udaljenom području i zajednički platiti sistem za proizvodnju električne energije. Šta god da se strane dogovore, to može postati izvor nekih komplikacija u budućnosti. Možda ćete morati osnovati zadrugu vlasnika kuća ili sličnu organizaciju.
- Ako se ne opravda u rubljama i kopejkama, hoće li se opravdati u:
  - Hitna potreba (nedostatak sistema za napajanje)?
  - Unutrašnji mir?
  - Kabl ne prolazi kroz vašu imovinu?
  - Kako se pohvaliti?
- Na webu postoji mnogo članaka s puno dobrih informacija, ali većina njih je usmjerena na prodaju opreme određenog dobavljača.
- Ako imate pristup tekućoj vodi, mikro-hidro može biti bolja opcija od kombinacije solarnih panela i vjetroturbina.
- Sastavljanje elemenata sistema nije težak zadatak, pod uslovom da znate kako da rukujete električnom energijom.
Upozorenja
- Ako niste upoznati s električnom teorijom i nemate znanja o sigurnosti, razmislite o ovom popisu stvari koje trebate naučiti ili dati nekome drugom da radi.
  - Možete uzrokovati nepopravljivu štetu na imovini (izgorjeti žice, oštetiti krov ili spaliti kuću do temelja)
  - Možete uzrokovati tjelesne ozljede ili čak smrt (strujni udar, pad s krova, labavi dijelovi koji padaju na ljude)
  - Baterije mogu izazvati eksploziju ako su u kratkom spoju ili u neprovjetravanom prostoru.
  - Prskana kiselina iz baterije može uzrokovati ozbiljne opekotine i sljepoću.
  - Čak i jednosmjerna struja ove snage može zaustaviti vaše srce ili izazvati ozbiljne opekotine ako prođe kroz nakit koji nosite.
  - Ako je dodatni izvor napajanja priključen preko ploče s osiguračima (inverter ili generator), provjerite postoji li vrlo vidljiv znak koji upozorava servisno osoblje komunalnog preduzeća na ovu činjenicu. U suprotnom, oni mogu isključiti glavni ulaz električne energije i, vjerujući da je strujni krug bez napona, biti pogođeni strujnim udarom iz rezervnog izvora.
  - Ovo je zanimljivo. Ti nevini kotači i crveni paneli mogu vas potpuno ubiti na smrt.
- Šta god da instalirate, pobrinite se da to pokrije osiguranje vašeg doma. Nema potrebe nadati se slučaju.
- Provjerite lokalne građevinske propise i propise (SNiP).
  - Neki ljudi zapravo smatraju solarne panele "neatraktivnim".
  - Neki ljudi smatraju da su vjetroturbine "bučne" I "neprivlačne".
  - Ako nemate pravo korištenja vodnih resursa, u ovom slučaju za vas može biti napravljen izuzetak.
- Sistemi „sve u jednom“ postoje, ali su obično mali, skupi ili oboje.