Terminas „karta“ elektros inžinerijoje kilęs iš lotynų kalbos. Tai reiškia „gimimas“. Kalbant apie energiją, galime pasakyti, kad generatoriai yra techniniai įrenginiai, gaminantys elektros energiją.

Reikėtų pažymėti, kad elektros srovė gali būti gaminama konvertuojant įvairių rūšių energiją, pavyzdžiui:

cheminė medžiaga;

šviesa;

terminis ir kt.

Istoriškai generatoriai yra konstrukcijos, kurios sukimosi kinetinę energiją paverčia elektra.

Pagal gaminamos elektros rūšį generatoriai yra:

1. DC;

2. kintamasis.

Fizikinius dėsnius, leidžiančius sukurti modernius elektros įrenginius, skirtus gaminti elektrą transformuojant mechaninę energiją, atrado mokslininkai Oerstedas ir Faradėjus.

Bet kurio generatoriaus konstrukcijoje tai realizuojama, kai uždarame rėme indukuojama elektros srovė dėl jos susikirtimo su besisukančiu magnetiniu lauku, kuris sukuriamas supaprastintuose modeliuose, skirtuose naudoti buityje, arba sužadinimo apvijomis ant didelės galios pramoninių gaminių.

Kai rėmas sukasi, pasikeičia magnetinio srauto dydis.

Ritėje sukelta elektrovaros jėga priklauso nuo magnetinio srauto, praeinančio per rėmą uždaroje kilpoje S, kitimo greičio ir yra tiesiogiai proporcinga jo vertei. Kuo greičiau sukasi rotorius, tuo didesnė generuojama įtampa.

Norint sukurti uždarą grandinę ir nuleisti iš jos elektros srovę, reikėjo sukurti kolektoriaus ir šepečio mazgą, užtikrinantį nuolatinį besisukančio rėmo ir stacionarios grandinės dalies kontaktą.

Dėl spyruoklinių šepečių konstrukcijos, kurios prispaudžiamos prie komutatoriaus plokštelių, elektros srovė perduodama į išėjimo gnybtus, o iš jų toliau patenka į vartotojų tinklą.

Paprasčiausio nuolatinės srovės generatoriaus veikimo principas

Kai rėmas sukasi aplink savo ašį, jo kairioji ir dešinioji pusės cikliškai praeina šalia pietų arba šiaurės magnetų polių. Juose kaskart srovių kryptys pasikeičia į priešingas taip, kad kiekviename poliuje jos teka viena kryptimi.

Norint sukurti nuolatinę srovę išėjimo grandinėje, kiekvienai apvijos pusei ant kolektoriaus mazgo sukuriamas pusžiedis. Šalia žiedo esantys šepečiai pašalina tik jų ženklo potencialą: teigiamą ar neigiamą.

Kadangi besisukančio rėmo pusžiedis yra atviras, jame susidaro momentai, kai srovė pasiekia didžiausią vertę arba jos nėra. Siekiant išlaikyti ne tik kryptį, bet ir pastovią generuojamos įtampos vertę, rėmas gaminamas naudojant specialiai paruoštą technologiją:

jis naudoja ne vieną posūkį, o kelis - priklausomai nuo planuojamos įtampos vertės;

kadrų skaičius neapsiriboja viena kopija: jie stengiasi, kad jų pakaktų, kad būtų galima optimaliai išlaikyti įtampos kritimą tame pačiame lygyje.

Nuolatinės srovės generatoriaus rotoriaus apvijos yra plyšiuose. Tai leidžia sumažinti sukelto elektromagnetinio lauko nuostolius.

Nuolatinės srovės generatorių dizaino ypatybės

Pagrindiniai įrenginio elementai yra šie:

išorinis maitinimo rėmas;

magnetiniai poliai;

statorius;

besisukantis rotorius;

perjungimo blokas su šepečiais.

Korpusas pagamintas iš plieno lydinių arba ketaus, kad būtų užtikrintas mechaninis visos konstrukcijos stiprumas. Papildoma korpuso užduotis – perduoti magnetinį srautą tarp polių.

Magnetiniai poliai tvirtinami prie korpuso smeigėmis arba varžtais. Ant jų sumontuota apvija.

Statorius, dar vadinamas jungu arba šerdimi, yra pagamintas iš feromagnetinių medžiagų. Ant jo uždedama sužadinimo ritės apvija. Statoriaus šerdisįrengtas magnetiniais poliais, kurie sudaro jo magnetinį jėgos lauką.

Rotorius turi sinonimą: inkaras. Jo magnetinė šerdis sudaryta iš laminuotų plokščių, kurios sumažina sūkurinių srovių susidarymą ir padidina efektyvumą. Šerdies grioveliuose yra rotorius ir (arba) savaiminio sužadinimo apvijos.

Perjungimo mazgas su šepečiais gali turėti skirtingą polių skaičių, tačiau jis visada yra dviejų kartotinis. Šepečio medžiaga dažniausiai yra grafitas. Kolektoriaus plokštės pagamintos iš vario, kaip optimaliausio metalo, tinkamo srovės laidumo elektrinėms savybėms.

Dėl komutatoriaus naudojimo nuolatinės srovės generatoriaus išėjimo gnybtuose sukuriamas pulsuojantis signalas.

Pagrindiniai nuolatinės srovės generatorių konstrukcijų tipai

Atsižvelgiant į sužadinimo apvijos maitinimo tipą, išskiriami įtaisai:

1. su savęs sužadinimu;

2. dirbantis nepriklausomo įtraukimo pagrindu.

Pirmieji produktai gali:

naudoti nuolatinius magnetus;

arba dirbti iš išorinių šaltinių, pavyzdžiui, baterijų, vėjo energijos...

Generatoriai su nepriklausomu perjungimu veikia iš savo apvijos, kurią galima prijungti:

nuosekliai;

šuntai arba lygiagretusis sužadinimas.

Viena iš tokio ryšio parinkčių parodyta diagramoje.

Nuolatinės srovės generatoriaus pavyzdys yra konstrukcija, kuri anksčiau buvo dažnai naudojama automobilių pramonėje. Jo struktūra yra tokia pati kaip asinchroninio variklio.

Tokios kolektoriaus konstrukcijos gali veikti variklio arba generatoriaus režimu vienu metu. Dėl šios priežasties jie plačiai paplito esamuose hibridiniuose automobiliuose.

Inkaro reakcijos susidarymo procesas

Jis atsiranda tuščiosios eigos režimu, kai neteisingai sureguliuojama šepetėlio spaudimo jėga, todėl susidaro neoptimalus jų trinties režimas. Dėl to gali sumažėti magnetiniai laukai arba kilti gaisras dėl padidėjusio kibirkščių susidarymo.

Jos mažinimo būdai yra šie:

magnetinių laukų kompensavimas sujungiant papildomus polius;

reguliuoti komutatoriaus šepečių padėties poslinkį.

Nuolatinės srovės generatorių pranašumai

Tai apima:

nėra nuostolių dėl histerezės ir sūkurinių srovių susidarymo;

dirbti ekstremaliomis sąlygomis;

sumažintas svoris ir maži matmenys.

Paprasto generatoriaus veikimo principas

Šio dizaino viduje naudojamos visos tos pačios dalys kaip ir ankstesniame analoge:

magnetinis laukas;

besisukantis rėmas;

kolektoriaus blokas su šepečiais srovės nutekėjimui.

Pagrindinis skirtumas slypi komutatoriaus bloko konstrukcijoje, kuri sukurta taip, kad rėmui sukant per šepečius, nuolat sukuriamas kontaktas su jo puse rėmo, cikliškai nekeičiant jų padėties.

Dėl šios priežasties srovė, besikeičianti pagal harmonikų dėsnius kiekvienoje pusėje, visiškai nepakitusi perduodama į šepečius, o po to per juos į vartotojų grandinę.

Natūralu, kad rėmas sukuriamas vyniojant ne iš vieno apsisukimo, o iš apskaičiuoto apsisukimų skaičiaus, kad būtų pasiekta optimali įtampa.

Taigi nuolatinės ir kintamosios srovės generatorių veikimo principas yra įprastas, o konstrukcijos skirtumai slypi gamyboje:

besisukančio rotoriaus kolektoriaus blokas;

apvijų konfigūracijos ant rotoriaus.

Pramoninių kintamosios srovės generatorių konstrukcijos ypatybės

Panagrinėkime pagrindines pramoninio indukcinio generatoriaus dalis, kuriose rotorius gauna sukimosi judesį iš šalia esančios turbinos. Statoriaus konstrukcija apima elektromagnetą (nors magnetinį lauką gali sukurti nuolatinių magnetų rinkinys) ir rotoriaus apviją su tam tikru apsisukimų skaičiumi.

Kiekvieno apsisukimo viduje indukuojama elektrovaros jėga, kuri kiekviename iš jų nuosekliai pridedama ir išėjimo gnybtuose sudaro bendrą į prijungtų vartotojų maitinimo grandinę tiekiamos įtampos vertę.

Norint padidinti EML amplitudę generatoriaus išvestyje, naudojama speciali magnetinės sistemos konstrukcija, pagaminta iš dviejų magnetinių šerdies, naudojant specialių rūšių elektrinį plieną laminuotų plokščių su grioveliais pavidalu. Jų viduje sumontuotos apvijos.

Generatoriaus korpuse yra statoriaus šerdis su lizdais, kad tilptų apvija, kuri sukuria magnetinį lauką.

Ant guolių besisukantis rotorius taip pat turi magnetinę grandinę su grioveliais, kurios viduje sumontuota apvija, kuri priima indukuotą emf. Paprastai sukimosi ašiai išdėstyti pasirenkama horizontali kryptis, nors yra generatorių su vertikaliu išdėstymu ir atitinkama guolių konstrukcija.

Tarp statoriaus ir rotoriaus visada susidaro tarpas, kuris būtinas norint užtikrinti sukimąsi ir išvengti užstrigimo. Tačiau tuo pačiu metu prarandama magnetinės indukcijos energija. Todėl jie stengiasi jį padaryti kuo mažiau, optimaliai atsižvelgdami į abu šiuos reikalavimus.

Sužadintuvas, esantis ant to paties veleno kaip ir rotorius, yra santykinai mažos galios nuolatinės srovės elektros generatorius. Jo paskirtis – tiekti elektros energiją į elektros generatoriaus apvijas nepriklausomo sužadinimo būsenoje.

Tokie žadintuvai dažniausiai naudojami su turbininių arba hidraulinių elektros generatorių konstrukcijomis, kuriant pagrindinį arba atsarginį žadinimo būdą.

Pramoninio generatoriaus paveikslėlyje parodyta komutatoriaus žiedų ir šepečių, skirtų srovėms surinkti iš besisukančio rotoriaus konstrukcijos, vieta. Veikimo metu šis įrenginys patiria nuolatines mechanines ir elektrines apkrovas. Norint juos įveikti, sukuriama sudėtinga struktūra, kuriai eksploatacijos metu reikia periodinių patikrinimų ir prevencinių priemonių.

Susidarančių eksploatacinių kaštų mažinimui naudojama kita, alternatyvi technologija, kuri taip pat naudoja besisukančių elektromagnetinių laukų sąveiką. Ant rotoriaus dedami tik nuolatiniai arba elektriniai magnetai, o įtampa pašalinama iš stacionarios apvijos.

Kuriant tokią grandinę, tokia konstrukcija gali būti vadinama terminu "generatorius". Jis naudojamas sinchroniniuose generatoriuose: aukšto dažnio, automobilių, dyzeliniuose lokomotyvuose ir laivuose, elektrinių įrenginiuose elektrai gaminti.

Sinchroninių generatorių savybės

Veikimo principas

Veiksmo pavadinimas ir išskirtinis bruožas slypi standaus ryšio tarp statoriaus apvijoje „f“ sukeltos kintamos elektrovaros dažnio ir rotoriaus sukimosi sukūrime.

Statoriuje sumontuota trifazė apvija, o ant rotoriaus yra elektromagnetas su šerdimi ir sužadinimo apvija, maitinamas iš nuolatinės srovės grandinių per šepečio komutatoriaus mazgą.

Rotorių į sukimąsi varo mechaninės energijos šaltinis – varomasis variklis – tuo pačiu greičiu. Jo magnetinis laukas atlieka tą patį judėjimą.

Statoriaus apvijose indukuojamos vienodo dydžio, bet kryptimi pasislinkusios 120 laipsnių elektrovaros jėgos, taip sukuriama trifazė simetriška sistema.

Prijungus prie vartotojų grandinių apvijų galų, grandinėje pradeda veikti fazinės srovės, kurios suformuoja magnetinį lauką, kuris sukasi taip pat: sinchroniškai.

Indukuoto EML išėjimo signalo forma priklauso tik nuo magnetinės indukcijos vektoriaus pasiskirstymo tarpo tarp rotoriaus polių ir statoriaus plokščių viduje dėsnio. Todėl jie stengiasi sukurti tokį dizainą, kai indukcijos dydis keičiasi pagal sinusoidinį dėsnį.

Kai tarpas turi pastovią charakteristiką, magnetinės indukcijos vektorius tarpo viduje sukuriamas trapecijos pavidalu, kaip parodyta 1 linijinėje diagramoje.

Jei polių briaunų forma pakoreguojama į įstrižą, kai tarpas keičiasi iki didžiausios vertės, tada galima pasiekti sinusoidinio pasiskirstymo formą, kaip parodyta 2 eilutėje. Šis metodas naudojamas praktikoje.

Sinchroninių generatorių žadinimo grandinės

Magnetovaros jėga, atsirandanti ant rotoriaus sužadinimo apvijos „OB“, sukuria jo magnetinį lauką. Šiuo tikslu yra įvairių konstrukcijų nuolatinės srovės žadintuvų, pagrįstų:

1. kontakto būdas;

2. bekontaktis metodas.

Pirmuoju atveju naudojamas atskiras generatorius, vadinamas žadintuvu "B". Jo žadinimo apvija maitinama papildomu generatoriumi pagal lygiagrečiojo žadinimo principą, vadinamą „PV“ sužadintuvu.

Visi rotoriai dedami ant bendro veleno. Dėl šios priežasties jie sukasi lygiai taip pat. Reostatai r1 ir r2 skirti reguliuoti sroves žadintuvo ir sužadinimo grandinėse.

Su bekontaktiniu būdu Nėra rotoriaus slydimo žiedų. Tiesiogiai ant jo sumontuota trifazė žadintuvo apvija. Jis sukasi sinchroniškai su rotoriumi ir perduoda nuolatinę elektros srovę per kartu besisukantį lygintuvą tiesiai į žadintuvo apviją „B“.

Bekontakčių grandinių tipai yra šie:

1. savaiminio sužadinimo sistema iš savo statoriaus apvijos;

2. automatizuota schema.

Su pirmuoju metodu statoriaus apvijų įtampa tiekiama į žeminamąjį transformatorių, o po to į puslaidininkinį lygintuvą „PP“, kuris generuoja nuolatinę srovę.

Taikant šį metodą, pradinis sužadinimas sukuriamas dėl liekamojo magnetizmo reiškinio.

Automatinė savaiminio sužadinimo kūrimo schema apima:

įtampos transformatorius TN;

automatizuotas sužadinimo reguliatorius AVR;

srovės transformatorius CT;

lygintuvo transformatorius VT;

tiristoriaus keitiklis TP;

BZ apsaugos blokas.

Asinchroninių generatorių savybės

Esminis skirtumas tarp šių konstrukcijų yra tai, kad nėra standžios jungties tarp rotoriaus greičio (nr) ir apvijoje sukelto EML (n). Tarp jų visada yra skirtumas, kuris vadinamas „paslydimu“. Jis žymimas lotyniška raide „S“ ir išreiškiamas formule S=(n-nr)/n.

Kai prie generatoriaus prijungiama apkrova, sukuriamas stabdymo momentas, skirtas sukti rotorių. Tai veikia generuojamo EML dažnį ir sukuria neigiamą slydimą.

Asinchroninių generatorių rotoriaus konstrukcija pagaminta:

trumpasis jungimas;

fazė;

tuščiaviduriai.

Asinchroniniai generatoriai gali turėti:

1. nepriklausomas sužadinimas;

2. savęs sužadinimas.

Pirmuoju atveju naudojamas išorinis kintamosios įtampos šaltinis, o antruoju – puslaidininkiniai keitikliai arba kondensatoriai pirminėje, antrinėje arba abiejų tipų grandinėse.

Taigi kintamosios ir nuolatinės srovės generatoriai turi daug bendrų konstrukcijos principų bruožų, tačiau skiriasi tam tikrų elementų konstrukcija.

Elektros srovė yra pagrindinė energijos rūšis, atliekanti naudingą darbą visose žmogaus gyvenimo srityse. Jis įjungia įvairius mechanizmus, suteikia šviesą, šildo namus ir pagyvina daugybę įrenginių, kurie užtikrina mūsų patogų egzistavimą planetoje. Iš tikrųjų ši energijos rūšis yra universali. Iš jo galite gauti bet ką ir net didelį sunaikinimą, jei naudojamas netinkamai.

Tačiau buvo laikas, kai elektros poveikis gamtoje vis dar buvo, bet niekaip nepadėjo žmogui. Kas pasikeitė nuo to laiko? Žmonės pradėjo tyrinėti fizikinius reiškinius ir sugalvojo įdomių mašinų – keitiklių, kurie apskritai padarė revoliucinį šuolį mūsų civilizacijoje, leido žmogui gauti vieną energiją iš kitos.

Taip žmonės išmoko generuoti elektrą iš paprasto metalo, magnetų ir mechaninio judesio – viskas. Buvo pastatyti generatoriai, galintys generuoti milžiniškus energijos srautus, siekiančius megavatų. Tačiau įdomu tai, kad šių mašinų veikimo principas nėra toks sudėtingas ir gali būti gana suprantamas net paaugliui. Kas tai yra, pabandykime suprasti šią problemą.

Elektromagnetinės indukcijos efektas

Elektros srovės atsiradimo laidininke pagrindas yra elektrovaros jėga - EMF. Jis gali priversti judėti įkrautas daleles, kurių yra daug bet kuriame metale. Ši jėga atsiranda tik tuo atveju, jei laidininkas patiria magnetinio lauko intensyvumo pasikeitimą. Pats poveikis vadinamas elektromagnetine indukcija. Kuo didesnis magnetinių bangų srauto kitimo greitis, tuo didesnis emf. Tai yra, galite perkelti laidininką šalia nuolatinio magneto arba paveikti nejudantį laidą elektromagneto lauku, pakeisdami jo stiprumą, poveikis bus toks pat - laidininke atsiras elektros srovė.

Mokslininkai Oerstedas ir Faradėjus šiuo klausimu dirbo XIX amžiaus pirmoje pusėje. Jie taip pat atrado šį fizinį reiškinį. Vėliau buvo sukurti srovės generatoriai ir elektros varikliai, pagrįsti elektromagnetine indukcija. Įdomu tai, kad šias mašinas galima lengvai paversti viena kita.

Kaip veikia DC ir AC generatoriai?

Akivaizdu, kad elektros srovės generatorius yra elektromechaninė mašina, kuri gamina srovę. Bet iš tikrųjų tai yra energijos keitiklis: vėjas, vanduo, šiluma, bet kas į EML, kuris jau sukelia srovę laidininke. Bet kurio generatoriaus konstrukcija iš esmės nesiskiria nuo uždaros laidžios grandinės, kuri sukasi tarp magneto polių, kaip ir pirmuosiuose mokslininkų eksperimentuose. Tik magnetinio srauto dydis, kurį sukuria galingi nuolatiniai arba, dažniau, elektriniai magnetai, yra daug didesnis. Uždara grandinė yra kelių apsisukimų apvijos forma, kurios šiuolaikiniame generatoriuje yra ne viena, o mažiausiai trys. Visa tai daroma siekiant gauti kuo didesnį EML.

Standartinį kintamosios srovės (arba nuolatinės srovės) elektros generatorių sudaro:

• Būstai. Atlieka rėmo, kurio viduje sumontuotas statorius su elektromagnetiniais poliais, funkciją. Jame yra rotoriaus veleno riedėjimo guoliai. Jis pagamintas iš metalo, taip pat apsaugo visą vidinį mašinos užpildymą.
• Statorius su magnetiniais poliais. Prie jo pritvirtinta magnetinio srauto sužadinimo apvija. Jis pagamintas iš feromagnetinio plieno.
• Rotorius arba armatūra. Tai judanti generatoriaus dalis, kurios veleną į sukimąsi varo pašalinė jėga. Ant armatūros šerdies dedama savaiminio sužadinimo apvija, kurioje generuojama elektros srovė.
• Perjungimo mazgas.Šis konstrukcinis elementas skirtas pašalinti elektros energiją iš kilnojamojo rotoriaus veleno. Jame yra laidžių žiedų, kurie judamai sujungti su grafito srovę renkančiais kontaktais.

Nuolatinės srovės generavimas

Generatoriuje, gaminančiame nuolatinę srovę, laidžioji grandinė sukasi magnetinio prisotinimo erdvėje. Be to, tam tikru sukimosi momentu kiekviena grandinės pusė pasirodo esanti arti vieno ar kito poliaus. Krūvis laidininke per šį pusę apsisukimo juda viena kryptimi.

Norint pašalinti daleles, gaminamas energijos šalinimo mechanizmas. Jo ypatumas yra tas, kad kiekviena apvijos pusė (rėmas) yra sujungta su laidžiu pusžiedžiu. Pusžiedžiai nėra uždaryti vienas prie kito, o pritvirtinti prie dielektrinės medžiagos. Tuo laikotarpiu, kai viena apvijos dalis pradeda eiti pro tam tikrą polių, pusžiedis į elektros grandinę uždaromas šepečių kontaktinėmis grupėmis. Pasirodo, į kiekvieną terminalą patenka tik vieno tipo potencialas.

Energiją teisingiau būtų vadinti ne pastovia, o pulsuojančia, su pastoviu poliškumu. Ripples sukelia tai, kad magnetinis srautas ant laidininko sukimosi metu turi ir didžiausią, ir mažiausią įtaką. Norint išlyginti šį pulsavimą, naudojamos kelios rotoriaus apvijos ir grandinės įvesties galingi kondensatoriai. Siekiant sumažinti magnetinio srauto nuostolius, tarpas tarp armatūros ir statoriaus yra minimalus.

Kintamosios srovės generatoriaus grandinė

Kai srovę generuojančio įrenginio judanti dalis sukasi, EML taip pat indukuojamas rėmo laiduose, kaip ir nuolatinės srovės generatoriuje. Tačiau yra nedidelis ypatumas - kintamosios srovės generatorius turi skirtingą kolektoriaus bloko dizainą. Jame kiekvienas gnybtas yra prijungtas prie savo laidaus žiedo.

Kintamosios srovės generatoriaus veikimo principas yra toks: kai pusė apvijos eina šalia vieno poliaus (kitas, atitinkamai, šalia priešingo poliaus), srovė grandinėje juda viena kryptimi nuo minimalios iki didžiausios vertės. ir vėl iki nulio. Kai tik apvijos pakeičia savo padėtį polių atžvilgiu, srovė pradeda judėti priešinga kryptimi tuo pačiu modeliu.

Tokiu atveju grandinės įvestyje gaunama signalo forma sinusoido pavidalu, kurio pusės bangos dažnis atitinka rotoriaus veleno sukimosi periodą. Norint gauti stabilų signalą išėjime, kur kintamosios srovės generatoriaus dažnis yra pastovus, mechaninės dalies sukimosi periodas turi būti pastovus.

dujų tipas

Srovės generatorių konstrukcijos, kai vietoj metalinio rėmo kaip krūvininkas naudojama laidži plazma, skystis ar dujos, vadinami MHD generatoriais. Slėgio veikiamos medžiagos patenka į magnetinio intensyvumo lauką. To paties indukuoto emf įtakoje įkrautos dalelės įgauna kryptingą judėjimą, sukurdamos elektros srovę. Srovės dydis yra tiesiogiai proporcingas praėjimo per magnetinį srautą greičiui, taip pat jo galiai.

MHD generatoriai turi paprastesnį konstrukcinį sprendimą – jie neturi rotoriaus sukimosi mechanizmo. Tokie maitinimo šaltiniai gali tiekti didelius energijos kiekius per trumpą laiką. Jie naudojami kaip atsarginiai įrenginiai ir avarinėse situacijose. Šių mašinų naudingą veikimą (efektyvumą) lemiantis koeficientas yra didesnis nei elektros kintamosios srovės generatoriaus.

Sinchroninis kintamosios srovės generatorius

Yra šių tipų kintamosios srovės generatoriai:

• Mašinos yra sinchroninės.
• Mašinos yra asinchroninės.

Sinchroninis generatorius turi griežtą fizinį ryšį tarp rotoriaus sukimosi judesio ir elektros energijos. Tokiose sistemose rotorius yra elektromagnetas, surinktas iš šerdies, polių ir įdomių apvijų. Pastarieji maitinami iš nuolatinės srovės šaltinio per šepečius ir žiedinius kontaktus. Statorius yra vielos ritė, sujungta viena su kita pagal žvaigždės principą su bendru tašku - nuliu. Juose jau sukeltas EML ir susidaro srovė.

Rotoriaus veleną varo išorinė jėga, dažniausiai turbinos, kurių dažnis yra sinchronizuotas ir pastovus. Prie tokio generatoriaus prijungta elektros grandinė yra trifazė grandinė, kurios atskiroje linijoje srovės dažnis kitų linijų atžvilgiu fazinis poslinkis 120 laipsnių. Norint gauti teisingą sinusoidę, magnetinio srauto kryptis tarpe tarp statoriaus ir rotoriaus dalių yra valdoma pastarosios konstrukcijos.

Kintamosios srovės generatorius sužadinamas dviem būdais:

1. Susisiekite.
2. Bekontaktis.

Kontaktinėje žadinimo grandinėje elektros energija į elektromagnetų apvijas tiekiama per šepečių porą iš kito generatoriaus. Šis generatorius gali būti derinamas su pagrindiniu velenu. Paprastai jis turi mažesnę galią, bet pakankamai stipriam magnetiniam laukui sukurti.

Nekontaktinis principas numato, kad ant veleno esantis sinchroninės kintamosios srovės generatorius turi papildomas trifazes apvijas, kuriose sukimosi metu indukuojamas emf ir generuojama elektra. Jis tiekiamas per išlyginimo grandinę į rotoriaus sužadinimo rites. Struktūriškai tokia sistema neturi judančių kontaktų, o tai supaprastina sistemą, todėl ji yra patikimesnė.

Asinchroninis generatorius

Yra asinchroninis kintamosios srovės generatorius. Jo dizainas skiriasi nuo sinchroninio. Jis neturi tikslios EML priklausomybės nuo dažnio, kuriuo sukasi rotoriaus velenas. Yra tokia sąvoka kaip „slip S“, kuri apibūdina šį įtakos skirtumą. Slydimo dydis nustatomas skaičiuojant, todėl klaidinga manyti, kad asinchroniniame variklyje nėra elektromechaninio proceso modelio.

Jei apkraunamas tuščiąja eiga veikiantis generatorius, apvijomis tekanti srovė sukurs magnetinį srautą, kuris neleidžia rotoriui suktis tam tikru dažniu. Tai sukuria slydimą, kuris natūraliai paveikia EML susidarymą.

Šiuolaikinis asinchroninis kintamosios srovės generatorius turi trijų skirtingų konstrukcijų judančios dalies įtaisą:

1. Tuščiaviduris rotorius.
2. Voverės narvelio rotorius.
3. Slydimo rotorius.

Tokios mašinos gali turėti savarankišką ir nepriklausomą sužadinimą. Pirmoji grandinė įgyvendinama į apviją įtraukiant kondensatorius ir puslaidininkinius keitiklius. Nepriklausomo tipo sužadinimas sukuriamas papildomu kintamosios srovės šaltiniu.

Generatoriaus prijungimo schemos

Visi elektros linijų didelės galios maitinimo šaltiniai gamina trifazę elektros srovę. Juose yra trys apvijos, kuriose generuojamos kintamos srovės, kurių fazė pasislenka viena nuo kitos 1/3 periodo. Jei atsižvelgsime į kiekvieną atskirą tokio maitinimo šaltinio apviją, gauname į liniją tekančią vienfazę kintamąją srovę. Generatorius gali sukurti dešimčių tūkstančių voltų įtampą. vartotojas gauna iš skirstomojo transformatoriaus.

Bet kuris kintamosios srovės generatorius turi standartinį apvijos įtaisą, tačiau yra dviejų tipų prijungimas prie apkrovos:

• žvaigždė;
• trikampis.

Žvaigždėmis prijungto kintamosios srovės generatoriaus veikimo principas apima visų laidų (neutralių) sujungimą į vieną, kuris eina iš apkrovos atgal į generatorių. Taip yra dėl to, kad signalas (elektros srovė) daugiausia perduodamas per išeinančią apvijos laidą (tiesinę), kuri vadinama faze. Praktiškai tai labai patogu, nes norint prijungti vartotoją nereikia traukti trijų papildomų laidų. Įtampa tarp linijos laidų ir linijos bei neutralių laidų skirsis.

Sujungus generatoriaus apvijas trikampiu, jos viena su kita nuosekliai uždaromos į vieną grandinę. Nuo jų sujungimo taškų brėžiamos linijos iki vartotojo. Tada nulinio laido visai nereikia, o įtampa kiekvienoje linijoje bus vienoda nepriklausomai nuo apkrovos.

Trifazės srovės pranašumas prieš vienfazę srovę yra mažesnis jos pulsavimas ištaisymo metu. Tai turi teigiamą poveikį maitinamiems įrenginiams, ypač nuolatinės srovės varikliams. Taip pat trifazė srovė sukuria besisukančio magnetinio lauko srautą, galintį vairuoti galingus asinchroninius variklius.

Kur taikomi nuolatinės ir kintamosios srovės generatoriai?

Nuolatinės srovės generatoriai yra daug mažesnio dydžio ir svorio nei kintamosios srovės mašinos. Turėdami sudėtingesnį dizainą nei pastarasis, jie vis dėlto buvo pritaikyti daugelyje pramonės šakų.

Jos daugiausia naudojamos kaip greitaeigės pavaros mašinose, kuriose reikalingas greičio reguliavimas, pavyzdžiui, metalo apdirbimo mechanizmuose, kasyklų elevatoriuose ir valcavimo staklėse. Transporte tokie generatoriai montuojami dyzeliniuose lokomotyvuose ir įvairiuose laivuose. Daugelis vėjo generatorių modelių surenkami nuolatinės įtampos šaltinių pagrindu.

Specialios paskirties nuolatinės srovės generatoriai naudojami suvirinimui, sinchroninio tipo generatorių apvijoms sužadinti, kaip nuolatinės srovės stiprintuvai, galvaniniams ir elektrolizės įrenginiams maitinti.

Kintamosios srovės generatoriaus paskirtis – gaminti elektros energiją pramoniniu mastu. Tokio tipo energiją žmonijai suteikė Nikola Tesla. Kodėl plačiai naudojama poliškumą keičianti srovė, o ne nuolatinė srovė? Taip yra dėl to, kad perduodant nuolatinę įtampą laiduose yra dideli nuostoliai. Ir kuo ilgesnis laidas, tuo didesni nuostoliai. Kintamosios srovės įtampa gali būti transportuojama dideliais atstumais už daug mažesnę kainą. Be to, galite lengvai konvertuoti kintamąją įtampą (ją sumažinti ir padidinti), kurią generavo 220 V generatorius.

Išvada

Žmogus iki galo nesuprato, kas persmelkia viską aplinkui. O elektros energija yra tik maža dalis atvirų visatos paslapčių. Mašinos, kurias vadiname elektros generatoriais, iš esmės yra labai paprastos, tačiau tai, ką jos gali padaryti už mus, yra tiesiog nuostabu. Tačiau tikrasis stebuklas čia yra ne technologijose, o žmogaus mintyse, kuri sugebėjo prasiskverbti pro neišsenkamą erdvėje išsiliejusių idėjų rezervuarą!

Generatorius – prietaisas, gaminantis gaminį, generuojantis elektros energiją arba sukuriantis elektromagnetinius, elektrinius, garso, šviesos virpesius ir impulsus. Atsižvelgiant į jų funkcijas, jie gali būti suskirstyti į tipus, kuriuos mes apsvarstysime toliau.

DC generatorius

Norint suprasti nuolatinės srovės generatoriaus veikimo principą, reikia išsiaiškinti pagrindines jo charakteristikas, būtent pagrindinių dydžių, lemiančių įrenginio veikimą taikomoje sužadinimo grandinėje, priklausomybes.

Pagrindinis dydis yra įtampa, kuriai įtakos turi generatoriaus sukimosi greitis, srovės sužadinimas ir apkrova.

Pagrindinis nuolatinės srovės generatoriaus veikimo principas priklauso nuo energijos padalijimo poveikio pagrindinio poliaus magnetiniam srautui ir atitinkamai nuo įtampos, gaunamos iš kolektoriaus, o šepečių padėtis ant jo nesikeičia. Įrenginiams su papildomais poliais elementai yra išdėstyti taip, kad srovės atskyrimas visiškai sutampa su geometriniu neutralumu. Dėl šios priežasties jis pasislinks išilgai armatūros sukimosi linijos į optimalią komutavimo padėtį, o po to šioje padėtyje pritvirtins šepečių laikiklius.

Kintamosios srovės generatorius

Kintamosios srovės generatoriaus veikimo principas pagrįstas mechaninės energijos pavertimu elektros energija dėl vielos ritės sukimosi sukurtame magnetiniame lauke. Šis prietaisas susideda iš stacionaraus magneto ir vielinio rėmo. Kiekvienas jo galas yra sujungtas vienas su kitu naudojant slydimo žiedą, kuris slysta virš elektrai laidžio anglies šepetėlio. Dėl šios schemos elektros indukuota srovė pradeda judėti į vidinį slydimo žiedą tuo metu, kai su juo prijungta rėmo pusė praeina pro šiaurinį magneto polių ir, atvirkščiai, į išorinį žiedą tuo momentu, kai kita dalis eina pro šiaurės ašigalį.

Ekonomiškiausias būdas, kuriuo grindžiamas generatoriaus veikimo principas, yra stipri generacija. Šis reiškinys gaunamas naudojant vieną magnetą, kuris sukasi kelių apvijų atžvilgiu. Jei jis įkištas į vielos ritę, jis pradės indukuoti elektros srovę, todėl galvanometro adata nukryps nuo „0“ padėties. Nuėmus magnetą nuo žiedo, srovė pakeis kryptį, o prietaiso rodyklė pradės nukrypti į kitą pusę.

Automobilio generatorius

Dažniausiai jį galima rasti variklio priekyje, pagrindinė darbo dalis – alkūninio veleno sukimas. Nauji automobiliai gali pasigirti hibridiniu tipu, kuris taip pat tarnauja kaip starteris.

Automobilio generatoriaus veikimo principas yra įjungti degimą, kurio metu srovė juda per slydimo žiedus ir nukreipiama į šarminį bloką, o tada eina atsukti sužadinimo. Dėl šio veiksmo susidarys magnetinis laukas.

Kartu su alkūniniu velenu savo darbą pradeda rotorius, kuris sukuria bangas, kurios prasiskverbia pro statoriaus apviją. Atsukimo išėjime pradeda atsirasti kintamoji srovė. Kai generatorius veikia savaiminio sužadinimo režimu, sukimosi greitis padidėja iki tam tikros vertės, tada kintamoji įtampa lygintuvo bloke pradeda keistis į pastovią. Galų gale įrenginys aprūpins vartotojus reikiama elektros energija, o akumuliatorius – srovę.

Automobilio generatoriaus veikimo principas – keisti alkūninio veleno sukimosi greitį arba keisti apkrovą, kuriai esant įjungiamas įtampos reguliatorius, jis valdo laiką, kada įjungiamas sužadinimo atsukimas. Sumažėjus išorinėms apkrovoms arba padidėjus rotoriaus sukimui, lauko apvijos perjungimo laikotarpis žymiai sumažėja. Tuo metu, kai srovė padidėja tiek, kad generatorius nustoja susidoroti, baterija pradeda veikti.

Šiuolaikiniuose automobiliuose prietaisų skydelyje yra įspėjamoji lemputė, kuri praneša vairuotojui apie galimus generatoriaus nukrypimus.

Elektros generatorius

Elektros generatoriaus veikimo principas – mechaninę energiją paversti elektriniu lauku. Pagrindiniai tokios jėgos šaltiniai gali būti vanduo, garai, vėjas ir vidaus degimo variklis. Generatoriaus veikimo principas pagrįstas bendra magnetinio lauko ir laidininko sąveika, būtent rėmo sukimosi momentu jį pradeda kirsti magnetinės indukcijos linijos, ir šiuo metu atsiranda elektrovaros jėga. Dėl to srovė teka per rėmą naudojant slydimo žiedus ir patenka į išorinę grandinę.

Atsargų generatoriai

Šiandien labai populiarėja inverterinis generatorius, kurio principas – sukurti autonominį maitinimo šaltinį, gaminantį kokybišką elektros energiją. Tokie įrenginiai naudojami kaip laikini ir nuolatiniai maitinimo šaltiniai. Dažniausiai jie naudojami ligoninėse, mokyklose ir kitose įstaigose, kur neturėtų būti net menkiausių įtampos šuolių. Visa tai galima pasiekti naudojant inverterio generatorių, kurio veikimo principas pagrįstas pastovumu ir pagal šią schemą:

1. Aukšto dažnio kintamos srovės generavimas.
2. Lygintuvo dėka susidariusi srovė paverčiama nuolatine.
3. Tada baterijose susidaro srovės sankaupa ir stabilizuojasi elektrinių bangų svyravimai.
4. Inverterio pagalba tiesioginė energija pakeičiama į norimos įtampos ir dažnio kintamąją srovę ir tiekiama vartotojui.

Dyzelinis generatorius

Dyzelinio generatoriaus veikimo principas yra paversti kuro energiją į elektros energiją, kurios pagrindiniai veiksmai yra šie:

• kai kuras patenka į dyzelinį variklį, jis pradeda degti, o po to iš cheminės medžiagos virsta šilumine energija;
• dėl alkūninio mechanizmo šiluminė jėga paverčiama mechanine jėga, visa tai vyksta alkūniniame velene;
• Gauta energija rotoriaus pagalba paverčiama elektros energija, kurios reikia išėjime.

Sinchroninis generatorius

Sinchroninio generatoriaus veikimo principas pagrįstas vienodu statoriaus ir rotoriaus magnetinio lauko sukimosi grynumu, kuris kartu su poliais sukuria magnetinį lauką, kuris kerta statoriaus apviją. Šiame bloke rotorius yra nuolatinis elektromagnetas, kurio polių skaičius gali prasidėti nuo 2 ir daugiau, tačiau jie turi būti kartotiniai iš 2.

Įjungus generatorių, rotorius sukuria silpną lauką, tačiau padidinus greitį lauko apvijoje pradeda atsirasti didesnė jėga. Gauta įtampa tiekiama į įrenginį per automatinį valdymo bloką ir valdo išėjimo įtampą dėl magnetinio lauko pokyčių. Pagrindinis generatoriaus veikimo principas yra didelis išeinančios įtampos stabilumas, tačiau trūkumas yra didelė srovės perkrovų galimybė. Norėdami pridėti prie neigiamų savybių, galite pridėti šepetėlio komplektą, kurį tam tikru metu vis tiek reikės aptarnauti, ir tai, žinoma, reikalauja papildomų finansinių išlaidų.

Asinchroninis generatorius

Generatoriaus veikimo principas yra nuolatinis stabdymo režimas, kai rotorius sukasi į priekį, bet vis tiek toje pačioje padėtyje kaip ir magnetinis laukas ties statoriumi.

Priklausomai nuo naudojamos apvijos tipo, rotorius gali būti fazinis arba trumpasis jungimas. Sukamasis magnetinis laukas, sukurtas pagalbinės apvijos pagalba, pradeda jį indukuoti ant rotoriaus, kuris sukasi kartu su juo. Išėjimo dažnis ir įtampa tiesiogiai priklauso nuo apsisukimų skaičiaus, nes magnetinis laukas nėra reguliuojamas ir išlieka nepakitęs.

Elektrocheminis generatorius

Taip pat yra elektrocheminis generatorius, kurio įtaisas ir veikimo principas – automobilyje iš vandenilio generuoti elektros energiją jo judėjimui ir maitinti visus elektros prietaisus. Šis aparatas yra cheminis, nes jis gamina energiją deguonies ir vandenilio reakcijos metu, kuris dujinėje būsenoje naudojamas kurui gaminti.

Akustinio triukšmo generatorius

Akustinių trukdžių generatoriaus veikimo principas yra apsaugoti organizacijas ir asmenis nuo pokalbių ir įvairių įvykių pasiklausymo. Jie gali būti stebimi per langų stiklą, sienas, vėdinimo sistemas, šildymo vamzdžius, radijo mikrofonus, laidinius mikrofonus ir lazerinius prietaisus, skirtus iš langų gaunamai akustinei informacijai fiksuoti.

Todėl įmonės labai dažnai savo konfidencialios informacijos apsaugai naudoja generatorių, kurio prietaisas ir veikimo principas yra suderinti įrenginį tam tikram dažniui, jei jis žinomas, arba tam tikram diapazonui. Tada sukuriami universalūs trukdžiai triukšmo signalo pavidalu. Šiam tikslui pačiame įrenginyje yra reikiamos galios triukšmo generatorius.

Taip pat yra generatorių, kurie yra triukšmo diapazone, kurių dėka galite užmaskuoti naudingą garso signalą. Į šį rinkinį įeina triukšmą generuojantis blokas, taip pat jo stiprinimo ir akustiniai skleidėjai. Pagrindinis tokių įrenginių naudojimo trūkumas – trukdžiai, atsirandantys derybų metu. Kad prietaisas visiškai susidorotų su savo darbu, derybos turėtų trukti tik 15 minučių.

Įtampos reguliatorius

Pagrindinis įtampos reguliatoriaus veikimo principas grindžiamas borto tinklo energijos palaikymu visais darbo režimais, keičiantis generatoriaus rotoriaus sukimosi dažniui, aplinkos temperatūrai ir elektros apkrovai. Šis įrenginys taip pat gali atlikti ir antraeiles funkcijas, būtent apsaugoti generatoriaus agregato dalis nuo galimo avarinio įrenginio veikimo ir perkrovos, automatiškai prijungti žadinimo apvijos grandinę prie borto sistemos arba įspėti apie avarinį įrenginio veikimą.

Visi tokie įrenginiai veikia tuo pačiu principu. Įtampą generatoriuje lemia keli veiksniai – srovės stiprumas, rotoriaus greitis ir magnetinis srautas. Kuo mažesnė generatoriaus apkrova ir kuo didesnis sukimosi greitis, tuo didesnė bus įrenginio įtampa. Dėl didesnės srovės žadinimo apvijoje pradeda didėti magnetinis srautas, o kartu ir įtampa generatoriuje, o sumažėjus srovei, įtampa taip pat mažėja.

Nepriklausomai nuo tokių generatorių gamintojo, visi jie normalizuoja įtampą, keisdami žadinimo srovę vienodai. Didėjant arba mažėjant įtampai, žadinimo srovė pradeda didėti arba mažėti ir leisti įtampą reikiamose ribose.

Kasdieniame gyvenime generatorių naudojimas labai padeda žmogui išspręsti daugelį iškylančių problemų.

Siekdami išspręsti riboto iškastinio kuro problemą, mokslininkai visame pasaulyje stengiasi sukurti ir komercializuoti alternatyvius energijos šaltinius. Ir mes kalbame ne tik apie gerai žinomas vėjo turbinas ir saulės baterijas. Dujas ir naftą gali pakeisti dumblių, ugnikalnių ir žmogaus žingsnių energija. Recycle atrinko dešimt įdomiausių ir aplinkai draugiškiausių ateities energijos šaltinių.

Džauliai iš turniketų

Kasdien tūkstančiai žmonių praeina pro turniketus prie įėjimo į geležinkelio stotis. Iš karto keli tyrimų centrai visame pasaulyje sugalvojo panaudoti žmonių srautą kaip novatorišką energijos generatorių. Japonijos bendrovė East Japan Railway Company nusprendė kiekvieną geležinkelio stočių turniketą aprūpinti generatoriais. Montavimas vyksta traukinių stotyje Tokijo Shibuya rajone: į grindis po turniketais įmontuoti pjezoelektriniai elementai, kurie generuoja elektrą nuo slėgio ir vibracijos, kurią patiria žmonės užlipę ant jų.

Kita „energijos turniketo“ technologija jau naudojama Kinijoje ir Nyderlanduose. Šiose šalyse inžinieriai nusprendė panaudoti ne pjezoelektrinių elementų presavimo, o turniketo rankenų ar turniketo durų stūmimo efektą. Olandų kompanijos „Boon Edam“ koncepcija apima standartines duris prie įėjimo į prekybos centrus (kurios dažniausiai veikia naudojant fotoelementų sistemą ir pradeda suktis) durimis, kurias lankytojas turi stumti ir taip generuoti elektros energiją.

Tokios generatoriaus durys jau atsirado Olandijos centre Natuurcafe La Port. Kiekviena jų per metus pagamina apie 4600 kilovatvalandžių energijos, kuri iš pirmo žvilgsnio gali pasirodyti nereikšminga, tačiau yra geras alternatyvios elektros energijos gamybos technologijos pavyzdys.

Dumbliai šildo namus

Dumbliai kaip alternatyvus energijos šaltinis pradėti svarstyti palyginti neseniai, tačiau technologija, pasak ekspertų, yra labai perspektyvi. Pakanka pasakyti, kad iš 1 hektaro vandens paviršiaus ploto, kurį užima dumbliai, per metus galima gauti 150 tūkstančių kubinių metrų biodujų. Tai apytiksliai prilygsta nedidelio gręžinio pagaminamų dujų kiekiui ir pakanka mažo kaimo gyvenimui.

Žaliuosius dumblius lengva prižiūrėti, jie greitai auga ir yra daug rūšių, kurios fotosintezei naudoja saulės šviesos energiją. Visa biomasė, nesvarbu, cukrus ar riebalai, gali būti paverčiama biokuru, dažniausiai bioetanoliu ir biodyzelinu. Dumbliai yra idealus ekokuras, nes auga vandens aplinkoje ir nereikalauja žemės išteklių, yra labai produktyvūs ir nedaro žalos aplinkai.

Ekonomistai skaičiuoja, kad iki 2018 metų pasaulinė apyvarta iš jūrinių mikrodumblių biomasės perdirbimo gali siekti apie 100 mlrd. Jau yra užbaigtų projektų, kuriuose naudojamas „dumblių“ kuras – pavyzdžiui, 15 butų pastatas Hamburge, Vokietijoje. Namo fasadai padengti 129 dumblių akvariumais, kurie yra vienintelis energijos šaltinis šildymui ir oro kondicionavimui pastate, pavadintame Bio Intelligent Quotient (BIQ) namais.

Greičio kalneliai apšviečia gatves

Elektros gamybos naudojant vadinamuosius „greičio kalnelius“ koncepcija buvo pradėta diegti iš pradžių JK, vėliau – Bahreine, o netrukus technologija pasieks ir Rusiją.Viskas prasidėjo, kai britų išradėjas Peteris Hughesas sukūrė elektrokinetinę kelio rampą greitkeliams. Rampa susideda iš dviejų metalinių plokščių, kurios šiek tiek pakyla virš kelio. Po plokštėmis yra elektros generatorius, kuris generuoja srovę, kai tik automobilis važiuoja per rampą.

Priklausomai nuo automobilio svorio, rampa gali generuoti nuo 5 iki 50 kilovatų per tą laiką, kai automobilis pravažiuoja pro rampą. Tokios rampos veikia kaip baterijos ir gali tiekti elektrą šviesoforams bei šviečiantiems kelio ženklams. JK ši technologija jau veikia keliuose miestuose. Metodas pradėjo plisti į kitas šalis – pavyzdžiui, į mažąjį Bahreiną.

Nuostabiausia, kad kažką panašaus galima pamatyti ir Rusijoje. Tą patį gatvių apšvietimo sprendimą VUZPromExpo forume pasiūlė studentas iš Tiumenės Albertas Brandas. Kūrėjo skaičiavimais, per dieną jo mieste per greičio mažinimo kalnelius važiuoja nuo 1000 iki 1500 automobilių. Vienam automobilio „susidūrimui“ per „greičio kalnelį“, kuriame įrengtas elektros generatorius, susidarys apie 20 vatų elektros, kuri nekenks aplinkai.

Daugiau nei tik futbolas

Sukurtas grupės Harvardo absolventų, įkūrusių kompaniją „Uncharted Play“, „Socket“ kamuoliukas per pusvalandį žaidžiant futbolą gali generuoti pakankamai elektros energijos LED lempai maitinti kelias valandas. Sockket vadinamas aplinkai draugiška alternatyva nesaugiems energijos šaltiniams, kuriuos dažnai naudoja neišsivysčiusių šalių gyventojai.

„Socket“ kamuoliuko energijos kaupimo principas yra gana paprastas: kinetinė energija, susidaranti smūgiuojant į kamuolį, perduodama į mažytį švytuoklę primenantį mechanizmą, kuris varo generatorių. Generatorius gamina elektros energiją, kuri kaupiama akumuliatoriuje. Sukaupta energija gali būti naudojama bet kokiam nedideliam elektros prietaisui maitinti – pavyzdžiui, stalinei lempai su šviesos diodu.

„Socket“ išėjimo galia yra šeši vatai. Energiją generuojantis kamuolys jau pelnė pasaulinės bendruomenės pripažinimą: gavo daugybę apdovanojimų, buvo puikiai įvertintas Clinton Global Initiative, taip pat sulaukė įvertinimų garsiojoje TED konferencijoje.

Paslėpta ugnikalnių energija

Vienas iš pagrindinių vulkaninės energijos plėtros krypčių priklauso amerikiečių mokslininkams iš inicijuojančių kompanijų AltaRock Energy ir Davenport Newberry Holdings. „Bandomasis subjektas“ buvo neveikiantis ugnikalnis Oregone. Sūrus vanduo pumpuojamas giliai į uolienas, kurių temperatūra yra labai aukšta dėl planetos plutoje ir karščiausioje Žemės mantijoje esančių radioaktyvių elementų irimo. Kaitinamas vanduo virsta garais, kurie paduodami į turbiną, kuri gamina elektrą.

Šiuo metu veikia tik dvi nedidelės tokio tipo elektrinės – Prancūzijoje ir Vokietijoje. Jei amerikietiškos technologijos pasiteisins, tai, JAV geologijos tarnybos duomenimis, geoterminė energija gali aprūpinti 50% šaliai reikalingos elektros energijos (šiandien jos indėlis – tik 0,3%).

Kitas būdas panaudoti ugnikalnius energijai buvo pasiūlytas 2009 metais Islandijos mokslininkų. Netoli ugnikalnio gelmių jie aptiko požeminį vandens rezervuarą, kurio temperatūra buvo neįprastai aukšta. Itin karštas vanduo yra kažkur ant skysčio ir dujų ribos ir egzistuoja tik esant tam tikrai temperatūrai ir slėgiui.

Kažką panašaus mokslininkai galėjo sugeneruoti laboratorijoje, tačiau paaiškėjo, kad tokio vandens yra ir gamtoje – žemės gelmėse. Manoma, kad iš vandens „kritinėje temperatūroje“ galima išgauti dešimt kartų daugiau energijos nei iš vandens, užvirinto klasikiniu būdu.

Energija iš žmogaus šilumos

Termoelektrinių generatorių, veikiančių esant temperatūrų skirtumams, principas žinomas jau seniai. Tačiau tik prieš keletą metų technologijos leido naudoti žmogaus kūno šilumą kaip energijos šaltinį. Korėjos pažangiojo mokslo ir technologijų instituto (KAIST) mokslininkų komanda sukūrė generatorių, įmontuotą į lanksčią stiklo plokštę.

T Ši programėlė leis fitneso apyrankes pasikrauti iš žmogaus rankos šilumos – pavyzdžiui, bėgimo metu, kai kūnas labai įkaista ir kontrastuoja su aplinkos temperatūra. Korėjietiškas generatorius, kurio matmenys yra 10 x 10 centimetrų, gali pagaminti apie 40 milivatų energijos, kai odos temperatūra siekia 31 laipsnį Celsijaus.

Panašią technologiją kaip pagrindą ėmėsi jaunoji Ann Makosinski, išradusi žibintuvėlį, kuris kraunasi nuo oro ir žmogaus kūno temperatūrų skirtumo. Poveikis paaiškinamas keturių Peltier elementų panaudojimu: jų ypatybė – galimybė generuoti elektros energiją, kai šildoma iš vienos pusės, o vėsinama iš kitos.

Dėl to Annos žibintuvėlis skleidžia gana ryškią šviesą, tačiau jam nereikia įkraunamų baterijų. Kad jis veiktų, tereikia vos penkių laipsnių temperatūros skirtumo tarp žmogaus delno įkaitimo laipsnio ir temperatūros patalpoje.

Žingsniai prie išmaniųjų grindinio plokščių

Bet kuris judrių gatvių taškas per dieną nueina iki 50 000 žingsnių. Idėja panaudoti pėsčiųjų srautą, kad žingsnius būtų naudinga paversti energija, buvo įgyvendinta gaminyje, kurį sukūrė JK Pavegen Systems Ltd direktorius Lawrence Kemball-Cook. Inžinierius sukūrė grindinio plokštes, kurios generuoja elektrą iš vaikščiojančių pėsčiųjų kinetinės energijos.

Įrenginys naujoviškoje plytelėje pagamintas iš lanksčios, vandeniui atsparios medžiagos, kuri paspaudus pasilenkia apie penkis milimetrus. Tai savo ruožtu sukuria energiją, kurią mechanizmas paverčia elektra. Sukaupti vatai arba saugomi ličio polimerų baterijoje, arba tiesiogiai naudojami autobusų stotelių, parduotuvių vitrinų ir iškabų apšvietimui.

Pati Pavegen plytelė laikoma visiškai nekenksminga aplinkai: jos korpusas pagamintas iš ypatingos rūšies nerūdijančio plieno ir perdirbto polimero, kuriame mažai anglies. Viršutinis paviršius pagamintas iš naudotų padangų, todėl plytelės yra patvarios ir labai atsparios dilimui.

Per 2012 metų vasaros olimpines žaidynes Londone daugelyje turistų gatvių buvo sumontuotos plytelės. Per dvi savaites jiems pavyko gauti 20 milijonų džaulių energijos. To buvo daugiau nei pakankamai, kad Didžiosios Britanijos sostinėje veiktų gatvių apšvietimas.

Dviračių įkrovimo išmanieji telefonai

Norėdami įkrauti grotuvą, telefoną ar planšetinį kompiuterį, po ranka nebūtina turėti maitinimo lizdo. Kartais tereikia pasukti pedalus. Taigi amerikiečių kompanija „Cycle Atom“ išleido įrenginį, leidžiantį važinėjant dviračiu įkrauti išorinę bateriją ir vėliau įkrauti mobiliuosius įrenginius.

Produktas, vadinamas „Siva Cycle Atom“, yra lengvas dviračio generatorius su ličio baterija, skirtas maitinti beveik bet kurį mobilųjį įrenginį, turintį USB prievadą. Šį mini generatorių ant daugelio įprastų dviračių rėmų galima sumontuoti per kelias minutes. Pačią bateriją galima lengvai išimti, kad vėliau būtų galima įkrauti įtaisus. Vartotojas užsiima sportu ir pedalus – ir po poros valandų jo išmanusis telefonas jau apmokestinamas iki 100 centų.

„Nokia“ savo ruožtu plačiajai visuomenei pristatė ir prie dviračio tvirtinamą programėlę, leidžiančią pedalus paversti aplinkai nekenksmingos energijos generavimu. „Nokia“ dviračio įkroviklio rinkinyje yra dinamas – mažas elektros generatorius, kuris naudoja energiją iš dviračio ratų sukimosi, kad įkrautų telefoną per standartinį 2 mm lizdą, esantį daugelyje „Nokia“ telefonų.

Nauda iš nuotekų

Bet kuris didelis miestas kasdien išleidžia milžiniškus kiekius nuotekų į atvirus vandens telkinius, užteršdamas ekosistemą. Atrodytų, nuotekomis užnuodytas vanduo niekam nebegali būti naudingas, tačiau taip nėra – mokslininkai atrado būdą, kaip jo pagrindu sukurti kuro elementus.

Vienas iš idėjos pradininkų buvo Pensilvanijos valstijos universiteto profesorius Bruce'as Loganas. Bendroji koncepcija ne specialistui labai sunkiai suprantama ir yra paremta dviem ramsčiais – bakterinių kuro elementų panaudojimu ir vadinamosios atvirkštinės elektrodializės įrengimu. Bakterijos oksiduoja organines medžiagas nuotekose ir gamina elektronus, sukurdamos elektros srovę.

Elektrai gaminti gali būti naudojamos beveik visos organinės atliekos – ne tik nuotekos, bet ir gyvulinės atliekos, taip pat vyno, alaus ir pieno pramonės šalutiniai produktai. Kalbant apie atvirkštinę elektrodializę, čia veikia elektros generatoriai, membranomis suskirstyti į ląsteles ir išgauti energiją iš dviejų besimaišančių skysčių srautų druskingumo skirtumo.

„Popierinė“ energija

Japonijos elektronikos gamintojas Sony sukūrė ir Tokijo žaliųjų produktų parodoje pristatė biogeneratorių, galintį generuoti elektros energiją iš smulkiai pjaustyto popieriaus. Proceso esmė tokia: norint išskirti celiuliozę (tai ilga gliukozės cukraus grandinė, kuri yra žaliuose augaluose), reikalingas gofruotas kartonas.

Grandinė nutrūksta fermentų pagalba, o susidariusią gliukozę apdoroja kita fermentų grupė, kurios pagalba išsiskiria vandenilio jonai ir laisvieji elektronai. Elektronai siunčiami per išorinę grandinę elektrai generuoti. Daroma prielaida, kad toks įrenginys, apdorojant vieną 210 x 297 mm dydžio popieriaus lapą, gali generuoti apie 18 W per valandą (maždaug tiek pat energijos pagamina 6 AA baterijos).

Metodas yra nekenksmingas aplinkai: svarbus tokios „baterijos“ privalumas yra metalų ir kenksmingų cheminių junginių nebuvimas. Nors šiuo metu technologijai dar toli iki komercializavimo: elektros generuojama gana mažai – jos užtenka tik mažiems nešiojamiems dalykėliams maitinti.