Curentul Alternativ

Curentul alternativ are cea mai largă întrebuinţare, pentru că poate fi produs, transportat şi utilizat în cele mai bune condiţii economice.
La baza producerii tensiunii electrice alternative stă fenomenul inductiei electromagnetice.

Rotirea uniformă a unui câmp magnetic într-o bobină fixă, permite obţinerea unei t.e.m. alternative.
Rezistorul în curent alternativ
Dacă la bornele unui rezistor (considerat pur rezistiv) se aplică o tensiune alternativă sinusoidală, prin acesta va lua naştere un curent alternativ sinusoidal, în fază cu tensiunea aplicată.
Bobina în curent alternativ
Caracteristic comportării bobinelor în curent alternativ este faptul că datorită fenomenului de autoinducţie, la aplicarea unei tensiuni la bornele circuitului, curentul nu atinge instantaneu valoarea maximă posibilă, ci prezintă o întârziere, intensitatea curentului electric prin bobină fiind defazată cu π/2 în urma tensiunii.
Condensatorul în curent alternativ
Între armăturile unui condensator este un strat izolator numit dielectric, ce nu permite trecerea curentului electric prin el. În curent alternativ, condensatorul are o comportarea diferită, deoarece el se încarcă şi se descarcă electric periodic, determinând prezenţa unui curent electric prin circuitul exterior lui. Intensitatea curentului electric printr-un circuit cu condensator este defazată cu π/2 înaintea tensiunii sau tensiunea la bornele condensatorului este în urma curentului cu π/2.
Concluzie: Bobina cât şi condensatorul se comportă în curent alternativ, ca şi rezistorul, numai că ele introduc defazaje între tensiune şi intensitate cu +π/2 respectiv -π/2.
Circuitul R L C serie
Circuitul serie R, L, C este format din elemente bipolare de circuit parcurse de acelasi curent. Daca alimentam la borne cu o tensiunea sinusoidala ub = umsinωt, curentul prin circuit poate fi scris sub forma i = imsin(ωt-φ)
im = √2 I = um / Z ; im - amplitudinea curentului; I – valoarea efectiva ω = 2πf - pulsatia; f-frecventaφ = arctg X / R - defazajul dintre tensiunea la borne si curent X = ωL - 1/ωC - reactanta totală a circuitului
- impedanta circuitului.

Pe baza acestei relatii rezulta ca Z, R si X, pot reprezenta laturile unui triunghi dreptunghic, numit triunghiul impendantei.
Conform teoremei a II-a lui Kirchhoff, tensiunea la borne poate fi scrisa sub forma ub=uR+uL+uC
Valorile efective ale caderilor de tensiune, sunt:
UR = RI – caderea de tensiune rezistiva, în faza cu curentul UL = XLI = ωLI – caderea de tensiune inductiva, defazata cu π/2 înaintea curentuluiUC = XcI = (1 / ωC) I - caderea de tensiune capacitiva, defazata cu π/2 în urma curentuluiUB = IZ
În functie de defazajul φ, se spune ca circuitul are:
- caracter inductiv (φ>0, X>0)- caracter capacitiv (φ<0, X<0)- caracter rezistiv (φ=0, X=0)
Luând ca referinta curentul comun I, pentru cele trei situatii, în conformitate cu relatia tensiunilor UB = UR+UL+UC putem reprezenta diagramele fazoriale:

Din diagramele fazoriale, rezulta ca pentru a obtine valoarea efectiva a tensiunii la bornele circuitului, valorile efective ale tensiunilor se însumeaza geometric (nu aritmetic), tinând cont si de defazajele respective.
Daca UL = UC (ca valori numerice), circuitul se numeste cu rezonanta de tensiune.În acest caz:Ub este în faza cu I si egala cu caderea de tensiune UR pe rezistorul de rezistenta RωL = 1 / ωC , Z = R, φ = 0.
Din relatia ωL = 1 / ωC, rezulta ca, pentru un circuit cu L si C date, rezonanta de tensiune apare la o anumita frecventa f0, numita frecventa de rezonanta, ce poate fi exprimata prin relatia:
- relația lui Thompson
Daca tensiunea sinusoidala de la borne este de frecventa data, atunci rezonanta de tensiune se poate obtine modificând parametrii L si C (sau numai unul) pâna se satisface conditia de rezonanta.
La rezonanta de tensiune, valoarea efectiva a curentului din circuit devine maxima (limitata doar de R), iar în cazul în care XL si XC sunt foarte mari caderile de tensiune pe bobina si condensator pot avea valori efective foarte mari, chiar daca Ub este mica, situatie ce poate fi periculoasa atât pentru izolatie (strapungerea acesteia), devenind astfel un pericol de electrocutare.
Circuitul R L C paralel

Un astfel de circuit poate fi realizat, prin legarea în paralel a unui rezistor, a unei bobine si a unui codensator.
Consideram un circuit paralel R L C, cu elemente liniare ideale, alimentat la borne cu tensiunea ub = umsinωt.
Conform primei teoreme a lui Kirchhoff, curentul total se poate scrie: i = iR + iL + iC

- reprezentand valorile efective ale curentilor
Luând ca referinta tensiunea comuna Ub, putem reprezenta diagrama fazoriala pentru cazul în care IL > IC (deci XL<XC). Se observa ca valoarea efectiva I a curentului total se obtine prin însumarea geometrica (nu aritmetica) a curentilor prin cele trei elemente legate în paralel.
Pentru situatia prezentat, ansamblul elementelor R, L si C reprezinta un circuit cu caracter inductiv.
Daca IL= IC (ca valori numerice), circuitul se numeste cu rezonanta de curent. Pornind de la schema prezentata, se poate deduce ca, într-un asemenea caz, curentul total I este egal cu IR si în faza cu Ub.
IL=IC → XL=XC, adica ωL = 1/ωC si, în final, o relatie identica ca forma cu relatia
Rezonanta de curent se poate obtine pe aceleasi cai ca la circuitul serie.
La rezonanta de curent, valoarea efectiva I a curentului total din circuit este minima (egala cu IR), ceea ce înseamna ca impedanta echivalenta este maxima (egala cu R pentru cazul cu elemente ideale din fig.4). curentii IR, IL si IC depind numai de tensiunea la borne si impedanta laturii corespunzatoare.
Se remarca faptul ca, în cazul circuitului paralel R, L, C daca XL>XC caracterul circuitului este capacitiv, pe când la circuite serie R, L, C, daca XL>XC caracterul circuitului este inductiv.

CUM CREEAZA ELECTRICITATE UN GENERATOR? CUM FUNCTIONEAZA GENERATOARELE ?

Generatoarele sunt aparate utile care furnizeaza energie electrica in timpul unei pene de curent si previn discontinuitatea activitatilor normale zilnice sau a business-ului dumneavoastra . Generatoarele sunt disponibile in diverse configuratii electrice si fizice, pentru utilizarea intr-un numar vast de domenii.
In urmatoarele sectiuni vom arunca o privire la cum functioneaza un generator, componentele sale principale si modul de lucru al generatorului ca si sursa de avarie / back-up in domeniul rezidential cat si industrial.
Cum functioneaza un generator?
Un generator electric este un dispozitiv care transforma energia mecanica obtinuta dintr-o sursa externa in energie electrica. Este important sa intelegem ca un generator nu “creeaza” energie electrica din nimic. In schimb el foloseste energia mecanica furnizata pentru a forta miscarea sarcinii electrice prezente in firul de infasurari ale sale printr-un circuit electric extern. Acest flux de sarcini electrice constituie curentul electric furnizat de iesire al generatorului.
Acest mecanism poate fi inteles prin considerarea generatorului de a fi o pompa de apa care cauzeaza fluxul de apa dar nu creeaza de fapt apa care curge prin ea.
Generatorul modern al zilelor noastre functioneaza pe principiul inductiei electromagnetice descoperit de Michael Faraday in 1831-1832. Faraday a descoperit ca fluxul de mai sus al sarcinilor electrice poate fi indus prin deplasarea unui conductor electric, cum ar fi o sarma care contine sarcini electrice intr-un camp magnetic. Aceasta miscare creeaza diferenta de tensiune intre cele doua capete ale firului conductorului electric, care la randul sau determina incarcarile electrice sa “curga”, astfel generand curent electric.




Componentele principale ale unui generator :
Componentele principale ale unui generator de curent electric pot fi clasificate , in mare, dupa cum urmeaza :
1. Motor
2. Alternator
3. Rezervor Combustibil
4. Regulator de tensiune
5. Sistem de racire si evacuare
6. Sistem de lubrifiere
7. Incarcator baterie
8. Panou de control
9. Sasiu
O descriere a componentelor principale este prezentata mai jos.
(1) Motorul
Motorul este sursa de energie mecanica de intrare a generatorului. Dimensiunea motorului este direct proportionala cu puterea maxima ce poate fi furnizata de generator. Exista mai multi factori ce trebuie luati in calcul cand evaluati motorul generatorului dumneavoastra. producatorul motorului trebuie consultat pentru a obtine toate specificatiile motorului cat si programul de intretinere.
Orice generator cumparat de la SuperGeneratoare.ro vine insotit de fisa tehnica, manualul de utilizare cat si certificatul de garantie.
(a) Tipul de combustibil utilizat
Motoarele generatoarelor functioneaza pe o varietate de combustibili, cum ar fi motorina, benzina, propan (in forma lichefiata sau gazos) sau gaze naturale. Motoare mai mici opereaza de obicei pe benzina in timp ce motoarele mai mari pot rula pe diesel, propan lichid, gaz propan sau gaze naturale. Anumite motoare pot functiona pe o alimentare dubla din diesel + gaz natural intr-un modul de operare bi-combustibil.
(b) Motoare cu valva aeriana (OHV) vs Motoare Non - OHV
Diferenta dintre motoarele OHV este ca ca supapele de admisie si evacuare se afla in capatul cilindrelor motorului, spre deosebire de a fi montate pe blocul motor. Motoarele OHV au mai multe avantaje fata de alte motoare, cum ar fi :
- design compact
- mecanismul de functionare mai simplu
- durabilitate marita
- user-friendly in utilizare
- zgomot redus in timpul functionarii
- niveluri scazute de emisii
Cu toate acestea, motoarele OHV sunt de asemenea mai scumpe decat alte motoare.
(c) Manusa Fonta (CIS) in cilindrii motorului
CIS reprezinta o captuseala in cilindrul motorului. Aceasta reduce uzura si asigura durabilitatea lui. Cele mai multe motoare OHV sunt echipate cu CSI, dar este esential pentru a verifica aceasta functie in motorul unui generator. CSI nu este o optiune scumpa, dar joaca un rol important in durabilitatea motorului mai ales daca aveti nevoie sa-l utilizati de mai multe ori sau pentru durate de timp mai lungi.
(2) Alternatorul
Alternatorul este componenta generatorului care produce efectiv energia electrica din energica mecanica produsa de catre motor. Acesta contine un ansamblu de piese fixe si mobile inchise intr-o carcasa. Componentele lucreaza impreuna pentru a produce miscare relativa intre campurile magnetice si electrice, care la randul lor genereaza electricitate.
(A) Stator - aceasta este componenta fixa. Contine un set de conductori electrici infasurati in forma de colac pe un miez de fier.
(B) Rotor - aceasta este piesa mobila care produce un camp magnetic rotativ in oricare din urmatoarele 3 moduri :
- prin inductie : acestea sunt cunoscute ca si alternatoare fara perii si de obicei, sunt folosite in generatoarele mari ;
- prin magneti permanenti : acestia sunt utilizati in alternatoarele de dimensiuni reduse;
- prin utilizarea unui excitator : un excitator reprezinta o mica sursa de curent continuu (CC) care actioneaza rotorul printr-un ansamblu de inele si perii
Rotorul genereaza un camp magnetic care se misca in jurul stator-ului. Acest fenomen produce iesire de curent alternativ (AC) din generatorul dumneavoastra de curent.
Factorii urmatori sunt cei de care aveti nevoie sa fie luati in calcul cand evaluati calitatea unui alternator :
- Carcasa de metal vs Carcasa de plastic - Un design din metal asigura o rezistenta a alternatorului. Carcasa din plastic se deformeaza in timp si face ca piesele mobile din alternator sa devina expuse la deteriorare. Acest lucru creste uzura si mai important, este periculos pentru utilizator.
- Rulmenti tip bila VS Rulmenti tip ac - Rulmentii cu bile sunt preferati si au o durata de viata mai crescuta .
- Perii - Un alternator care nu foloseste perii necesita mai putina intretinere si de asemenea produce energie mai curata.
(3) Rezervorul combustibil
Rezervorul de combustibil are, de regula, o dimensiune specifica incat sa mentina generatorul operational intre 6 si 8 ore in medie. In cazul generatoarelor electrice de dimensiuni reduse, rezervorul de combustibil este incastrat direct in sasiu sau este montat deasupra generatorului. Pentru aplicatii comerciale, este posibil sa fie necesara achizitionarea unui rezervor extern.
Caracteristici comune ale sistemului de alimentare includ urmatoarele :
- Legatura teava intre rezervor si motor - conducta de alimentare directioneaza combustibilul de la rezervor catre motor si conducta de retur duce combustibilul din motor catre rezervor ;
- Gura de ventilatie pentru rezervor - Rezervorul de combustibil are o conducta de ventilatie pentru a prevenit acumularea de presiune in timpul alimentarii sau a drenajului rezervorului. Cand se reumple rezervorul, asigurati contactul metal-cu-metal dintre duza de umplere si rezervorul de combustibil pentru a evita scantei ;
- Pompa de combustibil - Aceasta transfera carburantul din rezervorul principal de stocare . De obicei, pompa de combustibil este actionata electric;
- Filtrul de combustibil - Acesta separa apa si materia straina de combustibil si astfel protejeaza alte componente ale generatorului de coroziune si contaminare;
- Injectorul de combustibil - Acesta calculeaza cantitatea de combustibil necesara si o pulverizeaza in camera de ardere a motorului;
(4) Regulatorul de tensiune
Asa cum sugereaza si numele, aceasta componenta reglementeaza tensiunea de iesire a generatorului. Mecanismul este descris mai jos pentru fiecare componenta care joaca un rol in procesul ciclic de reglare a tensiunii.
- Regulator voltaj - Conversia AC tensiune in DC curent - regulatorul voltaj ia o mica parte din productia generatorului de tensiune de curent alternativ si il converteste in curent continuu; Regulatorul de tensiune alimenteaza apoi acest curent continuu unui set de sarme secundare din stator ;
- Redresoare rotative - Acestea rectifica curentul alternativ generat in curent continuu. Acest curent este dat la rotor sa creeze un camp electromagnetic pe langacampul magnetic mobil al rotorului ;
- Rotor - Rotorul induce o tensiune mai mare de curent alternativ peste sarmele statorului, iar generatorul acum produce o tensiune mai mare de curent alternativ; Acest ciclu continua pana generatorul incepe sa produca tensiunea de iesire echivalenta cu capacitatea de functionare deplina. O data ce generatorul ajunge la capacitatea de exploatare deplina, regulatorul de tensiune atinge o stare de echilibru si produce suficient curent continuu pentru a mentine productia generatorului, la nivel de operare complet
Cand se adauga sarcina la un generator, tensiunea de iesire scade putin. Acest lucru solicita regulatorului de tensiune sa intre in actiune si sa porneasca ciclul descris mai sus. Ciclul continua pana cand puterea generatorului ajunge la capacitate de operare completa.
(5) Sistem de racire si evacuare
(A)Sistemul de racire
Utilizarea continua a generatorului provoaca incalzirea diverselor componente ale sale. Este esential sa avem un sistem de racire si ventilatie pentru a disipa caldura aparuta in proces.
Apa este uneori folosita ca si agent de racire pentru generatoare. Hidrogenul este de asemenea folosit uneori ca si agent de racire pentru generatoarele foarte mari din cauza ca este mai eficient la absorbtia caldurii decat alti agetni de racire.
Hidrogenul indeparteaza caldura din generator si o transfera printr-un schimbator de caldura intr-un circuit de racire secundar care contine apa demineralizata ca si racitor. Acesta este motivul pentru care generatoarele foarte mari si centrale electrice mai mic, de multe ori au tunuri de racire mari pe langa ele.
Pentru toate celelalte aplicatii comune, atat rezidentiale cat si industriale, un radiator standard si ventilator este montat pe generator si functioneaza ca sistemul de racire primar.
Este esential sa se verifice nivelul lichidului de racire al generatorului zilnic. Sistemul de racire si pompa de apa trebuie curatate dupa 600 de ore de functionare si schimbatorul de caldura trebuie curatat dupa 2500 ore de functionare ale generatorului.
Generatorul de curent trebuie pus intr-o zona deschisa si aerisita care are alimentare adecvata de aer curat.
(B)Sistemul de evacuare
Gazele de esapement emise de un generator sunt la fel ca orice alta evacuare de la un motor diesel sau benzina si contin substante chimice foarte toxice care trebuie sa fie gestionate in mod corespunzator. Prin urmare, este esential sa se instaleze un sistem de evacuare adecvat pentru a elimina noxele.
Acest lucru nu poate fi subliniat destul cat de important este. Intoxicatia cu monoxid de carbon ramane una dintre cele mai comune cauze de deces pentru ca oamenii au tendinta sa nici n-o ia in calcul decat cand e prea tarziu.
Tevile de esapament sunt facute de obicei din fonta, fier forjat sau otel. Acestea trebuie sa fie de sine statatoare si nu ar trebui sa fie sprijinite de motorul generatorului. Tevile de esapament sunt de obicei atasate de motor folosind racorduri flexibile pentru a minimiza vibratiile si pentru a preveni deteriorarea sistemului de evacuare al generatorului.
(6) Sistemul de ungere
Deoarece generatorul cuprinde priese din motorul in miscare, este nevoie de lubrifiere pentru a asigura durabilitatea si buna functionare pentru o periuoada lunga de timp. Motorul generatorului este lubrifiat cu ulei stocat intr-o pompa. Nivelul uleiului trebuie verificat la fiecare 8 ore de functionare a generatorului. De asemenea trebuiesc verificate eventuale scurgeri de ulei, iar uleiul in sine trebuie schimbat la fiecare 500 ore de functionare.
(7) Incarcator baterie
Pornirea start a generatorului este bazata pe baterii. INcarcatorul pastreaza bateria incarcata prin furnizarea cu o tensiune precisa. Daca tensiunea este foarte scazuta, bateria va ramane descarcata. Daca tensiunea este prea inalta, durata de viata a bateriei va scadea. Incarcatoarele de baterii sunt de obicei realizate din otel inoxidabil pentru a preveni coroziunea. Ele sunt complet automate si nu necesita nici o ajustare sau setare.
(8) Panoul de control
Aceasta este interfata cu utilizatorul a generatorului de curent si contine prevederi pentru prize si controale electrice. Diferiti producatori au caracteristici diferite care apar in panoul de control al unitatii lor. Mentionate mai jos sunt unele dintre acestea :
- Pornire si oprire electrica - panourile de control cu functia automatizare pornesc automat generatorul de curent in timpul unei pene de curent,il monitorizeaza in timpul functiunii si opresc automat unitatea cand nu mai este necesar curentul furnizat de aceasta;
- Manometre motor - indica parametri importanti cum ar fi presiunea uleiului, temperatura lichidului de racire, tensiunea bateriei, viteza de rotatie a motorului precum si durata de functionare. Monitorizarea continua a acestora permite oprirea automata cand oricare dintre ei trece la valori nepermise;
- Manometre generator - indica curentul de iesire, tensiunea si frecventa de functionare.
- Alte controale - comutator de faza selectare, comutatoare de frecventa si comutator de control al motorului (modul manual, modul automat)
(9) Sasiul
Toate generatoarele, portabile sau stationare, au carcase personalizate care ofera suport structural de baza. Cadrul de asemenea permite generatorului sa fie legat la pamant pentru siguranta.