Cos’è un generatore?
Un generatore è un dispositivo che converte l’energia da meccanica a elettrica. Questa è una definizione tecnica e si applica a tutti i generatori ad eccezione di un generatore solare, che funziona in modo molto diverso da qualsiasi altro metodo di generazione di elettricità.
Introduzione
Questo articolo spiegherà i generatori in un modo facile da capire. Per prima cosa, diamo un’occhiata a qual è la definizione più comune di generatore. I generatori non sono le grandi centrali elettriche che forniscono l’energia di cui abbiamo bisogno nelle nostre case, aziende e infrastrutture. Quando ci riferiamo a generatori, la maggior parte delle persone intende generatori portatili e di riserva. Quindi, quando qualcuno fa la domanda che cos’è un generatore? Questo è quello che presumo stiano cercando. Questi generatori sono disponibili per l’acquisto. Questo sarà il focus dell’articolo. Comincerò dando una risposta dettagliata alla domanda e poi suddividendola nei vari tipi di generatori che probabilmente utilizzeremo nella nostra vita quotidiana.
Ad eccezione dei generatori solari (li tratterò separatamente), tutti i generatori utilizzano un motore a combustione interna per azionare un alternatore. Il motore utilizza il gas come carburante, ma può anche essere azionato da diesel o gas naturale. Questi motori sono fondamentalmente versioni più piccole dei motori che spingono le nostre auto, simili a quelli utilizzati in tosaerba, motoseghe e altri macchinari alimentati a gas.
Il componente chiave del generatore è l’alternatore. Questo è ciò che genera l’aria condizionata che usiamo nelle nostre case. Negli Stati Uniti, tutti i generatori sono progettati per produrre 120V, 60HZ di potenza, la stessa potenza che si ottiene da una normale presa elettrica domestica. Le unità di grandi dimensioni possono generare correnti da 120 V e/o 240 V, il che ci consente di utilizzarle per alimentare apparecchi e macchinari più grandi. Molti avranno anche una presa da 12 V CC e spesso anche prese USB. Al di fuori del Nord America, i generatori sono progettati per produrre corrente 240V 50HZ con alcuni che producono anche 380V, corrente trifase. Lo scopo è quello di fornirci la stessa elettricità che otterremmo dalla rete elettrica quando questa non è disponibile.
Qual è Il Principio Di Funzionamento Di Un Alternatore?
Ora sappiamo che l’alternatore è ciò che fornisce l’elettricità effettiva che usiamo. Ma come fa un alternatore a farlo? Un alternatore è un magnete elettromagnetico che crea un campo elettromagnetico. È un dispositivo cilindrico con uno statore che scorre all’interno. Lo statore è un insieme di avvolgimenti in rame.
Un rotore attraversa il centro dello statore con un piccolo spazio tra di loro in modo che il rotore possa girare liberamente. Il rotore ha anche avvolgimenti in rame attorno a un albero che è collegato al motore. Il motore fa girare il rotore ad alta velocità quando è in funzione. Questa rotazione provoca l’eccitazione degli elettroni all’interno degli avvolgimenti di rame. Tra il rotore, lo statore crea un campo elettromagnetico. Il campo magnetico crea elettroni carichi che vengono pulsati tra due punti. Questo è noto come tensione alternata. La corrente viene poi trasferita tramite un conduttore alle prese di corrente del generatore.
La quantità di potenza prodotta da un alternatore è misurata in watt. Un generatore può teoricamente produrre watt illimitati. Un piccolo alternatore, con un piccolo motore che lo guida fornirà 1000W o meno, questo sarà in grado di fornire energia solo per pochi piccoli elettrodomestici. All’altra estremità della scala, una centrale nucleare farà funzionare diversi generatori, producendo megawatt di elettricità. Questi generatori sono collegati alla rete nazionale con molti altri. Questa rete è una sofisticata rete di centrali elettriche e sottostazioni, tutte controllate da computer per fornire energia costante e stabile a città, paesi e ovunque tra di loro.
La potenza di un generatore portatile è limitata dalle dimensioni dell’alternatore. Raramente genererà più di 15000 W all’ora. I generatori di riserva possono fornire fino a 60000 W di potenza e sono generalmente più grandi. Tutti gli apparecchi e i macchinari che possono essere azionati da un generatore non devono superare la potenza massima erogata dal generatore. Se un generatore ha una potenza nominale di 10000 W, non è consentito superare tale limite di potenza.
Tutti i generatori portatili hanno due potenze nominali, watt costanti o in esecuzione e watt di picco o di avvio. La potenza nominale costante del generatore si riferisce alla quantità di energia che può produrre continuamente. Possiamo utilizzare il generatore fino alla potenza di funzionamento costante per tutto il tempo necessario. La potenza di picco o la potenza iniziale si riferisce alla quantità di potenza che un generatore può fornire per un breve periodo di tempo, questa sarà sempre superiore ai watt in esecuzione. Questa potenza di picco consente al generatore di fornire un aumento di potenza per le apparecchiature elettriche che necessitano di una maggiore potenza per avviarsi. Ci sono molti elettrodomestici e macchine che utilizzano motori elettrici induttivi, questo include frigoriferi e condizionatori d’aria. Attrezzature come microonde e luci fluorescenti utilizzano reattori per avviarsi. I motori induttivi utilizzano condensatori,e i reattori richiedono un wattaggio iniziale superiore alla corrente che assorbono durante il funzionamento.
Un regolatore viene utilizzato per mantenere una potenza costante. Questo è un controllo meccanico dell’acceleratore che regola automaticamente la potenza del motore per soddisfare la richiesta di potenza in uscita. I generatori devono funzionare a velocità costante. Questo è ciò che mantiene costante la frequenza di uscita e la tensione. Quando la richiesta di energia è bassa, il generatore non richiederà tanto gas per mantenerlo in funzione. All’aumentare della domanda di energia, sarà necessario più gas. Il regolatore controlla il rapporto tra la posizione dell’acceleratore e la potenza erogata.
L’acceleratore funziona nello stesso modo in cui lo usiamo quando guidiamo un’auto. Per mantenere la nostra velocità quando ci avviciniamo a una salita, dovremo premere sull’acceleratore. Se non lo facciamo, l’auto rallenterà. I generatori non hanno lo stesso vantaggio delle automobili. Possiamo vedere la pendenza avvicinarsi e inizieremo ad accelerare in anticipo. Un generatore aprirà l’acceleratore solo una volta aggiunto il carico extra. Ciò significa che c’è un intervallo di tempo tra l’aumento del carico e l’aumento della velocità del motore. La tensione diminuirà temporaneamente. L’esatto calo della tensione dipenderà dalla quantità di potenza extra richiesta. Se è richiesta una grande quantità di energia, la caduta di tensione sarà maggiore. Ciò provoca una distorsione nell’onda sinusoidale ed è dannoso per le apparecchiature elettroniche.
Cos’è Un’onda Sinusoidale?
Un’onda è un impulso generato da una corrente alternata. È lo stesso delle onde sonore. Questa è chiamata onda sinusoidale. La tensione è il picco dell’onda e la frequenza è la larghezza. Un cambiamento nella tensione o nella frequenza farà cambiare la forma dell’onda. Diventa distorto. La distorsione di una distorsione armonica sinusoidale è (HD). Alti livelli di HD possono causare danni ad apparecchiature elettroniche come televisori, stereo e computer che utilizzano un microprocessore. Il livello consigliato per la distorsione armonica totale (THD) non deve superare il 3%. Ecco perché i generatori inverter sono così importanti.
Generatore inverter vs generatore convenzionale
Tipi di generatori
Sebbene il principio di base di tutti i generatori sia lo stesso, esistono molti tipi di generatori che possono essere utilizzati per scopi diversi. Ci sono tre categorie principali di generatori che possiamo acquistare come consumatori.
- Generatori portatili
- Generatori per standby
- Generatori solari
Cos’è un generatore portatile?
Qualsiasi generatore che può essere trasportato è noto come generatore portatile. Questi sono i generatori più comunemente usati. Un generatore portatile può essere davvero piccolo e leggero. Piccoli generatori portatili, che producono circa 1000W, possono essere trasportati in una mano, come una valigia. I grandi generatori portatili in grado di fornire energia sufficiente per la maggior parte delle esigenze domestiche, si riveleranno troppo pesanti per essere trasportati da una sola persona. Un grande generatore portatile, che produce più di 10000 W, può pesare più di 91 kg. Questi generatori sono dotati di ruote e maniglie per poter essere spostati senza bisogno di essere trasportati.
Un telaio aperto è il design tradizionale di un generatore. Il motore e l’alternatore sono fissati a un telaio metallico. Questo ci permette di vedere le parti meccaniche del generatore. I generatori a telaio aperto sono i più economici, ma possono essere rumorosi. Più grande diventa un generatore, più rumore produrrà.
Ci sono molti svantaggi dei generatori tradizionali. I più evidenti sono la distorsione armonica e i livelli di rumore. La tecnologia moderna ha superato questi problemi e ci sono diverse alternative al convenzionale generatore di telaio aperto. I generatori portatili con la nuova tecnologia tendono ad essere più costosi.
Generatori Silenziosi
L’utilizzo di un generatore portatile convenzionale a telaio aperto in una zona residenziale o in un campeggio può essere problematico a causa dei loro elevati livelli di rumore. I grandi generatori portatili possono generare livelli di rumore superiori a 100 dBA. Per contestualizzare, una voce parlante normale è di circa 65 dBA. Secondo le norme di sicurezza sanitaria, è necessario indossare protezioni per le orecchie se il livello di rumore è superiore a 85 dBA.
La maggior parte dei produttori di generatori fornisce generatori silenziosi. Sebbene i generatori non siano completamente silenziosi, possono produrre una significativa riduzione del rumore.
Generatori Inverter
In questi giorni, quasi tutti gli apparecchi elettrici che usiamo hanno componenti elettronici. Un microprocessore può essere utilizzato in qualsiasi condizionatore o microonde dotato di comandi a pulsante. Un generatore che generi un’onda sinusoidale pulita con un HD basso è molto richiesto. Un inverter, un dispositivo a controllo elettronico che converte la corrente continua (DC), in correnti alternate (AC), utilizza resistori e condensatori.
La tecnologia inverter ha anche il vantaggio di ridurre i giri del motore quando c’è una bassa richiesta di potenza. Usa meno carburante. Molti generatori di inverter dispongono anche di porte di connessione parallela. Ciò significa che è possibile utilizzare più generatori collegati in parallelo.
Generatori Ibridi O A Doppia Alimentazione
La domanda di motori a combustione più pulita è cresciuta con l’aumento della consapevolezza ambientale. Ciò ha portato a un carburatore progettato per utilizzare sia benzina standard che gas naturale (propano). Un generatore a doppia alimentazione o ibrido può utilizzare benzina o propano come fonte di carburante.
Mentre l’obiettivo iniziale dell’uso del propano era per motivi ambientali, ci sono altri vantaggi pratici per l’utente. Il propano è più sicuro e più facile da immagazzinare, i serbatoi di propano non possono perdere e non rilasciare fumi come fanno le bombole di gas. Non è necessario trasferire il carburante in un serbatoio del gas. Il serbatoio del propano si collega direttamente alla valvola di ingresso in modo che non vi sia alcun rischio di fuoriuscita di carburante. Il propano può essere immagazzinato a tempo indeterminato, mentre il gas si deteriora nel tempo. Poiché il propano è immagazzinato in uno stato compresso, ha un volume inferiore. Il propano può essere immagazzinato in uno stato compresso, il che significa che ha un volume inferiore. Ciò rende il propano più pratico in quanto non è necessario trasportare grandi quantità di carburante.
Che Cos’è Un Generatore Di Riserva?
Il funzionamento di base di un generatore di riserva è simile a quello di un generatore portatile. Un generatore di riserva utilizza un motore alimentato a propano oa gas per azionare un alternatore. Ciò fornisce alimentazione CA che può essere utilizzata nelle case e nelle aziende. Un generatore in standby produce più energia ed è più grande di un normale generatore, il che è sufficiente per alimentare un’intera casa. Un grande generatore di riserva fornirà energia sufficiente per alimentare un intero condominio, una fabbrica o un centro commerciale.
Ci sono molte opzioni per i generatori di standby domestici. Possono fornire potenza da 15KW a 60KW. Fanno anche uso di un interruttore di trasferimento automatico, il che significa che l’utente non deve avviare il generatore o commutare l’alimentazione. L’interruttore di trasferimento automatico accende il generatore quando l’alimentazione di rete si interrompe. Quindi trasferisce l’alimentazione dalla rete al generatore. Quando viene ripristinata l’alimentazione principale, l’interruttore di trasferimento ripristina automaticamente l’alimentazione alla rete di alimentazione e arresta il generatore.
Poiché questi generatori sono più grandi dei generatori portatili, sono ovviamente più costosi. Sono inoltre resistenti alle intemperie e dispongono di un interruttore di trasferimento automatico. Questo è un costo aggiuntivo in quanto un generatore di riserva deve essere installato da un elettricista in conformità ai codici elettrici locali. Tutti questi fattori di costo rendono i generatori di riserva meno comuni.
Nonostante il loro costo, ci sono diversi vantaggi nell’usare un generatore di riserva. Producono abbastanza energia per far funzionare l’intera famiglia senza alcun compromesso. Un generatore di riserva è installato anche lontano dalla casa, quindi non ci sono problemi di rumore. Sono molto più facili da usare rispetto ai generatori portatili che devono essere avviati manualmente e collegati alla corrente della casa. Solo l’utente deve assicurarsi che ci sia abbastanza gas nel generatore e che il generatore sia sottoposto a manutenzione a intervalli regolari da un professionista. I generatori di riserva hanno grandi serbatoi di gas e raramente necessitano di rifornimento.
Cos’è Un Generatore Solare?
Tecnicamente, un generatore solare non è un generatore nel senso convenzionale del termine. Il termine corretto per un generatore solare è un inverter ibrido, sebbene il termine più comune sia un generatore solare.
Come suggerisce il nome, questi generatori utilizzano pannelli solari piuttosto che un motore, come altri generatori. Il fotovoltaico è un processo che i pannelli solari utilizzano per generare elettricità dall’energia del sole. L’elettricità viene poi immagazzinata in una batteria (o batterie) per essere utilizzata quando necessario. L’alimentazione di rete può caricare le batterie se l’energia solare non è disponibile. È possibile collegare un generatore solare a una presa da 120 V per caricare le batterie.
Generatore solare
Ci sono diversi vantaggi nell’usare un generatore solare. Poiché non hanno un motore, i generatori solari sono virtualmente silenziosi. Fatta eccezione per il suono delle ventole di raffreddamento, le senti a malapena in funzione. Un generatore solare non emette fumi tossici, che è un altro vantaggio. Ciò significa che un generatore solare può essere posizionato all’interno, proprio dove lo usi. Sono sicuri e non c’è rumore con cui lottare.
Uno degli svantaggi di un generatore solare è il prezzo di acquisto iniziale. Per generare energia sufficiente, sono necessari diversi pannelli solari e diverse batterie per immagazzinare energia sufficiente da utilizzare quando il sole non splende. Si paga comunque il costo del generatore, dei pannelli e delle batterie. Il tuo potere è quasi gratuito. Non c’è nemmeno bisogno di tenere il gas e un generatore solare non richiede una manutenzione regolare. Nel tempo, il prezzo del generatore solare viene assorbito dal suo basso costo di esercizio. Il fatto che utilizzino un inverter significa anche che si ha una potenza HD pulita e bassa, come l’utilizzo di un generatore di inverter.
Un generatore solare ha uno svantaggio in quanto può immagazzinare solo una quantità limitata di energia e non produce abbastanza. Anche se si utilizzano più batterie, la potenza del generatore è limitata. Le batterie devono essere caricate ogni poche ore se si scaricano. Questo può richiedere del tempo. Inoltre, i generatori solari portatili raramente producono più di 2000 W, quindi si è limitati a quali apparecchi si utilizzano i generatori. I generatori solari che producono 5kw o più sono troppo grandi per essere trasportati. Avranno anche bisogno di molte batterie e pannelli solari.
