Kaj je generator izmeničnega toka: gradnja in njegovo delovno načelo

Kaj je generator izmeničnega toka: gradnja in njegovo delovno načelo

AC generator je naprava, ki pretvori mehansko energijo v izmenično električno energijo za ustrezno uporabo. Glede na vrsto vhodne moči obstajata dve vrsti generatorjev - AC generator in Enosmerni generator . Drsni obroči se uporabljajo v generatorjih izmeničnega toka za proizvodnjo izmeničnega toka, medtem ko se enosmerni tok uporablja v enosmernih generatorjih. Generatorji izmeničnega toka se uporabljajo v elektrarnah, električnih skuterjih, jadrnicah, kolesih itd.Vhod v generatorje izmeničnega toka je običajno mehanska energija, ki jo dobavljajo parne in plinske turbine ter motorji z notranjim zgorevanjem. Generatorji izmeničnega toka so uporabni v vetrnih turbinah, majhnih hidroelektrarnah ali pri zmanjševanju tokov plina z višjim tlakom v nižji.



Kaj je AC generator?

Opredelitev: Generator izmeničnega toka je stroj, ki mehansko energijo pretvori v električno energijo v obliki alternativne emf. Preprost generator izmeničnega toka deluje po principu Faradayevega zakona o elektromagnetni indukciji. Ima tuljavo žice, ki se vrti v magnetnem polju.


Načelo dela

Načelo delovanja generatorja izmeničnega toka to je, da jih običajno imenujemo alternatorji, ki delujejo po načelu Faradayevega zakona Elektromagnetna indukcija . Gibanje vodnika v enakomernem magnetnem polju spremeni magnetni tok, povezan s tuljavo, in tako povzroči EMS.





Preprost generator izmeničnega toka

Preprost generator izmeničnega toka

The deli generatorja izmeničnega toka je sestavljen iz tuljave, drsnih obročev, ščetk in močnega magnetnega polja kot njegovih glavnih sestavnih delov.



Delovanje generatorja izmeničnega toka

Tuljava se vrti v magnetnem polju, da ustvari močno magnetno polje. Ko se tuljava na eni strani premika navzgor skozi magnetno polje, se v eno smer inducira emf. Ko se vrtenje tuljave nadaljuje in se ta stran tuljave pomika navzdol in druga stran tuljave premika navzgor, se v obratni smeri inducira emf. Flemingovo pravilo na desni se uporablja za določanje smeri inducirane emf. Ta postopek se ponovi za vsak cikel in nastala emf je izmenična.

Različni položaji tuljave

Različni položaji tuljave

Izhod AC generatorja je prikazan zgoraj z grafom.


  • A - Ko je tuljava pri 0 stopinjah, se tuljava premika vzporedno s smerjo magnetnega polja in zato ne povzroča emf.
  • B - Ko je tuljava pri 90 stopinjah, se tuljava premakne pri 90˚ v magnetno polje in tako povzroči največjo emf.
  • C - Ko je tuljava pri 180 stopinjah, se tuljava spet premakne vzporedno z magnetnim poljem in tako ne povzroča emf.
  • D - Ko je tuljava pri 270 stopinjah, se tuljava spet premakne na 90˚ v magnetno polje in tako povzroči največjo emf. Tu je inducirana emf v nasprotju z B.
  • A - Ko je tuljava pri 360 stopinjah, je tuljava izvedla eno vrtenje in se premika vzporedno z magnetnim poljem in povzroča nič EMF.

Razmislimo o tuljavi pravokotne oblike z zavoji ‘N’, ki se vrti v enakomernem magnetnem polju ‘B’ kotne hitrosti ‘ω’. Kot med magnetnim poljem 'B' in normalno na tuljavo kadar koli 't' je podan z, θ = ωt.

V tem položaju je magnetni tok pravokoten na ravnino tuljave in je podan z B Cos ωt.

Magnetni tok, povezan s tuljavo z N zavojev, je ɸ = B Cos ωt A, kjer je A površina tuljave.

Inducirano emf v tuljavi podajajo Faradayevi zakoni o elektromagnetni indukciji, ki je

ε = - dØ / dt

= - d (NBA Cos ωt) / dt

ε = NBA ω | sin ωt —— (i)

Ko se tuljava zavrti za 90˚, vrednost sinusa postane 1 in inducirana emf bo največja, zgornja enačba (i) se zmanjša na,

ε0 = N Bm A ω = N Bm A 2πf ——- (ii)

Kjer se Bm nanaša na največjo gostoto pretoka v Wb / m2

„A“ se nanaša na površino tuljave v m2

„F“ = frekvenca vrtenja tuljave v vrtljajih / sekundo.

Namestnik (ii) v (i),

ε = ε0 sin ωt

Inducirani izmenični tok je izražen z, I = ε / R = ε0 sin ωt / R

Izdelava AC generatorja

Preprost izmenični generator ima dva glavna dela - rotor in stator. Rotor je vrtljiva komponenta, mirujoči del stroja pa stator.

Stator

Stator je mirujoča komponenta, ki učinkovito zadržuje navitje armature. Namen navitja armature je prenašanje toka na obremenitev, breme pa je lahko katera koli zunanja oprema, ki porablja električno energijo. Sestavljen je iz treh glavnih delov:

  • Okvir statorja - To je zunanji okvir, ki se uporablja za zadrževanje jedra statorja in navitja armature.
  • Jedro statorja - Za lajšanje vrtinčnih tokov je laminiran z jeklom ali železom. Reže so narejene na notranjem delu jedra za zadrževanje navitij armature.
  • Navitja armature - Armaturna navitja so navita na reže armaturnega jedra.

Rotor

Rotor je vrtljivi del izmeničnega generatorja. Sestavljen je iz navitij magnetnega polja. Dovod enosmernega toka se uporablja za namagnetenje magnetnih polov. Vsak konec navitij magnetnega polja je pritrjen na drsne obroče. Ta kombinacija je povezana s skupno gredjo, na kateri se vrti rotor. Ti dve vrsti rotorja sta vidni rotor in cilindrični rotor.

Izstopajoči polni rotor

Izstopajoči tip rotorja je prikazan na spodnji sliki. Pri tej vrsti rotorja lahko opazimo število polov, znanih kot vidni poli z njihovimi podstavki, pritrjenimi na rotor. Uporabljajo se v aplikacijah z nizko in srednjo hitrostjo.

Izstopajoči polni rotor

Izstopajoči polni rotor

Cilindrični polni rotor

Rotorji cilindričnega tipa so sestavljeni iz neokrnjenega in robustnega valja z režami, nameščenimi na zunanji površini valja. Uporablja se v hitrih aplikacijah. Diagram valjastega rotorja je prikazan spodaj.

Cilindrični rotor

Cilindrični rotor

Vrste AC generatorja

Generatorji izmeničnega toka so dveh vrst. So

Asinhroni generatorji

Asinhroni generatorji so znani tudi kot indukcijski generatorji. Pri tej vrsti generatorja zdrs pomaga vrtenju rotorja. Rotor vedno poskuša prilagoditi sinhrono hitrost statorja, vendar ne uspe. Če se rotor ujema s sinhrono hitrostjo statorja, relativna hitrost postane nič, zato rotor ne doživi navora. Primerni so za pogon vetrnih turbin.

Sinhroni generatorji

Sinhroni generator je vrsta AC generatorja, ki se vrti s sinhrono hitrostjo. Deluje po principu Faradayevega zakona elektromagnetne indukcije - emf se inducira, ko se tuljava vrti v enakomernem magnetnem polju. Uporabljajo se večinoma v elektrarnah za ustvarjanje visokih napetosti.

Aplikacije

The uporabe generatorja izmeničnega toka v glavnem vključujejo proizvodnjo energije iz vetrnic, hidroelektrarn in mnogih drugih.

Pogosta vprašanja

1). Kakšna je razlika med izmeničnim in enosmernim generatorjem?

V izmeničnem generatorju električni tok občasno spremeni smer, da postane izmenični tok. V enosmernem generatorju električni tok teče v eno smer.

2). Ali imajo avtomobilski alternatorji izmenični ali enosmerni tok?

V vrtljivi armaturi se v glavnem generira izmenični tok, ki za pretvorbo v enosmerni tok uporablja komutator in ščetke.

3). Na katerem principu deluje izmenični generator?

Deluje po principu Faradayevih zakonov o elektromagnetni indukciji.

4). Poimenujte vrste generatorjev izmeničnega toka.

Sinhroni in asinhroni generatorji izmeničnega toka

5). Ali so baterije izmenične ali enosmerne?

Baterije so enosmerne, saj prevajajo tok samo v eno smer.

V tem članku smo razpravljali o AC generator in njegovo načelo delovanja . Bralec lahko pridobi vpogled v generator generatorja, vrste, konstrukcijo in aplikacije. Tukaj je vprašanje za vas, kakšna je funkcija izmeničnega generatorja?