Generátor striedavého prúdu je zariadenie, ktoré prevádza mechanickú energiu na elektrickú striedavú na vhodné použitie. Na základe typu príkonu existujú dva typy generátorov - generátor striedavého prúdu a Jednosmerný generátor . Kluzné krúžky sa používajú v generátoroch striedavého prúdu na výrobu striedavého prúdu, zatiaľ čo jednosmerný prúd sa používa v generátoroch jednosmerného prúdu. Generátory striedavého prúdu sa používajú v elektrárňach, elektrických skútroch, plachetniciach, bicykloch atď.Vstupom do generátorov striedavého prúdu je zvyčajne mechanická energia, ktorú dodávajú parné a plynové turbíny a spaľovacie motory. Generátory striedavého prúdu sú užitočné vo veterných turbínach, malých vodných elektrárňach alebo pri znižovaní prúdov plynu z vyššieho tlaku na nižší tlak.
Čo je generátor striedavého prúdu?
Definícia: Generátor striedavého prúdu je stroj, ktorý premieňa mechanickú energiu na elektrickú vo forme alternatívneho emf. Jednoduchý generátor striedavého prúdu pracuje na princípe Faradayovho zákona elektromagnetickej indukcie. Má cievku z drôtu, ktorá sa otáča v magnetickom poli.
Pracovný princíp
Princíp fungovania generátora striedavého prúdu to znamená, že sa bežne označujú ako alternátory, ktoré fungujú na princípe Faradayovho zákona z Elektromagnetická indukcia . Pohyb vodiča v rovnomernom magnetickom poli mení magnetický tok spojený s cievkou, čím indukuje emf.
Jednoduchý generátor striedavého prúdu
The časti generátora striedavého prúdu pozostáva z cievky, zberných krúžkov, kefiek a silného magnetického poľa ako jeho hlavných súčastí.
Fungovanie generátora striedavého prúdu
Cievka sa otáča v magnetickom poli, aby vytvorila silné magnetické pole. Keď sa cievka na jednej strane pohybuje cez magnetické pole, indukuje sa emf v jednom smere. Keď rotácia cievky pokračuje a táto strana cievky sa pohybuje dole a iná strana cievky hore, indukuje sa emf v opačnom smere. Flemingovo pravidlo pravej ruky sa používa na určenie smeru indukovaného emf. Tento proces sa opakuje pre každý cyklus a vyrobený emf je striedavého typu.
Rôzne polohy cievky
Výstup generátora striedavého prúdu je uvedený vyššie v grafe.
- A - Keď je cievka pri 0 stupňoch, pohybuje sa rovnobežne so smerom magnetického poľa, a preto nespôsobuje žiadne emf.
- B - Keď je cievka v uhle 90 stupňov, pohybuje sa v uhle 90 ° k magnetickému poľu, a tým indukuje maximálny emf.
- C - Keď je cievka v uhle 180 stupňov, cievka sa opäť pohybuje rovnobežne s magnetickým poľom, a preto indukuje žiadne emf.
- D - Keď má cievka 270 stupňov, pohybuje sa opäť v uhle 90 ° k magnetickému poľu, a preto indukuje maximálny emf. Tu je indukovaný emf opačný ako indukovaný emf.
- A - Keď je cievka v 360 stupňoch, dokončila jednu rotáciu a pohybuje sa rovnobežne s magnetickým poľom a indukuje nulový emf.
Uvažujme o cievke obdĺžnikového tvaru so závitmi ‘N’, ktoré rotujú v rovnomernom magnetickom poli „B“ s uhlovou rýchlosťou „ω“. Uhol medzi magnetickým poľom „B“ a kolmou na cievku kedykoľvek „t“ je daný, θ = ωt.
V tejto polohe je magnetický tok kolmý na rovinu cievky a je daný B Cos ωt.
Magnetický tok spojený s cievkou N závitov je ɸ = B Cos ωt A, kde A je oblasť cievky.
Indukovaný emf v cievke je daný Faradayovými zákonmi elektromagnetickej indukcie, čo je
ε = - dØ / dt
= - d (NBA Cos ωt) / dt
ε = NBA ω | sin ωt —— (i)
Keď sa cievka otočí o 90 °, hodnota sínusu sa stane 1 a indukovaný emf bude maximálny, vyššie uvedená rovnica (i) sa zníži na,
ε0 = N Bm A ω = N Bm A 2πf ——- (ii)
Kde Bm označuje maximálnu hustotu toku v Wb / m2
„A“ označuje plochu cievky v m2
„F“ = frekvencia otáčania cievky v ot / s.
Náhradník (ii) v (i),
ε = ε0 sin ωt
Indukovaný striedavý prúd je daný, I = ε / R = ε0 sin ωt / R
Konštrukcia generátora striedavého prúdu
Jednoduchý generátor striedavého prúdu má dve hlavné časti - rotor a stator. Rotor je rotujúca súčasť a stacionárna časť stroja je stator.
Stator
Stator je stacionárny komponent, ktorý efektívne drží vinutie kotvy. Účelom navíjania kotvy je prenášať prúd do záťaže a záťažou môže byť akékoľvek externé zariadenie, ktoré spotrebúva elektrickú energiu. Skladá sa z troch hlavných častí:
- Rám statora - Jedná sa o vonkajší rám, ktorý slúži na uchytenie statorového jadra, ako aj vinutí kotvy.
- Stator Core - Je laminovaná oceľou alebo železom, aby sa znížili straty vírivým prúdom. Na vnútornej časti jadra sú vytvorené drážky na uchytenie vinutí kotvy.
- Vinutia armatúry - Vinutia kotvy sú navinuté na štrbinách jadra kotvy.
Rotor
Rotor je rotujúca časť generátora striedavého prúdu. Skladá sa z vinutí magnetického poľa. Na magnetizáciu magnetických pólov sa používa jednosmerné napájanie. Každý koniec vinutia magnetického poľa je pripevnený k zberacím krúžkom. Táto kombinácia je spojená so spoločným hriadeľom, na ktorom sa otáča rotor. Dva typy rotora sú rotor s výrazným pólom a rotor s valcovým pólom.
Rotor výbežku
Typ rotora s výbežkom pólu je znázornený na obrázku nižšie. U tohto typu rotora sa môže premietať počet pólov, ktoré možno označiť ako výrazné póly so základňami pripnutými k rotoru. Používajú sa v aplikáciách s nízkou a strednou rýchlosťou.
Rotor výbežku
Cylindrický pólový rotor
Cylindrické rotory pozostávajú z nerozoberateľného a robustného valca so štrbinami usporiadanými na vonkajšom povrchu valca. Používa sa vo vysokorýchlostných aplikáciách. Schéma valcového pólového rotora je uvedená nižšie.
Cylindrický rotor
Typy generátora striedavého prúdu
Generátory striedavého prúdu sú dva typy. Oni sú
Asynchrónne generátory
Asynchrónne generátory sú tiež známe ako indukčné generátory. U tohto typu generátora kĺzanie pomáha rotácii rotora. Rotor sa vždy pokúša prispôsobiť synchrónnu rýchlosť statora, ale zlyhá. Ak sa rotor zhoduje so synchrónnou rýchlosťou statora, relatívna rýchlosť sa stane nulovou, a preto rotor nepociťuje žiadny krútiaci moment. Sú vhodné na prevádzku veterných turbín.
Synchrónne generátory
Synchrónny generátor je typ generátora striedavého prúdu, ktorý sa otáča synchrónnou rýchlosťou. Funguje na princípe Faradayovho zákona elektromagnetickej indukcie - emf je indukovaný, keď sa cievka otáča rovnomerným magnetickým poľom. Používajú sa hlavne v elektrárňach na výrobu vysokého napätia.
Aplikácie
The aplikácie generátora striedavého prúdu zahŕňajú hlavne výrobu energie z veterných mlynov, vodných elektrární a mnohých ďalších.
Časté otázky
1). Aký je rozdiel medzi generátorom striedavého prúdu a generátorom jednosmerného prúdu?
V generátore striedavého prúdu elektrický prúd pravidelne obracia smer, aby sa stal striedavým prúdom. V generátore jednosmerného prúdu elektrický prúd prúdi jedným smerom.
2). Majú automobilové alternátory striedavý alebo jednosmerný prúd?
Primárne sa striedavý prúd generuje v rotujúcej armatúre a na premenu na jednosmerný prúd používa komutátor a kefy.
3). Na akom princípe pracuje AC generátor?
Funguje na princípe Faradayových zákonov elektromagnetickej indukcie.
4). Pomenujte typy generátorov striedavého prúdu.
Synchrónne a asynchrónne generátory striedavého prúdu
5). Sú batérie striedavé alebo jednosmerné?
Batérie sú jednosmerné, pretože vedú prúd iba jedným smerom.
V tomto článku sme diskutovali o AC generátor a jeho pracovný princíp . Čitateľ môže získať prehľad o generátoroch striedavého prúdu, typoch, konštrukcii a aplikáciách. Tu je otázka, aká je funkcia generátora striedavého prúdu?
