Ce este un generator de curent alternativ: construcție și principiul său de funcționare

Ce este un generator de curent alternativ: construcție și principiul său de funcționare

Un generator de curent alternativ este un dispozitiv care convertește energia mecanică în energie electrică alternativă pentru o utilizare adecvată. Pe baza tipului de intrare de energie, există două tipuri de generatoare - generator de curent alternativ și Generator de curent continuu . Inelele de alunecare sunt utilizate în generatoarele de curent alternativ pentru a produce curent alternativ, în timp ce curentul continuu este utilizat în generatoarele de curent continuu. Generatoarele de curent alternativ sunt utilizate în centrale electrice, scutere electrice, bărci cu pânze, biciclete și așa mai departe.Intrarea în generatoarele de curent alternativ este de obicei energie mecanică care este furnizată de turbine cu abur și gaz și motoare cu ardere internă. Generatoarele de curent alternativ sunt utile în turbine eoliene, hidrocentrale mici sau în scăderea fluxurilor de gaze cu presiune mai mare în presiune mai mică.



Ce este generatorul de curent alternativ?

Definiție: Generatorul de curent alternativ este o mașină care transformă energia mecanică în energie electrică sub formă de emf alternativ. Un simplu generator de curent alternativ funcționează pe principiul Legii inducției electromagnetice a lui Faraday. Are o bobină de sârmă care se rotește într-un câmp magnetic.


Principiul de funcționare

Principiul de funcționare al generatorului de curent alternativ acestea sunt denumite în mod obișnuit alternatoare care funcționează pe principiul legii lui Faraday Inductie electromagnetica . Mișcarea unui conductor într-un câmp magnetic uniform schimbă fluxul magnetic legat de bobină, inducând astfel un emf.





Generator de curent alternativ simplu

Generator de curent alternativ simplu

părți ale generatorului de curent alternativ constă dintr-o bobină, inele de alunecare, perii și un câmp magnetic puternic ca componente principale.



Funcționarea generatorului de curent alternativ

Bobina este rotită în câmpul magnetic pentru a produce un câmp magnetic puternic. Pe măsură ce bobina pe o parte se deplasează în sus prin câmpul magnetic, un emf este indus într-o singură direcție. Pe măsură ce rotația bobinei continuă și această parte a bobinei se deplasează în jos și o altă parte a bobinei se deplasează în sus, un EMF este indus în direcția inversă. Regula Fleming pentru mâna dreaptă este utilizată pentru a determina direcția emf indus. Acest proces se repetă pentru fiecare ciclu, iar emf-ul produs este de tip alternativ.

Diferite poziții ale unei bobine

Diferite poziții ale unei bobine

Ieșirea unui generator de curent alternativ este prezentată mai sus cu un grafic.


  • A - Când bobina este la 0 grade, bobina se mișcă paralel cu direcția câmpului magnetic și, prin urmare, nu induce emf.
  • B - Când bobina este la 90 de grade, bobina se deplasează la 90˚ la câmpul magnetic și, prin urmare, induce emf maxim.
  • C - Când bobina este la 180 de grade, bobina se deplasează din nou paralel cu câmpul magnetic și, prin urmare, nu induce emf.
  • D - Când bobina este la 270 de grade, bobina se deplasează din nou la 90˚ la câmpul magnetic și, prin urmare, induce emf maxim. Aici, EMF indus este opus celui al lui B.
  • A - Când bobina este la 360 de grade, bobina a finalizat o rotație și se deplasează paralel cu câmpul magnetic și induce zero emf.

Luați în considerare o bobină de formă dreptunghiulară cu rotiri „N” care se rotește într-un câmp magnetic uniform „B” cu o viteză unghiulară „ω”. Unghiul dintre câmpul magnetic „B” și normal față de bobină în orice moment „t” este dat de, θ = ωt.

În această poziție, fluxul magnetic este perpendicular pe planul unei bobine și este dat de B Cos ωt.

Fluxul magnetic legat de o bobină de N spire este ɸ = B Cos ωt A, unde A este aria unei bobine.

EMF indus în bobină este dat de Legile lui Faraday de inducție electromagnetică, care este

ε = - dØ / dt

= - d (NBA Cos ωt) / dt

ε = NBA ω | păcat ωt —— (i)

Când bobina se rotește cu 90˚, valoarea sinusului devine 1 și emf indus va fi maxim, ecuația de mai sus (i) se reduce la,

ε0 = N Bm A ω = N Bm A 2πf ——- (ii)

Unde Bm se referă la densitatea maximă a fluxului în Wb / m2

„A” se referă la suprafața unei bobine în m2

‘F’ = frecvența de rotație a unei bobine în turație / secundă.

Înlocuiți (ii) în (i),

ε = ε0 sin ωt

Curentul alternativ indus este dat de, I = ε / R = ε0 sin ωt / R

Construcția generatorului de curent alternativ

Generatorul simplu de curent alternativ are două părți principale - rotor și stator. Rotorul este o componentă rotativă, iar partea staționară a unei mașini este un stator.

Stator

Statorul este o componentă staționară care reține eficient înfășurarea armăturii. Scopul înfășurării armăturii este de a transporta curentul la sarcină, iar sarcina poate fi orice echipament extern care consumă energie electrică. Se compune din trei părți principale:

  • Cadru stator - Este un cadru exterior care este utilizat pentru a ține miezul statorului, precum și înfășurările armăturii.
  • Stator Core - Este laminat cu oțel sau fier pentru a reduce pierderile de curenți turbionari. Sloturile sunt realizate pe partea interioară a miezului pentru a menține înfășurările armăturii.
  • Înfășurări ale armăturii - Înfășurările armăturii sunt înfășurate pe fantele miezului armăturii.

Rotor

Rotorul este o parte rotativă a unui generator de curent alternativ. Se compune din înfășurări ale câmpului magnetic. Alimentarea DC este utilizată pentru magnetizarea polilor magnetici. Fiecare capăt al înfășurărilor câmpului magnetic este atașat la inele de alunecare. Această combinație este conectată la un arbore comun pe care rotitorul se rotește. Cele două tipuri de rotor sunt rotorul de pol salient și rotorul de pol cilindric.

Rotor de pol principal

Tipul rotorului polului vizibil este prezentat în figura de mai jos. În acest tip de rotor, se poate observa numărul de poli, cunoscut sub numele de poli salienti cu bazele lor fixate pe rotor. Sunt utilizate în aplicații cu viteză mică și medie.

Rotor de pol principal

Rotor de pol principal

Rotor cu stâlp cilindric

Rotoarele de tip cilindric constau dintr-un cilindru robust și nestingherit, cu fante dispuse pe suprafața exterioară a unui cilindru. Este utilizat în aplicații de mare viteză. Schema rotorului cilindric al polului este prezentată mai jos.

Rotor cilindric

Rotor cilindric

Tipuri de generator de curent alternativ

Generatoarele de curent alternativ sunt de două tipuri. Sunt

Generatoare asincrone

Generatoarele asincrone sunt, de asemenea, cunoscute sub numele de generatoare de inducție. La acest tip de generator, alunecarea ajută rotirea rotorului. Rotorul încearcă întotdeauna să se potrivească vitezei sincrone a unui stator, dar nu reușește. Dacă rotorul se potrivește cu viteza sincronă a unui stator, viteza relativă devine zero și, prin urmare, rotorul nu experimentează niciun cuplu. Sunt potrivite pentru funcționarea turbinelor eoliene.

Generatoare sincrone

Generatorul sincron este un tip de generator de curent alternativ care se rotește la o viteză sincronă. Funcționează pe principiul legii Faraday a inducției electromagnetice - un emf este indus atunci când o bobină se rotește la un câmp magnetic uniform. Acestea sunt utilizate în principal în centralele electrice pentru a genera tensiuni ridicate.

Aplicații

aplicații ale generatorului de curent alternativ includ în principal generarea de energie de la mori de vânt, baraje hidro-electrice și multe altele.

Întrebări frecvente

1). Care este diferența dintre generatorul de curent alternativ și generatorul de curent continuu?

În generatorul de curent alternativ, curentul electric își inversează direcția periodic pentru a deveni curent alternativ. În generatorul de curent continuu, curentul electric curge într-o singură direcție.

2). Alternatoarele auto au curent alternativ sau continuu?

În primul rând, curentul alternativ este generat în armătura rotativă și folosește un comutator și perii pentru a se converti în curent continuu.

3). Generatorul de curent alternativ funcționează pe ce principiu?

Funcționează pe principiul legilor de inducție electromagnetică ale lui Faraday.

4). Denumiți tipurile de generatoare de curent alternativ.

Generatoare de curent alternativ sincrone și asincrone

5). Bateriile sunt AC sau DC?

Bateriile sunt în curent continuu, deoarece conduc curentul numai într-o singură direcție.

În acest articol, am discutat despre AC generatorul și principiul său de funcționare . Cititorul poate obține informații despre generatorul de curent alternativ, tipurile, construcția și aplicațiile. Iată o întrebare pentru dvs., care este funcția generatorului de curent alternativ?