Co to jest generator prądu przemiennego: konstrukcja i zasada działania

Co to jest generator prądu przemiennego: konstrukcja i zasada działania

Generator prądu przemiennego to urządzenie, które przekształca energię mechaniczną w przemienną energię elektryczną w celu odpowiedniego wykorzystania. W zależności od rodzaju poboru mocy istnieją dwa rodzaje generatorów - generator prądu przemiennego i Generator prądu stałego . Pierścienie ślizgowe są używane w generatorach prądu przemiennego do wytwarzania prądu przemiennego, podczas gdy prąd stały jest używany w generatorach prądu stałego. Prądnice prądu przemiennego są używane w elektrowniach, skuterach elektrycznych, żaglówkach, rowerach i tak dalej.Wkładem do generatorów prądu przemiennego jest zwykle energia mechaniczna dostarczana przez turbiny parowe i gazowe oraz silniki spalinowe. Generatory prądu przemiennego są przydatne w turbinach wiatrowych, małych elektrowniach wodnych lub przy zmniejszaniu strumieni gazu o wyższym ciśnieniu do niższego ciśnienia.



Co to jest generator prądu przemiennego?

Definicja: Generator prądu przemiennego to maszyna, która przekształca energię mechaniczną w energię elektryczną w postaci alternatywnego emf. Prosty generator prądu przemiennego działa na zasadzie prawa indukcji elektromagnetycznej Faradaya. Ma cewkę z drutu, który obraca się w polu magnetycznym.


Zasada działania

Zasada działania generatora prądu przemiennego to znaczy, że są one powszechnie określane jako alternatory, które działają na zasadzie prawa Faradaya Indukcja elektromagnetyczna . Ruch przewodnika w jednolitym polu magnetycznym zmienia strumień magnetyczny związany z cewką, wywołując w ten sposób emf.





Prosty generator prądu przemiennego

Prosty generator prądu przemiennego

Plik części generatora prądu przemiennego składa się z cewki, pierścieni ślizgowych, szczotek i silnego pola magnetycznego jako głównych elementów.



Działanie generatora prądu przemiennego

Cewka obraca się w polu magnetycznym, aby wytworzyć silne pole magnetyczne. Gdy cewka po jednej stronie porusza się w górę przez pole magnetyczne, emf jest indukowany w jednym kierunku. Gdy obrót cewki jest kontynuowany, a ta strona cewki porusza się w dół, a druga strona cewki porusza się w górę, indukowane jest emf w odwrotnym kierunku. Reguła prawej ręki Fleminga służy do określenia kierunku wywoływanego pola elektromagnetycznego. Ten proces powtarza się dla każdego cyklu, a wytwarzany emf jest naprzemienny.

Różne pozycje cewki

Różne pozycje cewki

Wyjście generatora prądu przemiennego pokazano powyżej za pomocą wykresu.


  • A - Gdy cewka ma 0 stopni, cewka porusza się równolegle do kierunku pola magnetycznego, a zatem nie indukuje emf.
  • B - Kiedy cewka jest ustawiona pod kątem 90 stopni, cewka przesuwa się pod kątem 90 ° do pola magnetycznego i tym samym indukuje maksymalne emf.
  • C - Gdy cewka ma 180 stopni, cewka ponownie porusza się równolegle do pola magnetycznego, a zatem nie indukuje emf.
  • D - Kiedy cewka ma 270 stopni, cewka ponownie przesuwa się pod kątem 90 ° do pola magnetycznego i tym samym indukuje maksymalne emf. Tutaj indukowany emf jest przeciwny do tego z B.
  • A - Kiedy cewka jest ustawiona na 360 stopni, cewka zakończyła jeden obrót i porusza się równolegle do pola magnetycznego i indukuje zerową emf.

Rozważmy cewkę o prostokątnym kształcie z „N” zwojami, która obraca się w jednolitym polu magnetycznym „B” o prędkości kątowej „ω”. Kąt między polem magnetycznym „B” a normalnym do cewki w dowolnym momencie „t” jest wyrażony wzorem: θ = ωt.

W tym położeniu strumień magnetyczny jest prostopadły do ​​płaszczyzny cewki i jest określony przez B Cos ωt.

Strumień magnetyczny połączony z cewką o N zwojach wynosi ɸ = B Cos ωt A, gdzie A jest polem cewki.

Indukowane emf w cewce jest określone przez prawo indukcji elektromagnetycznej Faradaya, czyli

ε = - dØ / dt

= - d (NBA Cos ωt) / dt

ε = NBA ω | sin ωt —— (i)

Kiedy cewka obraca się o 90 °, wartość sinusa wynosi 1, a indukowana emf będzie maksymalna, powyższe równanie (i) redukuje się do,

ε0 = N Bm A ω = N Bm A 2πf ——- (ii)

Gdzie Bm odnosi się do maksymalnej gęstości strumienia w Wb / m2

„A” odnosi się do powierzchni kręgu wm2

„F” = częstotliwość obrotów cewki w obr./s.

Zastępca (ii) w (i),

ε = ε0 sin ωt

Indukowany prąd przemienny jest określony przez, I = ε / R = ε0 sin ωt / R

Budowa generatora prądu przemiennego

Prosty generator prądu przemiennego składa się z dwóch głównych części - wirnika i stojana. Wirnik jest elementem obrotowym, a nieruchomą częścią maszyny jest stojan.

Stator

Stojan jest nieruchomym elementem, który skutecznie utrzymuje uzwojenie twornika. Celem uzwojenia twornika jest przenoszenie prądu do obciążenia, a obciążeniem może być dowolny sprzęt zewnętrzny, który zużywa energię elektryczną. Składa się z trzech głównych części:

  • Rama stojana - Jest to rama zewnętrzna, która służy do utrzymywania rdzenia stojana, a także uzwojeń twornika.
  • Rdzeń stojana - Jest laminowany stalą lub żelazem, aby zmniejszyć straty prądów wirowych. W wewnętrznej części rdzenia są wykonane szczeliny do mocowania uzwojeń twornika.
  • Uzwojenia twornika - Uzwojenia twornika są nawinięte na szczeliny rdzenia twornika.

Wirnik

Wirnik jest obracającą się częścią generatora prądu przemiennego. Składa się z uzwojeń pola magnetycznego. Zasilanie prądem stałym służy do magnesowania biegunów magnetycznych. Każdy koniec uzwojenia pola magnetycznego jest przymocowany do pierścieni ślizgowych. Ta kombinacja jest połączona ze wspólnym wałem, na którym obraca się wirnik. Dwa typy wirników to wirnik z biegunami jawnymi i wirnik z biegunami cylindrycznymi.

Wyraźny wirnik biegunowy

Typ wirnika z widocznymi biegunami pokazano na poniższym rysunku. W tego typu wirniku można zaobserwować liczbę wyrzucanych biegunów, znanych jako wystające bieguny, których podstawy są przypięte do wirnika. Są używane w aplikacjach o niskiej i średniej prędkości.

Wyraźny wirnik biegunowy

Wyraźny wirnik biegunowy

Cylindryczny wirnik biegunowy

Wirniki cylindryczne składają się z niezmiennego i wytrzymałego cylindra ze szczelinami umieszczonymi na zewnętrznej powierzchni cylindra. Jest używany w aplikacjach o dużej prędkości. Schemat cylindrycznego wirnika biegunowego pokazano poniżej.

Wirnik cylindryczny

Wirnik cylindryczny

Rodzaje generatorów prądu przemiennego

Generatory prądu przemiennego są dwojakiego rodzaju. Oni są

Generatory asynchroniczne

Generatory asynchroniczne są również znane jako generatory indukcyjne. W tego typu generatorze poślizg pomaga wirnikowi się obracać. Wirnik zawsze próbuje dopasować prędkość synchroniczną stojana, ale kończy się to niepowodzeniem. Jeśli wirnik odpowiada synchronicznej prędkości stojana, prędkość względna staje się zerowa, a zatem wirnik nie doświadcza momentu obrotowego. Nadają się do napędzania turbin wiatrowych.

Generatory synchroniczne

Generator synchroniczny to rodzaj generatora prądu przemiennego, który obraca się z synchroniczną prędkością. Działa na zasadzie prawa indukcji elektromagnetycznej Faradaya - emf jest indukowany, gdy cewka obraca się w jednolitym polu magnetycznym. Stosowane są głównie w elektrowniach do wytwarzania wysokich napięć.

Aplikacje

Plik zastosowania generatora prądu przemiennego obejmują głównie wytwarzanie energii z wiatraków, zapór hydroelektrycznych i wielu innych.

FAQs

1). Jaka jest różnica między generatorem prądu przemiennego a generatorem prądu stałego?

W generatorze prądu przemiennego prąd elektryczny okresowo zmienia kierunek, aby przekształcić się w prąd przemienny. W generatorze prądu stałego prąd elektryczny płynie w jednym kierunku.

2). Czy alternatory samochodowe mają prąd zmienny czy stały?

Przede wszystkim prąd przemienny jest generowany w obracającej się zworze i wykorzystuje komutator i szczotki do konwersji na prąd stały.

3). Generator prądu przemiennego działa na jakiej zasadzie?

Działa na zasadzie praw indukcji elektromagnetycznej Faradaya.

4). Nazwij typy generatorów prądu przemiennego.

Synchroniczne i asynchroniczne generatory prądu przemiennego

5). Czy baterie są AC czy DC?

Baterie są zasilane prądem stałym, ponieważ przewodzą prąd tylko w jednym kierunku.

W tym artykule omówiliśmy AC generator i jego zasada działania . Czytelnik może uzyskać wgląd w generatory prądu przemiennego, typy, konstrukcję i zastosowania. Oto pytanie do Ciebie, jaka jest funkcja prądnicy AC?