Generátor střídavého proudu je zařízení, které pro vhodné použití převádí mechanickou energii na střídavou elektrickou energii. Na základě typu příkonu existují dva typy generátorů - generátor střídavého proudu a DC generátor . Kluzné kroužky se používají v generátorech střídavého proudu k výrobě střídavého proudu, zatímco stejnosměrný proud se používá v generátorech stejnosměrného proudu. Generátory střídavého proudu se používají v elektrárnách, elektrických skútrech, plachetnicích, jízdních kolech atd.Vstupem do generátorů střídavého proudu je obvykle mechanická energie, kterou dodávají parní a plynové turbíny a spalovací motory. Generátory střídavého proudu jsou užitečné ve větrných turbínách, malých vodních elektrárnách nebo při snižování proudů plynu o vyšším tlaku na nižší tlak.
Co je generátor střídavého proudu?
Definice: Generátor střídavého proudu je stroj, který převádí mechanickou energii na elektrickou energii ve formě alternativního emf. Jednoduchý generátor střídavého proudu pracuje na principu Faradayova zákona elektromagnetické indukce. Má cívku drátu, která se otáčí v magnetickém poli.
Pracovní princip
Princip fungování generátoru střídavého proudu to znamená, že se běžně označují jako alternátory, které fungují na principu Faradayova zákona z Elektromagnetická indukce . Pohyb vodiče v rovnoměrném magnetickém poli mění magnetický tok spojený s cívkou, čímž indukuje emf.
Jednoduchý generátor střídavého proudu
The části generátoru střídavého proudu sestává z cívky, sběracích kroužků, kartáčů a silného magnetického pole jako jeho hlavních součástí.
Práce AC generátoru
Cívka se otáčí v magnetickém poli a vytváří silné magnetické pole. Když se cívka na jedné straně pohybuje magnetickým polem nahoru, indukuje se emf v jednom směru. Jak otáčení cívky pokračuje a tato strana cívky se pohybuje dolů a další strana cívky nahoru, je indukován emf v opačném směru. Flemingovo pravidlo pravé ruky se používá k určení směru indukovaného emf. Tento proces se opakuje pro každý cyklus a produkovaný emf je střídavého typu.
Různé polohy cívky
Výstup generátoru střídavého proudu je zobrazen výše s grafem.
- A - Když je cívka na 0 stupních, cívka se pohybuje rovnoběžně se směrem magnetického pole, a proto nevyvolává žádné emf.
- B - Když je cívka v úhlu 90 stupňů, pohybuje se v 90 ° k magnetickému poli, a proto indukuje maximální emf.
- C - Když je cívka v úhlu 180 stupňů, cívka se opět pohybuje rovnoběžně s magnetickým polem, a proto nevyvolává žádné emf.
- D - Když je cívka v úhlu 270 stupňů, cívka se opět pohybuje v úhlu 90 ° k magnetickému poli, a proto indukuje maximální emf. Zde je indukovaný emf opačný k tomu u B.
- A - Když je cívka v úhlu 360 stupňů, cívka dokončila jednu rotaci a pohybuje se rovnoběžně s magnetickým polem a indukuje nulový emf.
Vezměme si cívku obdélníkového tvaru se závity „N“, které rotují v rovnoměrném magnetickém poli „B“ o úhlové rychlosti „ω“. Úhel mezi magnetickým polem „B“ a kolmým k cívce kdykoli „t“ je dán vztahem, θ = ωt.
V této poloze je magnetický tok kolmý na rovinu cívky a je dán B Cos ωt.
Magnetický tok spojený s cívkou N závitů je ɸ = B Cos ωt A, kde A je oblast cívky.
Indukovaný emf v cívce je dán Faradayovými zákony elektromagnetické indukce, což je
ε = - dŘ / dt
= - d (NBA Cos ωt) / dt
ε = NBA ω | hřích ωt —— (i)
Když se cívka otočí o 90 °, hodnota sinu se stane 1 a indukovaný emf bude maximální, výše uvedená rovnice (i) se sníží na,
ε0 = N Bm A ω = N Bm A 2πf ——- (ii)
Kde Bm označuje maximální hustotu toku v Wb / m2
„A“ označuje plochu cívky v m2
„F“ = frekvence otáčení cívky v ot / s.
Náhradník (ii) v (i),
ε = ε0 sin ωt
Indukovaný střídavý proud je dán vztahem, I = ε / R = ε0 sin ωt / R
Konstrukce generátoru střídavého proudu
Jednoduchý generátor střídavého proudu má dvě hlavní části - rotor a stator. Rotor je rotující součást a stacionární část stroje je stator.
Stator
Stator je stacionární součást, která účinně drží vinutí kotvy. Účelem navíjení kotvy je přenášet proud do zátěže a zátěží může být jakékoli externí zařízení, které spotřebovává elektrickou energii. Skládá se ze tří hlavních částí:
- Statorový rám - Jedná se o vnější rám, který slouží k uchycení statorového jádra i vinutí kotvy.
- Stator Core - Je laminován ocelí nebo železem, aby se snížily ztráty vířivými proudy. Na vnitřní části jádra jsou vytvořeny drážky, které drží vinutí kotvy.
- Vinutí armatury - Vinutí kotvy jsou navinuta na štěrbinách jádra kotvy.
Rotor
Rotor je rotující část generátoru střídavého proudu. Skládá se z vinutí magnetického pole. Stejnosměrné napájení se používá k magnetizaci magnetických pólů. Každý konec vinutí magnetického pole je připevněn ke sběracím kroužkům. Tato kombinace je připojena ke společnému hřídeli, na kterém se rotor otáčí. Dva typy rotoru jsou hlavní pólový rotor a válcový pólový rotor.
Rotor výběžku
Typ rotoru s výběžkem pólu je zobrazen na obrázku níže. U tohoto typu rotoru se promítá počet pólů, které lze označit jako výběžkové póly se základnami připnutými k rotoru. Používají se v aplikacích s nízkou a střední rychlostí.
Rotor výběžku
Válcový pólový rotor
Válcové rotory se skládají z nerozebíratelného a robustního válce se štěrbinami uspořádanými na vnějším povrchu válce. Používá se ve vysokorychlostních aplikacích. Schéma válcového pólového rotoru je uvedeno níže.
Válcový rotor
Typy generátoru střídavého proudu
Generátory střídavého proudu jsou dvou typů. Oni jsou
Asynchronní generátory
Asynchronní generátory jsou také známé jako indukční generátory. U tohoto typu generátoru prokluz pomáhá rotaci rotoru. Rotor se vždy pokouší přizpůsobit synchronní rychlost statoru, ale selže. Pokud se rotor shoduje se synchronní rychlostí statoru, relativní rychlost se stane nulovou, a proto rotor nepociťuje žádný točivý moment. Jsou vhodné pro provoz větrných turbín.
Synchronní generátory
Synchronní generátor je typ generátoru střídavého proudu, který se otáčí synchronní rychlostí. Funguje na principu Faradayova zákona elektromagnetické indukce - emf je indukován, když se cívka otáčí rovnoměrným magnetickým polem. Používají se hlavně v elektrárnách k výrobě vysokého napětí.
Aplikace
The aplikace generátoru střídavého proudu zahrnují hlavně výrobu energie z větrných mlýnů, vodních přehrad a mnoha dalších.
Časté dotazy
1). Jaký je rozdíl mezi generátorem střídavého proudu a generátorem stejnosměrného proudu?
V generátoru střídavého proudu elektrický proud pravidelně obrací svůj směr, aby se stal střídavým proudem. V generátoru stejnosměrného proudu proudí elektrický proud jedním směrem.
2). Mají automobilové alternátory střídavý nebo stejnosměrný proud?
Střídavý proud je primárně generován v rotující armatuře a ke změně na DC používá komutátor a kartáče.
3). Na jakém principu pracuje AC generátor?
Funguje na principu Faradayových zákonů elektromagnetické indukce.
4). Pojmenujte typy generátorů střídavého proudu.
Synchronní a asynchronní generátory střídavého proudu
5). Jsou baterie AC nebo DC?
Baterie jsou stejnosměrné, protože vedou proud pouze jedním směrem.
V tomto článku jsme diskutovali o AC generátor a jeho pracovní princip . Čtečka může získat přehled o generátoru střídavého proudu, typech, konstrukci a aplikacích. Zde je otázka, jaká je funkce generátoru střídavého proudu?
