Електрическата машина може да бъде определена като устройство, което преобразува електрическата енергия в механична енергия или механичната енергия в електрическа енергия. An електрически генератор може да се определи като електрическа машина, която преобразува механичната енергия в електрическа. Електрическият генератор обикновено се състои от две части статор и ротор. Съществуват различни видове електрически генератори като генератори на постоянен ток, генератори на променлив ток, автомобилни генератори, електрически генератори, задвижвани от човека и т.н. В тази статия нека обсъдим принципа на работа на синхронния генератор.
Синхронен генератор
Въртящите се и неподвижните части на електрическа машина могат да бъдат наречени съответно ротор и статор. Роторът или статорът на електрическите машини действа като компонент за производство на енергия и се нарича арматура. За осигуряване се използват електромагнитите или постоянните магнити, монтирани на статора или ротора магнитно поле на електрическа машина. Генераторът, в който се използва постоянен магнит вместо бобина за осигуряване на възбудително поле, се нарича синхронен генератор с постоянен магнит или просто се нарича синхронен генератор.
Изграждане на синхронен генератор
По принцип синхронният генератор се състои от две части ротор и статор. Роторната част се състои от полеви стълбове, а статорната част се състои от арматурни проводници. Въртенето на полевите стълбове в присъствието на проводници на котва предизвиква an променливо напрежение което води до генериране на електрическа енергия.
Изграждане на синхронен генератор
Скоростта на полевите полюси е синхронна скорост и се дава от
Където „f“ означава честота на променлив ток, а „P“ показва броя на полюсите.
Принцип на синхронния генератор
Принципът на действие на синхронния генератор е електромагнитната индукция. Ако има изходи от относително движение между потока и проводниците, тогава в проводниците се индуцира ЕДС. За да разберем принципа на работа на синхронния генератор, нека разгледаме два противоположни магнитни полюса, между тях се поставя правоъгълна намотка или завой, както е показано на фигурата по-долу.
Правоъгълен проводник, поставен между два противоположни магнитни полюса
Ако правоъгълният завой се върти по посока на часовниковата стрелка срещу оста a-b, както е показано на фигурата по-долу, тогава след завършване на 90 градуса въртене страните на проводника AB и CD идват съответно пред S-полюса и N-полюса. По този начин сега можем да кажем, че тангенциалното движение на проводника е перпендикулярно на линиите на магнитния поток от северния към южния полюс.
Посока на въртене на проводника, перпендикулярна на магнитния поток
И така, тук скоростта на рязане на потока от проводника е максимална и индуцира ток в проводника, посоката на индуцирания ток може да се определи с помощта на Правилото на дясната ръка на Флеминг . По този начин можем да кажем, че токът ще премине от A към B и от C до D. Ако проводникът се завърти по посока на часовниковата стрелка за още 90 градуса, тогава той ще достигне вертикално положение, както е показано на фигурата по-долу.
Посока на въртене на проводника, успоредна на магнитния поток
Сега положението на проводниците и линиите на магнитния поток са успоредни една на друга и по този начин не се реже поток и няма да се индуцира ток в проводника. След това, докато проводникът се върти от часовниковата стрелка за още 90 градуса, тогава правоъгълният завой идва в хоризонтално положение, както е показано на фигурата по-долу. Така, че проводниците AB и CD са съответно под N-полюса и S-полюса. Чрез прилагане на правилото на дясната ръка на Флеминг, токът индуцира в проводник AB от точка B до A, а токът индуцира в проводник CD от точка D до C.
Така че посоката на тока може да бъде посочена като A - D - C - B и посоката на тока за предишното хоризонтално положение на правоъгълния завой е A - B - C - D. Ако завоят отново се завърти към вертикално положение, тогава индуциран ток отново намалява до нула. По този начин, за един пълен оборот на правоъгълен завой токът в проводника достига максимум и намалява до нула и след това в обратната посока достига максимум и отново достига до нула. Следователно, един пълен оборот на правоъгълния завой произвежда една пълна синусоида на ток, индуциран в проводника което може да се нарече генериране на променлив ток чрез завъртане на завой вътре в магнитно поле.
Сега, ако разгледаме практичен синхронен генератор, тогава полевите магнити се въртят между неподвижните проводници на котвата. Роторът на синхронния генератор и лопатките на вала или турбината са механично свързани помежду си и се въртят със синхронна скорост. По този начин магнитен поток при рязане се получава индуцирана ЕРС, която причинява текущия поток в проводниците на котвата. По този начин за всяка намотка токът тече в една посока за първия полуцикъл, а токът тече в другата посока за втория полуцикъл с времево забавяне от 120 градуса (тъй като те се изместват със 120 градуса). Следователно, изходната мощност на синхронния генератор може да бъде показана, както е показано на фигурата по-долу.
Искате ли да научите повече за синхронните генератори и интересувате ли се от проектирането проекти за електроника ? Чувствайте се свободни да споделяте вашите виждания, идеи, предложения, заявки и коментари в раздела за коментари по-долу.
