Какво е генератор на променлив ток: Изграждане и неговият принцип на работа

Опитайте Нашия Инструмент За Премахване На Проблемите





Генераторът на променлив ток е устройство, което преобразува механичната енергия в променлива електрическа енергия за подходяща употреба. Въз основа на вида на вложената мощност има два вида генератори - AC генератор и DC генератор . Плъзгащите се пръстени се използват в генераторите за променлив ток за производство на променлив ток, докато постоянният ток се използва в генераторите за постоянен ток. Генераторите на променлив ток се използват в електроцентрали, електрически скутери, платноходки, велосипеди и т.н.Входът за генераторите на променлив ток обикновено е механична енергия, която се доставя от парни и газови турбини и двигатели с вътрешно горене. Генераторите на променлив ток са полезни във вятърни турбини, малки водноелектрически централи или за намаляване на газовите потоци с по-високо налягане в по-ниско налягане.

Какво е AC генератор?

Определение: Генераторът на променлив ток е машина, която преобразува механичната енергия в електрическа под формата на алтернативна едс. Един прост генератор на променлив ток работи на принципа на Закона за електромагнитната индукция на Фарадей. Той има намотка от тел, която се върти в магнитно поле.




Принцип на работа

Принцип на работа на генератора на променлив ток е, те обикновено се наричат ​​алтернатори, които работят на принципа на Закона на Фарадей от Електромагнитна индукция . Движението на проводник в еднородно магнитно поле променя магнитния поток, свързан с намотката, като по този начин индуцира ЕДС.

Прост генератор на променлив ток

Прост генератор на променлив ток



The части от генератора на променлив ток се състои от намотка, плъзгащи се пръстени, четки и силно магнитно поле като основни компоненти.

Работа на генератор на променлив ток

Намотката се завърта в магнитното поле, за да се получи силно магнитно поле. Тъй като бобината от едната страна се движи нагоре през магнитното поле, ЕДС се индуцира в една посока. Тъй като въртенето на намотката продължава и тази страна на намотката се движи надолу, а другата страна на намотката се движи нагоре, се предизвиква ЕДС в обратна посока. Правилото на дясната ръка на Флеминг се използва за определяне на посоката на индуцираната ЕДС. Този процес се повтаря за всеки цикъл и произведената ЕДС е от променлив тип.

Различни позиции на бобина

Различни позиции на бобина

Изходът на генератор на променлив ток е показан по-горе с графика.


  • A - Когато намотката е под 0 градуса, намотката се движи успоредно на посоката на магнитното поле и следователно не предизвиква едс.
  • B - Когато намотката е под 90 градуса, намотката се движи на 90˚ към магнитното поле и следователно индуцира максимална едс.
  • C - Когато намотката е на 180 градуса, намотката отново се движи успоредно на магнитното поле и следователно не предизвиква едс.
  • D - Когато намотката е на 270 градуса, намотката отново се придвижва на 90˚ към магнитното поле и следователно индуцира максимална едс. Тук индуцираната emf е противоположна на тази на B.
  • A - Когато намотката е на 360 градуса, намотката е завършила едно завъртане и тя се движи успоредно на магнитното поле и предизвиква нулева едс.

Да разгледаме намотка с правоъгълна форма с „N“ завои, която се върти в еднородно магнитно поле „B“ с ъглова скорост „ω“. Ъгълът между магнитното поле „B“ и нормалата към бобината по всяко време „t“ се дава от, θ = ωt.

В това положение магнитният поток е перпендикулярен на равнината на намотка и се дава от B Cos ωt.

Магнитният поток, свързан с намотка от N завъртания, е ɸ = B Cos ωt A, където A е площта на намотката.

Индуцираната ЕДС в бобината се дава от Законите на Фарадей за електромагнитната индукция, което е

ε = - dØ / dt

= - d (NBA Cos ωt) / dt

ε = NBA ω | sin ωt —— (i)

Когато намотката се завърти на 90˚, стойността на синуса става 1 и индуцираната едс ще бъде максимална, горното уравнение (i) намалява до,

ε0 = N Bm A ω = N Bm A 2πf ——- (ii)

Където Bm се отнася до максималната плътност на потока в Wb / m2

„A“ се отнася до площта на намотката в m2

‘F’ = честота на въртене на намотка в обороти / секунда.

Заместител (ii) в (i),

ε = ε0 sin ωt

Индуцираният променлив ток се дава от, I = ε / R = ε0 sin ωt / R

Изграждане на AC генератор

Простият генератор на променлив ток има две основни части - ротор и статор. Роторът е въртящ се компонент, а неподвижната част на машината е статор.

Статор

Статорът е неподвижен компонент, който ефективно задържа намотката на котвата. Целта на намотката на котвата е да пренася ток към товара и товарът може да бъде всяко външно оборудване, което консумира електрическа енергия. Състои се от три основни части:

  • Рамка на статора - Това е външна рамка, която се използва за задържане на сърцевината на статора, както и намотките на котвата.
  • Ядро на статора - Той е ламиниран със стомана или желязо за намаляване на вихровите загуби. На вътрешната част на сърцевината са направени прорези за задържане на намотките на котвата.
  • Намотки на котвата - Намотките на котвата се навиват върху прорезите на сърцевината на котвата.

Ротор

Роторът е въртяща се част от генератор на променлив ток. Състои се от намотки с магнитно поле. DC захранването се използва за магнетизиране на магнитните полюси. Всеки край на намотките на магнитното поле е прикрепен към плъзгащи пръстени. Тази комбинация е свързана с общ вал, върху който роторът се върти. Двата вида ротор са виден полюсен ротор и цилиндричен полюсен ротор.

Виден полюсен ротор

Видът на виден полюсен ротор е показан на фигурата по-долу. При този тип ротор може да се прожектира броят на полюсите, известен като изпъкнали полюси с основи, прикрепени към ротора. Те се използват в приложения с ниска и средна скорост.

Виден полюсен ротор

Виден полюсен ротор

Цилиндричен полюсен ротор

Роторите от цилиндричен тип се състоят от неподправен и здрав цилиндър с прорези, разположени на външната повърхност на цилиндъра. Използва се във високоскоростни приложения. Диаграмата на цилиндричния полюсен ротор е показана по-долу.

Цилиндричен ротор

Цилиндричен ротор

Видове AC генератор

Генераторите на променлив ток са два вида. Те са

Асинхронни генератори

Асинхронните генератори са известни също като индукционни генератори. При този тип генератор приплъзването помага на ротора да се върти. Роторът винаги се опитва да съответства на синхронната скорост на статора, но не успява. Ако роторът съвпада със синхронната скорост на статор, относителната скорост става нула и следователно роторът не изпитва въртящ момент. Те са подходящи за работа с вятърни турбини.

Синхронни генератори

Синхронният генератор е вид генератор на променлив ток, който се върти със синхронна скорост. Той работи на принципа на закона на Фарадей за електромагнитната индукция - ЕМП се индуцира, когато една бобина се върти в еднородно магнитно поле. Те се използват главно в електроцентрали за генериране на високо напрежение.

Приложения

The приложения на генератора на променлив ток включват главно генериране на енергия от вятърни мелници, водноелектрически язовири и много други.

Често задавани въпроси

1). Каква е разликата между генератора на променлив ток и генератора на постоянен ток?

В генератора на променлив ток електрическият ток периодично обръща посоката си, за да стане променлив. В DC ​​генератора електрическият ток протича в една посока.

2). Автомобилните генератори имат ли AC или DC?

Предимно променливотоковият ток се генерира във въртящата се котва и използва комутатор и четки за преобразуване в постоянен ток.

3). Генераторът на променлив ток работи на кой принцип?

Работи на принципа на Фарадеевите закони за електромагнитна индукция.

4). Назовете типовете генератори на променлив ток.

Синхронни и асинхронни генератори на променлив ток

5). Батериите променлив или постоянен ток ли са?

Батериите са DC, тъй като те провеждат ток само в една посока.

В тази статия обсъдихме AC генератор и неговия принцип на работа . Читателят може да получи представа за генератора на променлив ток, видовете, конструкцията и приложенията. Ето въпрос към вас, каква е функцията на генератора на променлив ток?