En vekselstrømsgenerator er en enhet som konverterer mekanisk energi til vekslende elektrisk energi for riktig bruk. Basert på typen strøminngang, er det to typer generatorer - AC-generator og DC-generator . Slipringer brukes i vekselstrømsgeneratorer for å produsere vekselstrøm, mens likestrøm brukes i likestrømsgeneratorer. Vekselstrømsgeneratorer brukes i kraftverk, elektriske scootere, seilbåter, sykler og så videre.Inngangen til vekselstrømsgeneratorene er vanligvis mekanisk energi som leveres av damp- og gassturbiner og forbrenningsmotorer. Vekselstrømsgeneratorer er nyttige i vindturbiner, små vannkraftverk eller i reduserende gassstrømmer med høyere trykk til lavere trykk.
Hva er vekselstrømsgenerator?
Definisjon: AC-generatoren er en maskin som omdanner mekanisk energi til elektrisk energi i form av alternativ emf. En enkel vekselstrømsgenerator fungerer på prinsippet i Faradays lov om elektromagnetisk induksjon. Den har en trådspole som roterer i et magnetfelt.
Arbeidsprinsipp
AC-generator arbeidsprinsipp Disse blir ofte referert til som generatorer som arbeider ut fra prinsippet i Faradays lov om Elektromagnetisk induksjon . Bevegelsen til en leder i et jevnt magnetfelt endrer den magnetiske fluxen som er koblet til spolen, og induserer dermed en emf.
Enkel vekselstrømsgenerator
De deler av vekselstrømsgeneratoren består av en spole, glideringer, børster og et sterkt magnetfelt som hovedkomponenter.
Arbeider av AC-generator
Spolen roteres i magnetfeltet for å produsere et sterkt magnetfelt. Når spolen på den ene siden beveger seg opp gjennom magnetfeltet, induseres en emf i en retning. Når rotasjonen av spolen fortsetter og denne siden av en spole beveger seg ned og en annen side av spolen beveger seg opp, induseres en emf i motsatt retning. Flemings høyre regel brukes til å bestemme retningen til den induserte emk. Denne prosessen gjentas for hver syklus, og produsert emk er av vekslende type.
Forskjellige posisjoner av en spole
Utgangen til en vekselstrømsgenerator er vist ovenfor med en graf.
- A - Når spolen er på 0 grader, beveger spolen seg parallelt med retningen til magnetfeltet og induserer derfor ingen emk.
- B - Når spolen er på 90 grader, beveger spolen seg ved 90˚ til magnetfeltet og induserer dermed maksimal emf.
- C - Når spolen er på 180 grader, beveger spolen seg igjen parallelt med magnetfeltet og induserer dermed ingen emk.
- D - Når spolen er på 270 grader, beveger spolen seg igjen ved 90˚ til magnetfeltet og induserer dermed maksimal emf. Her er den induserte emk motsatt B.
- A - Når spolen er 360 grader, har spolen fullført en rotasjon, og den beveger seg parallelt med magnetfeltet og induserer null emf.
Tenk på en spole med rektangulær form med ‘N’ svinger som roterer i et jevnt magnetfelt ‘B’ med en vinkelhastighet ‘ω’. Vinkelen mellom magnetfeltet 'B' og normal til spolen når som helst 't' er gitt av, θ = ωt.
I denne posisjonen er den magnetiske strømmen vinkelrett på planet til en spole og er gitt av B Cos ωt.
Magnetstrømmen knyttet til en spole med N-svinger er ɸ = B Cos ωt A, hvor A er området til en spole.
Den induserte emk i spolen er gitt av Faradays lover for elektromagnetisk induksjon, som er
ε = - dØ / dt
= - d (NBA Cos ωt) / dt
ε = NBA ω | sin ωt —— (i)
Når spolen roterer 90 °, blir verdien av sinus 1 og den emf-induserte vil være maksimum, ligningen ovenfor (i) reduseres til,
ε0 = N Bm A ω = N Bm A 2πf ——- (ii)
Der Bm refererer til maksimal flytdensitet i Wb / m2
‘A’ refererer til arealet til en spole i m2
‘F’ = rotasjonsfrekvensen til en spole i turtall / sekund.
Innbytter (ii) i (i),
ε = ε0 sin ωt
Indusert vekselstrøm er gitt av, I = ε / R = ε0 sin ωt / R
Bygging av vekselstrømsgenerator
Den enkle vekselstrømsgeneratoren har to hoveddeler - Rotor og Stator. Rotoren er en roterende komponent og den stasjonære delen av en maskin er en stator.
Stator
Statoren er en stasjonær komponent som effektivt holder ankerviklingen. Ankerviklingsformålet er å føre strøm til lasten, og lasten kan være hvilket som helst eksternt utstyr som bruker elektrisk kraft. Den består av tre hoveddeler:
- Statorramme - Det er en ytre ramme som brukes til å holde statorkjerne så vel som ankerviklinger.
- Stator Core - Den er laminert med stål eller jern for å redusere virvelstrømstap. Sporene er laget på den indre delen av en kjerne for å holde ankerviklinger.
- Armaturviklinger - Armaturviklinger er viklet på sporene til ankerkjernen.
Rotor
Rotoren er en roterende del av en vekselstrømsgenerator. Den består av magnetfeltviklinger. DC-forsyning brukes til å magnetisere magnetiske poler. Hver ende av magnetfeltviklingene er festet til glideringer. Denne kombinasjonen er koblet til en felles aksel som rotoren roterer på. De to typene av rotoren er fremtredende stangrotor og sylindrisk stangrotor.
Fremtredende stangrotor
Den fremtredende rotortypen er vist i figuren nedenfor. I denne typen rotor blir antall poler projisert, kjent som fremtredende poler med basene festet til rotoren kan observeres. De brukes i applikasjoner med lav og middels hastighet.
Fremtredende stangrotor
Sylindrisk polrotor
Cylindriske rotorer består av en urolig og robust sylinder med spalter anordnet på den ytre overflaten av en sylinder. Den brukes i applikasjoner med høy hastighet. Diagrammet til den sylindriske polrotoren er vist nedenfor.
Sylindrisk rotor
Typer vekselstrømsgenerator
AC-generatorer er av to typer. De er
Asynkrone generatorer
Asynkrone generatorer er også kjent som induksjonsgeneratorer. I denne typen generator hjelper glid rotoren til å rotere. Rotor prøver alltid å matche den synkrone hastigheten til en stator, men mislykkes. Hvis rotoren samsvarer med den synkrone hastigheten til en stator, blir den relative hastigheten null, og følgelig opplever ikke rotoren noe moment. De er egnet til å kjøre vindturbiner.
Synkron generatorer
Den synkrone generatoren er en type vekselstrømsgenerator som roterer med en synkron hastighet. Det fungerer på prinsippet i Faradays lov om elektromagnetisk induksjon - en emf blir indusert når en spole roterer ved et jevnt magnetfelt. De brukes hovedsakelig i kraftverk for å generere høye spenninger.
applikasjoner
De applikasjoner av vekselstrømsgeneratoren inkluderer hovedsakelig å generere kraft fra vindmøller, vannkraftige demninger og mange flere.
Vanlige spørsmål
1). Hva er forskjellen mellom AC-generatoren og DC-generatoren?
I vekselstrømgeneratoren reverserer den elektriske strømmen sin retning med jevne mellomrom for å bli vekselstrøm. I DC-generatoren strømmer den elektriske strømmen i en enkelt retning.
2). Har bilgeneratorer AC eller DC?
Primært genereres vekselstrømmen i det roterende ankeret og bruker en kommutator og børster for å konvertere til likestrøm.
3). AC-generator fungerer på hvilket prinsipp?
Det fungerer etter prinsippet i Faradays lover om elektromagnetisk induksjon.
4). Nevn typene vekselstrømsgeneratorer.
Synkrone og asynkrone vekselstrømsgeneratorer
5). Er batteriene AC eller DC?
Batteriene er likestrøm da de bare leder strøm i en retning.
I denne artikkelen diskuterte vi AC generator og dens arbeidsprinsipp . Leseren kan få innsikt i vekselstrømsgenerator, typer, konstruksjon og applikasjoner. Her er et spørsmål til deg, hva er funksjonen til vekselstrømsgeneratoren?
