Den elektriske maskine kan defineres som en enhed, der omdanner elektrisk energi til mekanisk energi eller mekanisk energi til elektrisk energi. An elektrisk generator kan defineres som en elektrisk maskine, der omdanner mekanisk energi til elektrisk energi. En elektrisk generator består typisk af to dele stator og rotor. Der findes forskellige typer elektriske generatorer såsom jævnstrømsgeneratorer, vekselstrømsgeneratorer, køretøjsgeneratorer, menneskelige elektriske generatorer osv. Lad os i denne artikel diskutere om synkron generatorarbejdsprincip.
Synkron generator
De roterende og stationære dele af en elektrisk maskine kan kaldes henholdsvis rotor og stator. Rotoren eller statoren på elektriske maskiner fungerer som en kraftproducerende komponent og kaldes som et anker. Elektromagneterne eller permanente magneter monteret på statoren eller rotoren bruges til at levere magnetfelt af en elektrisk maskine. Generatoren, i hvilken permanentmagnet anvendes i stedet for spole til at tilvejebringe excitationsfelt, kaldes synkron generator for permanentmagnet eller kaldes også simpelthen som synkron generator.
Konstruktion af synkron generator
Generelt består synkron generator af to dele rotor og stator. Rotordelen består af feltstænger og statordelen består af ankerledere. Rotationen af feltpoler i nærvær af ankerledere inducerer en vekselstrøm hvilket resulterer i elektrisk kraftproduktion.
Konstruktion af synkron generator
Feltpolernes hastighed er synkron hastighed og er givet af
Hvor 'f' angiver vekselstrømsfrekvens, og 'P' angiver antallet af poler.
Synkron generator Arbejdsprincip
Princippet om drift af synkron generator er elektromagnetisk induktion. Hvis der udgår en relativ bevægelse mellem fluxen og lederne, induceres en emf i lederne. For at forstå synkrongeneratorens funktionsprincip, lad os betragte to modsatte magnetiske poler imellem dem, hvor en rektangulær spole eller drejning er placeret som vist i nedenstående figur.
Rektangulær leder placeret mellem to modstående magnetpoler
Hvis den rektangulære drejning drejer med uret mod aksen a-b som vist i nedenstående figur, så kommer ledersidene AB og CD efter henholdsvis S-polen og N-polen efter 90 graders rotation. Således kan vi nu sige, at lederens tangentielle bevægelse er vinkelret på magnetiske fluxlinjer fra nord til sydpol.
Retning af lederens rotation vinkelret på magnetisk flux
Så her er hastigheden af fluxskæring af lederen maksimal og inducerer strøm i lederen, retningen af den inducerede strøm kan bestemmes ved hjælp af Flemings højre håndsregel . Således kan vi sige, at strømmen vil passere fra A til B og fra C til D. Hvis lederen roteres med uret i yderligere 90 grader, vil den komme til en lodret position som vist i nedenstående figur.
Retning af lederens rotation parallelt med magnetisk flux
Nu er leder og magnetiske fluxlinier parallelle med hinanden, og der skæres således ingen flux, og der vil ikke blive induceret nogen strøm i lederen. Derefter, mens lederen roterer med uret i yderligere 90 grader, kommer den rektangulære drejning til en vandret position som vist i nedenstående figur. Således er lederne AB og CD under henholdsvis N-polen og S-polen. Ved at anvende Flemings højre håndregel inducerer strøm i leder AB fra punkt B til A og strøm inducerer i en leder CD fra punkt D til C.
Strømretningen kan således angives som A - D - C - B, og strømretningen for den foregående vandrette position af rektangulær drejning er A - B - C - D. Hvis drejningen igen drejes mod lodret position, så induceret strøm reduceres igen til nul. For en fuldstændig omdrejning af rektangulær drejning når strømmen i lederen således til maksimum og reduceres til nul og derefter i den modsatte retning når den til maksimum og når igen til nul. Derfor producerer en komplet omdrejning af rektangulær drejning en fuld sinusbølge på strøm induceret i lederen som kan betegnes som genereringen af vekselstrøm ved at dreje en drejning inden i et magnetfelt.
Nu, hvis vi overvejer en praktisk synkron generator, så roterer feltmagneter mellem de stationære ankerledere. Den synkrone generatorrotor og akslen eller turbinebladene er mekanisk koblet til hinanden og roterer med synkron hastighed. Således er den magnetisk flux skæring producerer en induceret emf, der forårsager strømmen i ankerledere. Således strømmer for hver vikling strømmen i den ene retning i første halvdel cyklus, og strømmen strømmer i den anden retning i anden halvdel cyklus med et tidsforsinkelse på 120 grader (da de forskydes med 120 grader). Derfor kan udgangseffekten af synkron generator vises som nedenstående figur.
Vil du vide mere om synkron generatorer og er du interesseret i at designe elektronikprojekter ? Del gerne dine synspunkter, ideer, forslag, forespørgsler og kommentarer i kommentarfeltet nedenfor.
