En vekselstrømsgenerator er en enhed, der omdanner mekanisk energi til skiftevis elektrisk energi til passende brug. Baseret på typen af strømindgang er der to typer generatorer - AC-generator og DC-generator . Slipringe bruges i vekselstrømsgeneratorer til at producere vekselstrøm, mens jævnstrøm bruges i jævnstrømsgeneratorer. AC-generatorer bruges i kraftværker, elektriske scootere, sejlbåde, cykler osv.Indgangen til vekselstrømsgeneratorerne er normalt mekanisk energi, som leveres af damp- og gasturbiner og forbrændingsmotorer. Vekselstrømsgeneratorer er nyttige i vindmøller, små vandkraftværker eller i faldende gasstrømme med højere tryk til lavere tryk.
Hvad er vekselstrømsgenerator?
Definition: AC-generatoren er en maskine, der omdanner mekanisk energi til elektrisk energi i form af alternativ emf. En simpel vekselstrømsgenerator fungerer på princippet i Faradays lov om elektromagnetisk induktion. Den har en trådspole, der roterer i et magnetfelt.
Arbejdsprincip
AC-generator arbejdsprincip Disse betegnes ofte som generatorer, der arbejder på princippet i Faradays lov om Elektromagnetisk induktion . Bevægelsen af en leder i et ensartet magnetfelt ændrer den magnetiske flux forbundet med spolen og inducerer således en emf.
Enkel vekselstrømsgenerator
Det dele af vekselstrømsgeneratoren består af en spole, glideringe, børster og et stærkt magnetfelt som hovedkomponenter.
Arbejde med AC-generator
Spolen roteres i magnetfeltet for at producere et stærkt magnetfelt. Når spolen på den ene side bevæger sig op gennem magnetfeltet, induceres en emf i en retning. Når spolens rotation fortsætter, og denne side af en spole bevæger sig ned, og en anden side af spolen bevæger sig op, induceres en emf i omvendt retning. Flemings højre regel bruges til at bestemme retningen af den inducerede emk. Denne proces gentages for hver cyklus, og den producerede emf er af skiftende type.
Forskellige positioner af en spole
Outputtet fra en vekselstrømsgenerator er vist ovenfor med en graf.
- A - Når spolen er ved 0 grader, bevæger spolen sig parallelt med retningen af magnetfeltet og fremkalder derfor ingen emf.
- B - Når spolen er 90 grader, bevæger spolen sig ved 90˚ til magnetfeltet og inducerer dermed maksimal emf.
- C - Når spolen er 180 grader, bevæges spolen igen parallelt med magnetfeltet og fremkalder derfor ingen emk.
- D - Når spolen er på 270 grader, bevæger spolen sig igen ved 90˚ til magnetfeltet og inducerer dermed maksimal emf. Her er den inducerede emf modsat B.
- A - Når spolen er 360 grader, har spolen afsluttet en rotation, og den bevæger sig parallelt med magnetfeltet og inducerer nul emf.
Overvej en spole med rektangulær form med 'N' drejninger, der roterer i et ensartet magnetfelt 'B' med en vinkelhastighed 'ω'. Vinklen mellem magnetfeltet 'B' og normal til spolen til enhver tid 't' er givet ved, θ = ωt.
I denne position er den magnetiske flux vinkelret på planet for en spole og er givet af B Cos ωt.
Den magnetiske flux forbundet med en spole med N-drejninger er ɸ = B Cos ωt A, hvor A er området for en spole.
Den inducerede emk i spolen er givet af Faradays love om elektromagnetisk induktion, som er
ε = – dØ/dt
= - d (NBA Cos ωt) / dt
ε = NBA ω | sin ωt —— (i)
Når spolen roterer 90˚, bliver værdien af sinus 1, og den inducerede emf vil være maksimal, ovenstående ligning (i) reduceres til,
ε0 = N Bm A ω = N Bm A 2πf ——- (ii)
Hvor Bm henviser til den maksimale fluxdensitet i Wb / m2
'A' henviser til arealet af en spole i m2
‘F’ = rotationsfrekvens for en spole i omdrejningstal / sekund.
Stedfortræder (ii) i (i),
ε = ε0 sin ωt
Induceret vekselstrøm er givet af, I = ε / R = ε0 sin ωt / R
Konstruktion af AC-generator
Den enkle vekselstrømsgenerator har to hoveddele - Rotor og Stator. Rotoren er en roterende komponent, og den stationære del af en maskine er en stator.
Stator
Statoren er en stationær komponent, der effektivt holder ankerviklingen op. Ankerviklingsformålet er at føre strøm til lasten, og belastningen kan være ethvert eksternt udstyr, der bruger strøm. Den består af tre hoveddele:
- Statorramme - Det er en ydre ramme, der bruges til at holde statorkerne såvel som ankerviklinger.
- Stator Core - Det lamineres med stål eller jern for at reducere hvirvelstrømstab. Slots er lavet på den indvendige del af en kerne til at holde ankerviklinger.
- Armaturviklinger - Ankerviklinger er viklet på rillerne i ankerkernen.
Rotor
Rotoren er en roterende del af en vekselstrømsgenerator. Den består af magnetfeltviklinger. DC-forsyning bruges til at magnetisere magnetiske poler. Hver ende af magnetfeltvindinger er fastgjort til glideringe. Denne kombination er forbundet med en fælles aksel, hvorpå rotoren roterer. De to typer af rotoren er fremtrædende stangrotor og cylindrisk stangrotor.
Fremtrædende stangrotor
Den fremtrædende polrotortype er vist i nedenstående figur. I denne type rotor projiceres antallet af poler, kendt som fremtrædende poler med deres baser fastgjort til rotoren kan observeres. De bruges i applikationer med lav og medium hastighed.
Fremtrædende stangrotor
Cylindrisk stangrotor
Cylindriske rotorer består af en ubehandlet og robust cylinder med slidser anbragt på den ydre overflade af en cylinder. Det bruges i hurtige applikationer. Diagrammet over den cylindriske polrotor er vist nedenfor.
Cylindrisk rotor
Typer af vekselstrømsgenerator
AC-generatorer er af to typer. De er
Asynkrone generatorer
Asynkrone generatorer er også kendt som induktionsgeneratorer. I denne type generator hjælper glid rotoren med at rotere. Rotor forsøger altid at matche den synkrone hastighed på en stator, men fejler. Hvis rotoren matcher en stators synkronhastighed, bliver den relative hastighed nul, og derfor oplever rotoren intet drejningsmoment. De er velegnede til at køre vindmøller.
Synkron generatorer
Den synkrone generator er en type vekselstrømsgenerator, der roterer med en synkron hastighed. Det fungerer på princippet i Faradays lov om elektromagnetisk induktion - en emf induceres, når en spole roterer ved et ensartet magnetfelt. De bruges hovedsageligt i kraftværker til at generere høje spændinger.
Ansøgninger
Det anvendelser af vekselstrømsgeneratoren omfatter primært generering af energi fra vindmøller, vandkraft dæmninger og mange flere.
Ofte stillede spørgsmål
1). Hvad er forskellen mellem vekselstrømsgeneratoren og jævnstrømsgeneratoren?
I vekselstrømsgeneratoren vender den elektriske strøm sin retning med jævne mellemrum for at blive vekselstrøm. I jævnstrømsgeneratoren strømmer den elektriske strøm i en enkelt retning.
2). Har bilgeneratorer AC eller DC?
Primært genereres vekselstrømmen i det roterende anker og bruger en kommutator og børster til at konvertere til jævnstrøm.
3). AC-generator fungerer på hvilket princip?
Det fungerer på princippet om Faradays love om elektromagnetisk induktion.
4). Navngiv typer af vekselstrømsgeneratorer.
Synkrone og asynkrone vekselstrømsgeneratorer
5). Er batterierne vekselstrøm eller jævnstrøm?
Batterierne er jævnstrøm, da de kun leder strøm i en retning.
I denne artikel diskuterede vi AC generator og dens funktionsprincip . Læseren kan få indsigt i vekselstrømsgeneratorer, typer, konstruktion og applikationer. Her er et spørgsmål til dig, hvad er AC-generatorens funktion?
