Den elektriska maskinen kan definieras som en anordning som omvandlar elektrisk energi till mekanisk energi eller mekanisk energi till elektrisk energi. En elektrisk generator kan definieras som en elektrisk maskin som omvandlar mekanisk energi till elektrisk energi. En elektrisk generator består vanligtvis av två delar stator och rotor. Det finns olika typer av elektriska generatorer såsom likströmsgeneratorer, växelströmsgeneratorer, fordonsgeneratorer, mänskliga elektriska generatorer och så vidare. I den här artikeln, låt oss diskutera om synkron generatorns arbetsprincip.
Synkron generator
De roterande och stationära delarna av en elektrisk maskin kan kallas rotor respektive stator. Rotorn eller statorn för elektriska maskiner fungerar som en kraftproducerande komponent och kallas som ett ankar. Elektromagneterna eller permanentmagneterna monterade på statorn eller rotorn används för att tillhandahålla magnetiskt fält av en elektrisk maskin. Generatorn i vilken permanentmagnet används istället för spole för att åstadkomma exciteringsfält kallas som permanentmagnet synkron generator eller kallas också helt enkelt som synkron generator.
Konstruktion av synkron generator
I allmänhet består synkron generator av två delar rotor och stator. Rotordelen består av fältstolpar och statordelen består av ankarledare. Rotationen av fältstolpar i närvaro av ankarledare inducerar en växelspänning vilket resulterar i elproduktion.
Konstruktion av synkron generator
Fältstolparnas hastighet är synkron hastighet och ges av
Där 'f' indikerar växelströmsfrekvens och 'P' anger antalet poler.
Synkron generator Arbetsprincip
Funktionen för synkron generator är elektromagnetisk induktion. Om det går en relativ rörelse mellan flödet och ledarna induceras en emf i ledarna. För att förstå den synkrona generatorns funktionsprincip, låt oss betrakta två motsatta magnetiska poler mellan dem, en rektangulär spole eller sväng placeras som visas i bilden nedan.
Rektangulär ledare placerad mellan två motsatta magnetiska poler
Om den rektangulära svängen roterar medurs mot axeln a-b som visas i figuren nedan, kommer ledarsidorna AB och CD efter S-pol respektive N-pol efter 90 graders rotation. Således kan vi nu säga att ledarens tangentiella rörelse är vinkelrät mot magnetiska flödeslinjer från nord- till sydpolen.
Riktning av ledarens rotation vinkelrätt mot magnetflödet
Så här är hastigheten för flödesskärning av ledaren maximal och inducerar ström i ledaren, riktningen för den inducerade strömmen kan bestämmas med hjälp av Flemings högra handregel . Således kan vi säga att strömmen kommer att passera från A till B och från C till D. Om ledaren roteras medurs i ytterligare 90 grader, kommer den till ett vertikalt läge som visas i nedanstående figur.
Riktning av ledarens rotation parallellt med magnetflödet
Nu är ledarens och de magnetiska flödeslinjernas läge parallella med varandra och sålunda skärs inget flöde och ingen ström kommer att induceras i ledaren. Medan ledaren roterar sedan medurs ytterligare 90 grader, kommer den rektangulära svängen till ett horisontellt läge som visas i bilden nedan. Så att ledarna AB och CD är under N-pol respektive S-pol. Genom att tillämpa Flemings högra handregel inducerar ström i ledare AB från punkt B till A och ström induceras i en ledar-CD från punkt D till C.
Så, strömriktningen kan indikeras som A - D - C - B och strömriktningen för den tidigare horisontella positionen för rektangulär varv är A - B - C - D. Om svängen åter roteras mot vertikalt läge, då inducerad ström minskar igen till noll. För en fullständig varv av rektangulär vridning når strömmen i ledaren sålunda till maximalt och minskar till noll och sedan i motsatt riktning når den till maximal och återigen når noll. Därför producerar en fullständig varv av rektangulär sväng en full sinusvåg av ström inducerad i ledaren som kan kallas generering av växelström genom att rotera en varv inuti ett magnetfält.
Om vi nu betraktar en praktisk synkron generator, roterar fältmagneter mellan de stationära ankarledarna. Den synkrona generatorrotorn och axel- eller turbinbladen är mekaniskt kopplade till varandra och roterar med synkron hastighet. Således är den magnetiskt flöde skärning producerar en inducerad emk som orsakar strömflödet i ankarledarna. För varje lindning strömmar sålunda strömmen i en riktning under den första halvcykeln och strömmen i den andra riktningen under den andra halvcykeln med en tidsfördröjning på 120 grader (eftersom de förskjuts med 120 grader). Följaktligen kan synkron generatorns uteffekt visas som bilden nedan.
Vill du veta mer om synkrona generatorer och är du intresserad av att designa elektronikprojekt ? Dela gärna dina åsikter, idéer, förslag, frågor och kommentarer i kommentarsektionen nedan.
