En växelströmsgenerator är en enhet som omvandlar mekanisk energi till alternerande elektrisk energi för lämplig användning. Baserat på typen av strömförsörjning finns det två typer av generatorer - AC-generator och DC-generator . Slirringar används i växelströmsgeneratorer för att producera växelström, medan likström används i likströmsgeneratorer. Växelströmsgeneratorer används i kraftverk, elektriska skotrar, segelbåtar, cyklar och så vidare.Ingångarna till växelströmsgeneratorerna är vanligtvis mekanisk energi som tillförs av ånga och gasturbiner och förbränningsmotorer. Växelströmsgeneratorer är användbara i vindkraftverk, små vattenkraftverk eller för att minska gasströmmar med högre tryck till lägre tryck.
Vad är växelströmsgenerator?
Definition: Växelströmsgeneratorn är en maskin som omvandlar mekanisk energi till elektrisk energi i form av alternativ emf. En enkel växelströmsgenerator fungerar på principen i Faradays lag om elektromagnetisk induktion. Den har en trådspole som roterar i ett magnetfält.
Arbetsprincip
AC-generator arbetsprincip Dessa kallas ofta generatorer som arbetar på principen i Faradays lag om Elektromagnetisk induktion . Rörelsen av en ledare i ett enhetligt magnetfält ändrar det magnetiska flödet kopplat till spolen, vilket inducerar en emf.
Enkel växelströmsgenerator
De delar av växelströmsgeneratorn består av en spole, glidringar, borstar och ett starkt magnetfält som huvudkomponenter.
Arbetar med växelströmsgenerator
Spolen roteras i magnetfältet för att producera ett starkt magnetfält. När spolen på ena sidan rör sig upp genom magnetfältet induceras en emf i en riktning. När spolens rotation fortsätter och denna sida av en spole rör sig nedåt och en annan sida av spolen rör sig uppåt induceras en emf i omvänd riktning. Flemings högra regel används för att bestämma riktningen för den inducerade emk. Denna process upprepas för varje cykel och emgen som produceras är av alternerande typ.
Olika positioner av en spole
Utgången från en växelströmsgenerator visas ovan med ett diagram.
- A - När spolen är vid 0 grader rör sig spolen parallellt med magnetfältets riktning och inducerar därför ingen emk.
- B - När spolen är vid 90 grader rör sig spolen vid 90˚ till magnetfältet och inducerar därmed maximal emf.
- C - När spolen är 180 grader rör sig spolen igen parallellt med magnetfältet och inducerar därför ingen emk.
- D - När spolen är vid 270 grader rör sig spolen igen vid 90˚ till magnetfältet och inducerar därmed maximal emf. Här är den inducerade emgen motsatt den för B.
- A - När spolen är 360 grader har spolen slutfört en rotation och den rör sig parallellt med magnetfältet och inducerar noll emf.
Tänk på en spole med rektangulär form med 'N' -varv som roterar i ett enhetligt magnetfält 'B' med en vinkelhastighet 'ω'. Vinkeln mellan magnetfältet 'B' och normalt mot spolen när som helst 't' ges av, θ = ωt.
I detta läge är det magnetiska flödet vinkelrätt mot planet för en spole och ges av B Cos ωt.
Det magnetiska flödet kopplat till en spole med N-varv är ɸ = B Cos ωt A, där A är området för en spole.
Den inducerade emgen i spolen ges av Faradays lagar om elektromagnetisk induktion, vilket är
ε = - dØ / dt
= - d (NBA Cos ωt) / dt
ε = NBA ω | sin ωt —— (i)
När spolen roterar 90 ° blir värdet på sinus 1 och den inducerade emf kommer att vara maximal, ovanstående ekvation (i) minskar till,
ε0 = N Bm A ω = N Bm A 2πf ——- (ii)
Där Bm avser den maximala flödestätheten i Wb / m2
”A” avser arean av en spole i m2
‘F’ = rotationsfrekvens för en spole i varv / sekund.
Ersättare (ii) i (i),
ε = ε0 sin ωt
Inducerad växelström ges av, I = ε / R = ε0 sin ωt / R
Konstruktion av växelströmsgenerator
Den enkla växelströmsgeneratorn har två huvuddelar - Rotor och Stator. Rotorn är en roterande komponent och den stationära delen av en maskin är en stator.
Stator
Statorn är en stationär komponent som effektivt håller ankarlindningen. Ankarlindningsändamålet är att transportera ström till lasten och lasten kan vara vilken extern utrustning som helst som förbrukar elkraft. Den består av tre huvuddelar:
- Statorram - Det är en yttre ram som används för att hålla statorkärnan såväl som ankarlindningar.
- Stator Core - Den lamineras med stål eller järn för att minska virvelströmsförlusterna. Slitsar är gjorda på den inre delen av en kärna för att hålla ankarlindningar.
- Armaturlindningar - Ankarlindningar lindas på slitsarna på ankarkärnan.
Rotor
Rotorn är en roterande del av en växelströmsgenerator. Den består av magnetfältlindningar. DC-matning används för att magnetisera magnetiska poler. Varje ände av magnetfältlindningar är fästa vid glidringar. Denna kombination är ansluten till en gemensam axel på vilken rotorn roterar. De två typerna av rotorn är framträdande polrotor och cylindrisk polrotor.
Framträdande polrotor
Den främsta polrotortypen visas i bilden nedan. I denna typ av rotor projiceras antalet poler, känd som framträdande stolpar med sina baser fästa på rotorn kan observeras. De används i låg- och medelhastighetsapplikationer.
Framträdande polrotor
Cylindrisk polrotor
Cylindriska rotorer består av en ojämn och robust cylinder med slitsar anordnade på en cylinderns yttre yta. Den används i höghastighetsapplikationer. Diagrammet för den cylindriska polrotorn visas nedan.
Cylindrisk rotor
Typer av växelströmsgenerator
AC-generatorer är av två typer. Dom är
Asynkrona generatorer
Asynkrona generatorer är också kända som induktionsgeneratorer. I denna typ av generator hjälper glid rotorn att rotera. Rotor försöker alltid matcha en stators synkrona hastighet men misslyckas. Om rotorn matchar en stators synkrona hastighet blir den relativa hastigheten noll och följaktligen upplever rotorn inget vridmoment. De är lämpliga för att driva vindkraftverk.
Synkrona generatorer
Den synkrona generatorn är en typ av växelströmsgenerator som roterar med en synkron hastighet. Det fungerar på principen i Faradays lag om elektromagnetisk induktion - en emf induceras när en spole roterar vid ett enhetligt magnetfält. De används främst i kraftverk för att generera höga spänningar.
Applikationer
De tillämpningar av växelströmsgeneratorn omfattar främst att generera kraft från väderkvarnar, vattenelektriska dammar och många fler.
Vanliga frågor
1). Vad är skillnaden mellan växelströmsgeneratorn och likströmsgeneratorn?
I växelströmsgeneratorn vänder den elektriska strömmen sin riktning regelbundet för att bli växelström. I likströmsgeneratorn flyter den elektriska strömmen i en riktning.
2). Har bilgeneratorer AC eller DC?
Primärt genereras växelströmmen i det roterande ankaret och använder en kommutator och borstar för att konvertera till likström.
3). AC-generator fungerar på vilken princip?
Det fungerar på principen i Faradays lagar om elektromagnetisk induktion.
4). Namnge typerna av växelströmsgeneratorer.
Synkrona och asynkrona växelströmsgeneratorer
5). Är batterierna AC eller DC?
Batterierna är likströms eftersom de bara leder strömmen i en riktning.
I den här artikeln diskuterade vi AC generator och dess arbetsprincip . Läsaren kan få insikter om växelströmsgenerator, typer, konstruktion och applikationer. Här är en fråga till dig, vilken funktion har AC-generatorn?
