Η ηλεκτρική μηχανή μπορεί να οριστεί ως μια συσκευή που μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική ή μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια. Ενα ηλεκτρική γεννήτρια μπορεί να οριστεί ως ηλεκτρική μηχανή που μετατρέπει τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια. Μια ηλεκτρική γεννήτρια αποτελείται συνήθως από στάτορα και ρότορα δύο μερών. Υπάρχουν διάφοροι τύποι γεννητριών ηλεκτρικού ρεύματος, όπως γεννήτριες συνεχούς ρεύματος, γεννήτριες εναλλασσόμενου ρεύματος, γεννήτριες οχημάτων, ηλεκτρικές γεννήτριες με κινητήρα και ούτω καθεξής. Σε αυτό το άρθρο, ας συζητήσουμε για την αρχή της σύγχρονης λειτουργίας της γεννήτριας.
Σύγχρονη γεννήτρια
Τα περιστρεφόμενα και σταθερά μέρη μιας ηλεκτρικής μηχανής μπορούν να κληθούν ως ρότορα και στάτορα αντίστοιχα. Ο ρότορας ή ο στάτης των ηλεκτρικών μηχανών λειτουργεί ως συστατικό παραγωγής ενέργειας και ονομάζεται οπλισμός. Οι ηλεκτρομαγνήτες ή οι μόνιμοι μαγνήτες που είναι τοποθετημένοι στο στάτορα ή στο ρότορα χρησιμοποιούνται για την παροχή μαγνητικό πεδίο μιας ηλεκτρικής μηχανής. Η γεννήτρια στην οποία χρησιμοποιείται μόνιμος μαγνήτης αντί για πηνίο για την παροχή πεδίου διέγερσης ονομάζεται σύγχρονη γεννήτρια μόνιμου μαγνήτη ή επίσης απλά ονομάζεται σύγχρονη γεννήτρια.
Κατασκευή Σύγχρονης Γεννήτριας
Γενικά, η σύγχρονη γεννήτρια αποτελείται από δύο μέρη ρότορα και στάτορα. Το τμήμα ρότορα αποτελείται από πόλους πεδίου και το τμήμα στάτορα αποτελείται από αγωγούς οπλισμού. Η περιστροφή των πόλων πεδίου παρουσία αγωγών οπλισμού προκαλεί ένα εναλλασσόμενη τάση με αποτέλεσμα την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Κατασκευή Σύγχρονης Γεννήτριας
Η ταχύτητα των πόλων πεδίου είναι σύγχρονη ταχύτητα και δίνεται από
Όπου, το 'f' δείχνει την εναλλασσόμενη συχνότητα ρεύματος και το 'P' δείχνει τον αριθμό των πόλων.
Αρχή εργασίας σύγχρονης γεννήτριας
Η αρχή της λειτουργίας της σύγχρονης γεννήτριας είναι η ηλεκτρομαγνητική επαγωγή. Εάν υπάρχει σχετική κίνηση μεταξύ της ροής και των αγωγών, τότε προκαλείται ένα emf στους αγωγούς. Για να κατανοήσουμε την αρχή λειτουργίας της σύγχρονης γεννήτριας, ας εξετάσουμε δύο αντίθετους μαγνητικούς πόλους μεταξύ τους, τοποθετείται ένα ορθογώνιο πηνίο ή στροφή όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
Ορθογώνιος αγωγός τοποθετημένος ανάμεσα σε δύο απέναντι μαγνητικούς πόλους
Εάν η ορθογώνια στροφή περιστρέφεται δεξιόστροφα έναντι του άξονα a-b, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, τότε μετά την ολοκλήρωση της περιστροφής 90 μοιρών, οι πλευρές του αγωγού AB και CD έρχονται μπροστά από τον S-pole και N-pole αντίστοιχα. Έτσι, τώρα μπορούμε να πούμε ότι η εφαπτομενική κίνηση του αγωγού είναι κάθετη προς τις γραμμές μαγνητικής ροής από βόρειο προς νότιο πόλο.
Κατεύθυνση περιστροφής αγωγού κάθετα προς μαγνητική ροή
Έτσι, εδώ ο ρυθμός κοπής ροής από τον αγωγό είναι μέγιστος και προκαλεί ρεύμα στον αγωγό, η κατεύθυνση του επαγόμενου ρεύματος μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας Ο κανόνας του δεξιού χεριού του Φλέμινγκ . Έτσι, μπορούμε να πούμε ότι το ρεύμα θα περάσει από το Α στο Β και από το Γ στο Δ. Εάν ο αγωγός περιστραφεί δεξιόστροφα για άλλες 90 μοίρες, τότε θα έρθει σε κατακόρυφη θέση όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
Κατεύθυνση περιστροφής αγωγού παράλληλη με μαγνητική ροή
Τώρα, η θέση των αγωγών και των γραμμών μαγνητικής ροής είναι παράλληλες μεταξύ τους και επομένως, καμία ροή δεν κόβει και δεν θα προκληθεί ρεύμα στον αγωγό. Στη συνέχεια, ενώ ο αγωγός περιστρέφεται από δεξιόστροφα για άλλες 90 μοίρες, τότε η ορθογώνια στροφή φτάνει σε οριζόντια θέση όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Έτσι, οι αγωγοί ΑΒ και CD βρίσκονται κάτω από τον Ν-πόλο και τον S-pole αντίστοιχα. Εφαρμόζοντας τον κανόνα του δεξιού χεριού Fleming, το ρεύμα προκαλεί στον αγωγό ΑΒ από το σημείο Β στο Α και το ρεύμα προκαλεί σε ένα CD αγωγού από το σημείο Δ έως το Γ.
Έτσι, η κατεύθυνση του ρεύματος μπορεί να υποδεικνύεται ως A - D - C - B και η κατεύθυνση του ρεύματος για την προηγούμενη οριζόντια θέση της ορθογώνιας στροφής είναι A - B - C - D. Εάν η στροφή περιστρέφεται ξανά προς την κατακόρυφη θέση, τότε το το επαγόμενο ρεύμα μειώνεται ξανά στο μηδέν. Έτσι, για μια πλήρη περιστροφή της ορθογώνιας στροφής το ρεύμα στον αγωγό φτάνει στο μέγιστο & μειώνεται στο μηδέν και στη συνέχεια στην αντίθετη κατεύθυνση φτάνει στο μέγιστο και πάλι φτάνει στο μηδέν. Ως εκ τούτου, μια πλήρης επανάσταση της ορθογώνιας στροφής παράγει ένα πλήρες ημιτονοειδές κύμα ρεύμα που προκαλείται στον αγωγό που μπορεί να χαρακτηριστεί ως η παραγωγή εναλλασσόμενου ρεύματος περιστρέφοντας μια στροφή μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο.
Τώρα, αν θεωρήσουμε μια πρακτική σύγχρονη γεννήτρια, τότε οι μαγνήτες πεδίου περιστρέφονται μεταξύ των αγωγών σταθερού οπλισμού. Τα σύγχρονα πτερύγια ρότορα και άξονα ή στρόβιλος συνδέονται μηχανικά μεταξύ τους και περιστρέφονται με σύγχρονη ταχύτητα. Έτσι, το μαγνητική ροή Η κοπή παράγει ένα επαγόμενο emf που προκαλεί τη ροή ρεύματος στους αγωγούς οπλισμού. Έτσι, για κάθε τύλιγμα το ρεύμα ρέει προς μία κατεύθυνση για τον πρώτο μισό κύκλο και το ρεύμα ρέει προς την άλλη κατεύθυνση για το δεύτερο μισό κύκλο με χρονική υστέρηση 120 μοιρών (καθώς μετατοπίστηκαν κατά 120 μοίρες). Ως εκ τούτου, η ισχύς εξόδου της σύγχρονης γεννήτριας μπορεί να απεικονιστεί όπως φαίνεται παρακάτω.
Θέλετε να μάθετε περισσότερα για τις σύγχρονες γεννήτριες και σας ενδιαφέρει να σχεδιάσετε έργα ηλεκτρονικής ; Μη διστάσετε να μοιραστείτε τις απόψεις, τις ιδέες, τις προτάσεις, τα ερωτήματα και τα σχόλιά σας στην παρακάτω ενότητα σχολίων.
