Een wisselstroomgenerator is een apparaat dat mechanische energie omzet in afwisselende elektrische energie voor correct gebruik. Op basis van het type stroomtoevoer zijn er twee soorten generatoren: wisselstroomgenerator en DC-generator Sleepringen worden gebruikt in wisselstroomgeneratoren om wisselstroom te produceren, terwijl gelijkstroom wordt gebruikt in gelijkstroomgeneratoren. Wisselstroomgeneratoren worden gebruikt in energiecentrales, elektrische scooters, zeilboten, fietsen, enzovoort.De input voor de wisselstroomgeneratoren is meestal mechanische energie die wordt geleverd door stoom- en gasturbines en verbrandingsmotoren. Wisselstroomgeneratoren zijn nuttig in windturbines, kleine waterkrachtcentrales of bij het verminderen van gasstromen van hogere druk naar lagere druk.
Wat is een wisselstroomgenerator?
Definitie: De AC-generator is een machine die mechanische energie omzet in elektrische energie in de vorm van alternatieve emf. Een eenvoudige wisselstroomgenerator werkt volgens het principe van de wet van Faraday van elektromagnetische inductie. Het heeft een draadspoel die ronddraait in een magnetisch veld.
Werkend principe
Werkingsprincipe van de AC-generator dit is dat deze gewoonlijk alternatoren worden genoemd die werken volgens het principe van de wet van Faraday Elektromagnetische inductie De beweging van een geleider in een uniform magnetisch veld verandert de magnetische flux die is gekoppeld aan de spoel, waardoor een emf wordt opgewekt.
Eenvoudige AC-generator
De delen van de AC-generator bestaat uit een spoel, sleepringen, borstels en een sterk magnetisch veld als belangrijkste componenten.
Werking van AC-generator
De spoel wordt in het magnetische veld gedraaid om een sterk magnetisch veld te produceren. Terwijl de spoel aan de ene kant omhoog beweegt door het magnetische veld, wordt een emf in één richting geïnduceerd. Terwijl de rotatie van de spoel doorgaat en deze kant van een spoel naar beneden beweegt en een andere kant van de spoel omhoog, wordt een emf geïnduceerd in de omgekeerde richting. De rechterhandregel van Fleming wordt gebruikt om de richting van de geïnduceerde emf te bepalen. Dit proces herhaalt zich voor elke cyclus en de geproduceerde emf is van het wisselende type.
Verschillende posities van een spoel
De output van een AC-generator wordt hierboven weergegeven met een grafiek.
- A - Wanneer de spoel op 0 graden staat, beweegt de spoel parallel aan de richting van het magnetische veld en induceert dus geen emf.
- B - Wanneer de spoel op 90 graden staat, beweegt de spoel op 90 ° naar het magnetische veld en induceert dus maximale emf.
- C - Wanneer de spoel op 180 graden staat, beweegt de spoel weer evenwijdig aan het magnetische veld en induceert dus geen emf.
- D - Wanneer de spoel zich op 270 graden bevindt, beweegt de spoel opnieuw in een hoek van 90 ° naar het magnetische veld en induceert dus maximale emf. Hier is de geïnduceerde emf tegengesteld aan die van B.
- A - Wanneer de spoel 360 graden is, heeft de spoel één rotatie voltooid en beweegt deze parallel aan het magnetische veld en induceert nul emf.
Beschouw een spoel met een rechthoekige vorm met ‘N’ windingen die roteert in een uniform magnetisch veld ‘B’ met een hoeksnelheid ‘ω’. De hoek tussen het magnetische veld ‘B’ en normaal op de spoel op elk moment ‘t’ wordt gegeven door, θ = ωt.
In deze positie staat de magnetische flux loodrecht op het vlak van een spoel en wordt gegeven door B Cos ωt.
De magnetische flux die is gekoppeld aan een spoel van N windingen is ɸ = B Cos ωt A, waarbij A de oppervlakte van een spoel is.
De geïnduceerde emf in de spoel wordt gegeven door Faraday's wetten van elektromagnetische inductie, dat wil zeggen
ε = - dØ / dt
= - d (NBA Cos ωt) / dt
ε = NBA ω | sin ωt —— (i)
Wanneer de spoel 90 ° roteert, wordt de waarde van de sinus 1 en de geïnduceerde emf zal maximaal zijn, de bovenstaande vergelijking (i) vermindert tot,
ε0 = N Bm EEN ω = N Bm EEN 2πf ——- (ii)
Waar Bm verwijst naar de maximale fluxdichtheid in Wb / m2
‘A’ verwijst naar het oppervlak van een spoel in m2
‘F’ = rotatiefrequentie van een spoel in omwentelingen per seconde.
Plaatsvervanger (ii) in (i),
ε = ε0 zonde ωt
Geïnduceerde wisselstroom wordt gegeven door, Ik = ε / R = ε0 zonde ωt / R
Bouw van AC-generator
De eenvoudige wisselstroomgenerator heeft twee hoofdonderdelen: rotor en stator. De rotor is een roterend onderdeel en het stationaire deel van een machine is een stator.
Stator
De stator is een stationair onderdeel dat de ankerwikkeling efficiënt vasthoudt. Het doel van de ankerwikkeling is om stroom naar de belasting te leiden en de belasting kan elk extern apparaat zijn dat elektrische stroom verbruikt. Het bestaat uit drie hoofdonderdelen:
- Statorframe - Het is een buitenframe dat wordt gebruikt om zowel statorkern als ankerwikkelingen vast te houden.
- Statorkern - Het is gelamineerd met staal of ijzer om wervelstroomverliezen te verminderen. Aan de binnenkant van een kern zijn gleuven gemaakt om ankerwikkelingen vast te houden.
- Ankerwikkelingen - Ankerwikkelingen zijn gewikkeld op de sleuven van de ankerkern.
Rotor
De rotor is een roterend onderdeel van een AC-generator. Het bestaat uit magnetische veldwikkelingen. DC-voeding wordt gebruikt om magnetische polen te magnetiseren. Elk uiteinde van magnetische veldwikkelingen is bevestigd aan sleepringen. Deze combinatie is verbonden met een gemeenschappelijke as waarop de rotor draait. De twee soorten rotor zijn uitspringende poolrotor en cilindrische poolrotor.
Opvallende poolrotor
Het meest opvallende type poolrotor wordt getoond in de onderstaande afbeelding. In dit type rotor wordt het aantal polen geprojecteerd, bekend als uitspringende polen waarvan de basis aan de rotor is vastgemaakt. Ze worden gebruikt in toepassingen met lage en gemiddelde snelheid.
Opvallende poolrotor
Cilindrische poolrotor
Cilindrische rotoren bestaan uit een ongestoorde en robuuste cilinder met sleuven die zijn aangebracht op het buitenoppervlak van een cilinder. Het wordt gebruikt in toepassingen met hoge snelheid. Het diagram van de cilindrische poolrotor wordt hieronder weergegeven.
Cilindrische rotor
Soorten AC-generator
AC-generatoren zijn van twee soorten. Zij zijn
Asynchrone generatoren
Asynchrone generatoren worden ook wel inductiegeneratoren genoemd. Bij dit type generator helpt slip de rotor te draaien. Rotor probeert altijd de synchrone snelheid van een stator aan te passen, maar faalt. Als de rotor overeenkomt met de synchrone snelheid van een stator, wordt de relatieve snelheid nul en ervaart de rotor dus geen koppel. Ze zijn geschikt om windturbines te laten draaien.
Synchrone generatoren
De synchrone generator is een type AC-generator die met een synchrone snelheid draait. Het werkt volgens het principe van de wet van Faraday van elektromagnetische inductie - een emf wordt geïnduceerd wanneer een spoel roteert bij een uniform magnetisch veld. Ze worden voornamelijk gebruikt in energiecentrales om hoge spanningen op te wekken.
Toepassingen
De toepassingen van de wisselstroomgenerator omvatten voornamelijk het opwekken van stroom uit windmolens, hydro-elektrische dammen en nog veel meer.
Veelgestelde vragen
1). Wat is het verschil tussen de AC-generator en de DC-generator?
In de wisselstroomgenerator keert de elektrische stroom periodiek van richting om om wisselstroom te worden. In de DC-generator stroomt de elektrische stroom in één richting.
2). Hebben auto-alternatoren AC of DC?
De wisselstroom wordt voornamelijk gegenereerd in het roterende anker en gebruikt een commutator en borstels om naar gelijkstroom om te zetten.
3). Wisselstroomgenerator werkt volgens welk principe?
Het werkt volgens het principe van de wetten van elektromagnetische inductie van Faraday.
4). Noem de soorten AC-generatoren.
Synchrone en asynchrone AC-generatoren
5). Zijn batterijen AC of DC?
Batterijen zijn gelijkstroom omdat ze stroom slechts in één richting geleiden.
In dit artikel hebben we de AC besproken generator en zijn werkingsprincipe De lezer kan inzicht krijgen in AC-generator, typen, constructie en toepassingen. Hier is een vraag voor u, wat is de functie van de AC-generator?
