גנרטור זרם חילופין הוא מכשיר הממיר אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית מתחלפת לשימוש מתאים. בהתבסס על סוג כניסת החשמל, ישנם שני סוגים של גנרטורים - גנרטור AC ו- גנרטור DC . טבעות החלקה משמשות בגנרטורים של זרם חילופין לייצור זרם חילופין, ואילו זרם ישר משמש בגנרטורים של זרם זרם. גנרטורים לזרם חשמל משמשים בתחנות כוח, קלנועיות חשמליות, סירות מפרש, אופניים וכן הלאה.הכניסה לגנרטורים של זרם חילופין היא בדרך כלל אנרגיה מכנית המסופקת על ידי טורבינות קיטור וגז ומנועי בעירה פנימית. גנרטורים לזרם זרם יעילים בטורבינות רוח, בתחנות כוח הידרו-כוח קטנות, או בהפחתת זרמי גז בלחץ גבוה יותר ללחץ נמוך יותר.
מה זה גנרטור AC?
הַגדָרָה: גנרטור ה- AC הוא מכונה הממירה אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית בצורת EMF חלופי. גנרטור זרם חילופין פשוט עובד על עקרון חוק האינדוקציה האלקטרומגנטית של פאראדיי. יש לו סליל חוט שמסתובב בשדה מגנטי.
עקרון עבודה
עקרון עבודה של גנרטור זרם כלומר, אלה מכונים בדרך כלל אלטרנטורים העובדים על עקרון חוק פאראדיי של השראות אלקטרומגנטית . תנועת מוליך בשדה מגנטי אחיד משנה את השטף המגנטי המקושר לסליל, ובכך גורמת ל- emf.
גנרטור AC פשוט
ה חלקים של גנרטור AC מורכב מסליל, טבעות החלקה, מברשות ושדה מגנטי חזק כמרכיביו העיקריים.
עבודה של גנרטור AC
הסליל מסתובב בשדה המגנטי כדי לייצר שדה מגנטי חזק. כאשר סליל מצד אחד נע דרך השדה המגנטי, EMF נגרם בכיוון אחד. כאשר סיבוב הסליל ממשיך וצד זה של סליל נע כלפי מטה וצד אחר של הסליל נע למעלה, EMF נגרם בכיוון ההפוך. הכלל הימני של פלמינג משמש לקביעת כיוון EMF המושרה. תהליך זה חוזר על עצמו בכל מחזור וה EMF המיוצר הוא מסוג מתחלף.
עמדות שונות של סליל
הפלט של גנרטור AC מוצג למעלה עם גרף.
- A - כאשר הסליל נמצא ב 0 מעלות, הסליל נע במקביל לכיוון השדה המגנטי ולכן אינו גורם ל- emf.
- B - כאשר הסליל נמצא ב 90 מעלות, הסליל נע ב 90˚ לשדה המגנטי ומכאן גורם ל emf מקסימלי.
- C - כאשר הסליל נמצא ב -180 מעלות, הסליל שוב נע במקביל לשדה המגנטי ולכן אינו גורם ל- emf.
- D - כאשר הסליל נמצא ב -270 מעלות, הסליל שוב נע ב 90˚ לשדה המגנטי ומכאן גורם ל- emf מקסימלי. כאן, EMF המושרה מנוגד לזה של B.
- ת - כאשר הסליל נמצא ב -360 מעלות, הסליל השלים סיבוב אחד והוא נע במקביל לשדה המגנטי ומביא לאפס EMF.
שקול סליל בעל צורה מלבנית עם סיבובי 'N' המסתובב בשדה מגנטי אחיד 'B' במהירות זוויתית 'ω'. הזווית בין השדה המגנטי 'B' לנורמלי לסליל בכל זמן 't' ניתנת על ידי, θ = ωt.
במצב זה, השטף המגנטי ניצב למישור הסליל וניתן על ידי B Cos ωt.
השטף המגנטי המקושר לסליל של N סיבובים הוא ɸ = B Cos ωt A, כאשר A הוא שטח הסליל.
EMF המושרה בסליל ניתן על ידי חוקי האינדוקציה האלקטרומגנטית של פאראדיי, שהם
ε = - dØ / dt
= - d (NBA Cos ωt) / dt
ε = NBA ω | חטא —t —— (i)
כאשר הסליל מסתובב 90˚, ערך הסינוס הופך ל -1 וה EMF המושרה יהיה מקסימלי, המשוואה הנ'ל (i) מפחיתה ל,
ε0 = N Bm A ω = N Bm A 2πf ——- (ii)
כאשר Bm מתייחס לצפיפות השטף המרבית ב רוחב / מ'ר
'A' מתייחס לשטח סליל במ'ר
‘F’ = תדירות סיבוב של סליל בסיבוב / שנייה.
תחליף (ii) ב- (i),
ε = ε0 sin ωt
זרם חילופין המושרה ניתן על ידי, I = ε / R = ε0 sin ωt / R.
בניית גנרטור AC
לגנרטור AC פשוט יש שני חלקים עיקריים - רוטור וסטאטור. הרוטור הוא רכיב מסתובב והחלק הנייח של המכונה הוא סטטור.
גַלגַל מְכַוֵן
הסטטור הוא רכיב נייח המחזיק ביעילות את סלילת האבזור. מטרת סלילת האבזור היא להעביר זרם לעומס והעומס יכול להיות כל ציוד חיצוני שצורך חשמל. הוא מורכב משלושה חלקים עיקריים:
- מסגרת סטאטור - זוהי מסגרת חיצונית המשמשת להחזקת ליבת סטטור וכן פיתולי אבזור.
- ליבת סטאטור - זה למינציה עם פלדה או ברזל כדי להפחית את הפסדי זרם העצב. חריצים מיוצרים בחלק הפנימי של ליבה להכנת פיתולי אבזור.
- פיתולי אבזור - פיתולי אבזור מתפתלים על חריצי ליבת האבזור.
רוטור
הרוטור הוא חלק מסתובב של גנרטור זרם זרם. הוא מורכב מפיתולי שדה מגנטי. אספקת DC משמשת למגנט קטבים מגנטיים. כל קצה של פיתולי שדה מגנטי מחובר לטבעות החלקה. שילוב זה מחובר לפיר משותף עליו מסתובב הרוטור. שני סוגי הרוטור הם רוטור מוט בולט ורוטר מוט גלילי.
רוטור הקוטב הבולט
סוג הרוטור המוט הבולט מוצג באיור למטה. בסוג זה של רוטור, מספר הקטבים מוקרן, וניתן לראות את הקטבים הבולטים כאשר בסיסיהם מוצמדים לרוטור. הם משמשים ביישומים במהירות נמוכה ובינונית.
רוטור הקוטב הבולט
רוטור מוט גלילי
רוטורים מסוג גלילי מורכבים מצילינדר לא מקוצר וחזק עם חריצים המסודרים על המשטח החיצוני של הגליל. הוא משמש ביישומים מהירים. התרשים של הרוטור המוט הגלילי מוצג להלן.
רוטור גלילי
סוגי מחולל זרם חילופין
גנרטורים לזרם זרמים הם משני סוגים. הם
גנרטורים אסינכרוניים
גנרטורים אסינכרוניים ידועים גם בתור מחוללי אינדוקציה. בסוג זה של גנרטור החלקה עוזרת לרוטור להסתובב. הרוטור תמיד מנסה להתאים את המהירות הסינכרונית של הסטטור אך נכשל. אם הרוטור תואם את המהירות הסינכרונית של סטטור, המהירות היחסית הופכת לאפס, ומכאן שהרוטור אינו חווה מומנט. הן מתאימות להפעלת טורבינות רוח.
גנרטורים סינכרוניים
הגנרטור הסינכרוני הוא סוג של גנרטור זרם זרם מסתובב במהירות סינכרונית. זה עובד על עקרון החוק של פאראדיי לאינדוקציה אלקטרומגנטית - EMF מושרה כאשר סליל מסתובב בשדה מגנטי אחיד. הם משמשים בעיקר בתחנות כוח לייצור מתח גבוה.
יישומים
ה יישומים של גנרטור AC כוללים בעיקר ייצור כוח מטחנות רוח, סכרים הידרו-חשמליים ורבים אחרים.
שאלות נפוצות
1). מה ההבדל בין מחולל זרם חילופין לגנרטור זרם זרם?
בגנרטור AC, הזרם החשמלי הופך את כיוונו מעת לעת והופך לזרם חילופין. בגנרטור הזרם הזרם החשמלי זורם לכיוון יחיד.
2). האם יש לאלטרנטורים לרכב AC או DC?
בעיקר, זרם ה- AC נוצר באבזור המסתובב ומשתמש במתווה ובמברשות כדי להמיר ל- DC.
3). גנרטור AC עובד על איזה עיקרון?
זה עובד על עקרון חוקי האינדוקציה האלקטרומגנטית של פאראדיי.
4). ציין את סוגי הגנרטורים לזרם חילופין.
גנרטורים לזרם זרם סינכרוני ואסינכרוני
5). האם סוללות הן AC או DC?
הסוללות הן DC שכן הן מוליכות זרם רק בכיוון אחד.
במאמר זה דנו ב- AC גנרטור ועיקרון העבודה שלו . הקורא יכול לקבל תובנות בנוגע לגנרטור AC, סוגים, בנייה ויישומים. הנה שאלה עבורך, מה תפקידו של גנרטור AC?
