Elektrický stroj možno definovať ako zariadenie, ktoré premieňa elektrickú energiu na mechanickú energiu alebo mechanickú energiu na elektrickú energiu. An elektrický generátor možno definovať ako elektrický stroj, ktorý premieňa mechanickú energiu na elektrickú. Elektrický generátor sa obvykle skladá z dvoch častí statora a rotora. Existujú rôzne typy elektrických generátorov, ako sú generátory jednosmerného prúdu, generátory striedavého prúdu, automobilové generátory, elektrické generátory napájané človekom atď. V tomto článku poďme diskutovať o princípe práce synchrónneho generátora.
Synchrónny generátor
Rotujúce a stacionárne časti elektrického stroja možno nazvať ako rotor a stator. Rotor alebo stator elektrických strojov funguje ako súčasť na výrobu energie a nazýva sa ako kotva. Na zabezpečenie sa používajú elektromagnety alebo permanentné magnety namontované na statore alebo rotore magnetické pole elektrického stroja. Generátor, v ktorom sa na zabezpečenie budiaceho poľa používa namiesto cievky permanentný magnet, sa nazýva synchrónny generátor s permanentným magnetom alebo sa tiež nazýva synchrónny generátor.
Konštrukcia synchrónneho generátora
Synchrónny generátor sa vo všeobecnosti skladá z dvoch častí rotora a statora. Rotorová časť pozostáva z pólov poľa a statorová časť z vodičov kotvy. Rotácia pólov poľa za prítomnosti vodičov kotvy indukuje striedavé napätie čo má za následok výrobu elektrickej energie.
Konštrukcia synchrónneho generátora
Rýchlosť pólov poľa je synchrónna rýchlosť a je daná vzťahom
Kde „f“ označuje frekvenciu striedavého prúdu a „P“ označuje počet pólov.
Princíp práce synchrónneho generátora
Princípom činnosti synchrónneho generátora je elektromagnetická indukcia. Ak dôjde k relatívnemu pohybu medzi tokom a vodičmi, potom sa vo vodičoch indukuje emf. Aby sme pochopili princíp fungovania synchrónneho generátora, uvažujme o dvoch protiľahlých magnetických póloch, medzi ktorými je umiestnená obdĺžniková cievka alebo závit, ako je znázornené na nasledujúcom obrázku.
Obdĺžnikový vodič umiestnený medzi dvoma protiľahlými magnetickými pólmi
Ak sa obdĺžniková zákruta otáča v smere hodinových ručičiek proti osi a-b, ako je to znázornené na nasledujúcom obrázku, potom po dokončení rotácie o 90 stupňov sa strany vodiča AB a CD dostanú pred S-pól, respektíve N-pól. Teraz teda môžeme povedať, že tangenciálny pohyb vodiča je kolmý na čiary magnetického toku od severného k južnému pólu.
Smer rotácie vodiča kolmého na magnetický tok
Takže tu je rýchlosť rezania toku vodičom maximálna a indukuje prúd vo vodiči, smer indukovaného prúdu je možné určiť pomocou Flemingovo pravidlo pravej ruky . Môžeme teda povedať, že prúd bude prechádzať z A do B a z C do D. Ak sa vodič otočí v smere hodinových ručičiek o ďalších 90 stupňov, potom sa dostane do zvislej polohy, ako je znázornené na nasledujúcom obrázku.
Smer rotácie vodiča rovnobežný s magnetickým tokom
Teraz sú polohy vedení a magnetického toku navzájom rovnobežné, a teda žiadny tok nereže a vo vodiči nebude indukovaný žiadny prúd. Potom, keď sa vodič otáča zo smeru hodinových ručičiek o ďalších 90 stupňov, potom sa pravouhlé otočenie dostane do vodorovnej polohy, ako je znázornené na nasledujúcom obrázku. Také, že vodiče AB a CD sú pod N-pólom, respektíve S-pólom. Použitím Flemingovho pravidla pravej ruky prúd indukuje vo vodiči AB z bodu B do A a prúd indukuje vo vodiči CD z bodu D do C.
Takže smer prúdu možno označiť ako A - D - C - B a smer prúdu pre predchádzajúcu vodorovnú polohu obdĺžnikovej zákruty je A - B - C - D. Ak sa zákruta opäť otočí do zvislej polohy, potom indukovaný prúd opäť klesá na nulu. Pre jednu úplnú otáčku obdĺžnikového obratu teda prúd vo vodiči dosiahne maximum a zníži sa na nulu a potom v opačnom smere dosiahne maximum a opäť dosiahne nulu. Preto jedna úplná revolúcia obdĺžnikového obratu vytvorí jednu celú sínusovú vlnu prúd indukovaný vo vodiči ktorú možno označiť ako generovanie striedavého prúdu otáčaním otáčky vo vnútri magnetického poľa.
Teraz, keď vezmeme do úvahy praktický synchrónny generátor, potom sa magnety poľa otáčajú medzi vodičmi stacionárnej kotvy. Rotory a listy hriadeľa alebo turbíny synchrónneho generátora sú navzájom mechanicky spojené a rotujú synchrónnou rýchlosťou. Teda magnetický tok rezanie produkuje indukovaný emf, ktorý spôsobuje tok prúdu vo vodičoch kotvy. Pre každé navíjanie teda prúd tečie jedným smerom v prvej polovici cyklu a prúd prúdi druhým smerom v druhej polovici cyklu s časovým oneskorením 120 stupňov (pretože sa posunuli o 120 stupňov). Preto môže byť výstupný výkon synchrónneho generátora znázornený na nasledujúcom obrázku.
Chcete sa dozvedieť viac o synchrónnych generátoroch a zaujímate sa o návrh projekty elektroniky ? Neváhajte a podeľte sa o svoje názory, nápady, návrhy, dotazy a komentáre v sekcii komentárov nižšie.
