Električni stroj lahko definiramo kot napravo, ki električno energijo pretvarja v mehansko ali mehansko energijo v električno. An električni generator lahko definiramo kot električni stroj, ki pretvarja mehansko energijo v električno energijo. Električni generator je običajno sestavljen iz dveh delov statorja in rotorja. Obstajajo različne vrste električnih generatorjev, kot so generatorji enosmernega toka, generatorji izmeničnega toka, generatorji vozil, električni generatorji itd. V tem članku se pogovorimo o principu delovanja sinhronega generatorja.
Sinhroni generator
Vrtljivi in mirujoči deli električnega stroja lahko imenujemo rotor oziroma stator. Rotor ali stator električnih strojev deluje kot komponenta za proizvodnjo energije in se imenuje kot armatura. Za zagotavljanje so uporabljeni elektromagneti ali trajni magneti, nameščeni na statorju ali rotorju magnetno polje električnega stroja. Generator, v katerem se trajni magnet uporablja namesto tuljave za zagotavljanje vzbujevalnega polja, se imenuje sinhroni generator s trajnimi magneti ali pa se preprosto imenuje sinhroni generator.
Izdelava sinhronega generatorja
Na splošno je sinhroni generator sestavljen iz dveh delov rotorja in statorja. Rotorski del je sestavljen iz poljskih polov, statorski del pa iz armaturnih vodnikov. Vrtenje poljskih polov v prisotnosti armaturnih vodnikov povzroči an izmenična napetost kar ima za posledico proizvodnjo električne energije.
Izdelava sinhronega generatorja
Hitrost poljskih polov je sinhrona in je podana z
Kjer „f“ pomeni frekvenco izmeničnega toka, „P“ pa število polov.
Načelo delovanja sinhronega generatorja
Načelo delovanja sinhronega generatorja je elektromagnetna indukcija. Če med pretokom in vodniki pride do relativnega gibanja, se v vodnikih sproži EMS. Da bi razumeli princip delovanja sinhronega generatorja, si oglejmo dva nasprotna magnetna pola, med njimi pa je nameščena pravokotna tuljava ali zavoj, kot je prikazano na spodnji sliki.
Pravokotni vodnik, nameščen med dvema nasprotnima magnetnima polma
Če se pravokotni zavoj zasuka v smeri urinega kazalca proti osi a-b, kot je prikazano na spodnji sliki, potem po končanem 90-stopinjskem vrtenju strani AB in CD prideta pred pol S in N. Tako lahko zdaj rečemo, da je tangencialno gibanje vodnika pravokotno na črte magnetnega pretoka od severnega do južnega pola.
Smer vrtenja vodnika pravokotno na magnetni tok
Torej, tukaj je hitrost rezanja toka s pomočjo vodnika največja in inducira tok v vodniku, smer induciranega toka pa lahko določimo z uporabo Pravilo Flemingove desnice . Tako lahko rečemo, da bo tok prehajal od A do B in od C do D. Če se vodnik zasuče v smeri urinega kazalca za dodatnih 90 stopinj, bo prišel v navpični položaj, kot je prikazano na spodnji sliki.
Smer vrtenja vodnika vzporedno z magnetnim tokom
Zdaj sta položaj vodnikov in vodov magnetnega pretoka vzporedna med seboj, zato se noben tok ne reže in v vodniku ne bo induciran tok. Medtem ko se vodnik vrti iz smeri urnega kazalca za dodatnih 90 stopinj, nato pravokotni zavoj pride v vodoravni položaj, kot je prikazano na spodnji sliki. Takšna, da sta vodnika AB in CD pod N-polom oziroma S-polom. Z uporabo Flemingovega pravila desne roke tok inducira v vodniku AB od točke B do A, tok pa v vodniku CD od točke D do C.
Torej, smer toka lahko označimo kot A - D - C - B in smer toka za prejšnji vodoravni položaj pravokotnega zavoja je A - B - C - D. Če zavoj spet zasučemo v navpični položaj, potem inducirani tok spet zmanjša na nič. Tako za en popoln obrat pravokotnega obrata tok v vodniku doseže maksimum in se zmanjša na nič, nato pa v nasprotni smeri doseže največ in spet doseže nič. Zato en popoln obrat pravokotnega zavoja povzroči en polni sinusni val tok, induciran v vodniku kar lahko označimo kot ustvarjanje izmeničnega toka z vrtenjem zavoja znotraj magnetnega polja.
Zdaj, če upoštevamo praktičen sinhroni generator, se poljski magneti vrtijo med stacionarnimi vodniki armature. Lopatice rotorja sinhronega generatorja in gredi ali turbine so mehansko povezane med seboj in se vrtijo s sinhrono hitrostjo. Tako je magnetni tok rezanje povzroči inducirano emf, ki povzroči tok toka v armaturnih vodnikih. Tako pri vsakem navijanju tok teče v eno smer za prvi polkrog, tok pa v drugo smer za drugi polkrog s časovnim zamikom 120 stopinj (ko so se premaknili za 120 stopinj). Tako je izhodna moč sinhronega generatorja lahko prikazana kot spodaj na sliki.
Ali želite izvedeti več o sinhronskih generatorjih in vas zanima načrtovanje elektronski projekti ? V spodnjem oddelku za komentarje lahko delite svoja stališča, ideje, predloge, poizvedbe in komentarje.
