Un generador de corrent altern és un dispositiu que converteix l’energia mecànica en energia elèctrica alterna per a un ús adequat. Segons el tipus d’entrada d’alimentació, hi ha dos tipus de generadors: el generador de corrent altern i el generador de corrent altern Generador de corrent continu . Els anells lliscants s’utilitzen en els generadors de corrent altern per produir corrent altern, mentre que els corrents directes s’utilitzen en els generadors de corrent continu. Els generadors de corrent altern s’utilitzen en centrals elèctriques, patinets elèctrics, velers, bicicletes, etc.L’entrada als generadors de corrent altern és generalment energia mecànica subministrada per turbines de vapor i gas i motors de combustió interna. Els generadors de corrent altern són útils en aerogeneradors, petites centrals hidroelèctriques o en la disminució de corrents de gas de pressió més alta a pressió inferior.
Què és el generador de corrent altern?
Definició: El generador de corrent altern és una màquina que converteix l’energia mecànica en energia elèctrica en forma d’emf alternativa. Un simple generador de corrent altern funciona segons el principi de la Llei d’inducció electromagnètica de Faraday. Té una bobina de filferro que gira en un camp magnètic.
Principi de funcionament
Principi de funcionament del generador de corrent altern és a dir, s’anomenen alternadors alternatius que funcionen segons el principi de la Llei de Faraday Inducció electromagnètica . El moviment d’un conductor en un camp magnètic uniforme canvia el flux magnètic lligat a la bobina, induint així una emf.
Generador de CA simple
El parts del generador de corrent altern consisteix en una bobina, anells lliscants, raspalls i un fort camp magnètic com a components principals.
Funcionament del generador de corrent altern
La bobina es gira al camp magnètic per produir un camp magnètic fort. A mesura que la bobina d'un costat es mou cap amunt a través del camp magnètic, es produeix una emf en una direcció. A mesura que la rotació de la bobina continua i aquest costat d’una bobina es mou cap avall i un altre costat de la bobina es mou cap amunt, s’indueix una EMF en el sentit invers. La regla de la mà dreta de Fleming s’utilitza per determinar la direcció de l’emf induït. Aquest procés es repeteix per a cada cicle i l’emf produït és de tipus altern.
Diferents posicions d’una bobina
La sortida d’un generador de corrent altern es mostra amb un gràfic.
- A - Quan la bobina està a 0 graus, la bobina es mou paral·lela a la direcció del camp magnètic i, per tant, no indueix cap emf.
- B - Quan la bobina està a 90 graus, la bobina es mou a 90˚ fins al camp magnètic i, per tant, indueix una emf màxima.
- C - Quan la bobina està a 180 graus, la bobina es torna a moure paral·lela al camp magnètic i, per tant, no indueix cap emf.
- D - Quan la bobina es troba a 270 graus, la bobina es mou de nou a 90˚ al camp magnètic i, per tant, indueix una emf màxima. Aquí, l’emf induït és oposat al de B.
- A - Quan la bobina està a 360 graus, la bobina ha completat una rotació i es mou paral·lela al camp magnètic i indueix zero emf.
Penseu en una bobina de forma rectangular amb girs ‘N’ que gira en un camp magnètic uniforme ‘B’ d’una velocitat angular ‘ω’. L'angle entre el camp magnètic 'B' i el normal a la bobina en qualsevol moment 't' ve donat per, θ = ωt.
En aquesta posició, el flux magnètic és perpendicular al pla d’una bobina i ve donat per B Cos ωt.
El flux magnètic unit a una bobina de N voltes és ɸ = B Cos ωt A, on A és l'àrea d'una bobina.
L’emf induït a la bobina ve donat per les lleis d’inducció electromagnètica de Faraday, que és
ε = - dØ / dt
= - d (NBA Cos ωt) / dt
ε = NBA ω | sin ωt —— (i)
Quan la bobina gira 90˚, el valor del sinus es converteix en 1 i l’emf induït serà màxim, l’equació anterior (i) es redueix a,
ε0 = N Bm A ω = N Bm A 2πf ——- (ii)
On Bm fa referència a la densitat de flux màxima en Wb / m2
'A' es refereix a l'àrea d'una bobina en m2
‘F’ = freqüència de rotació d’una bobina en revolució / segon.
Substitueix (ii) a (i),
ε = ε0 sin ωt
El corrent altern induït ve donat per, I = ε / R = ε0 sin ωt / R
Construcció de generador de corrent altern
El simple generador de corrent altern té dues parts principals: el rotor i l’estator. El rotor és un component giratori i la part estacionària d’una màquina és un estator.
Estator
L’estator és un component estacionari que reté de manera eficient l’enrotllament de l’armadura. L’objectiu del bobinatge de l’armadura és transportar corrent a la càrrega i la càrrega pot ser qualsevol equip extern que consumeixi energia elèctrica. Consta de tres parts principals:
- Marc de l'estator - És un marc exterior que s'utilitza per subjectar el nucli de l'estator i els bobinats d'armadura.
- Stator Core - Està laminat amb acer o ferro per reduir les pèrdues de corrent de Foucault. Les ranures es fan a la part interior d’un nucli per contenir els bobinats de l’armadura.
- Bobinatges d'armadura - Els bobinatges de la indústria s’enrotllen a les ranures del nucli de la indústria.
Rotor
El rotor és una part giratòria d’un generador de corrent altern. Consisteix en bobinacions de camp magnètic. El subministrament de corrent continu s’utilitza per magnetitzar els pols magnètics. Cada extrem dels bobinats del camp magnètic s’uneix als anells lliscants. Aquesta combinació està connectada a un eix comú sobre el qual gira el rotor. Els dos tipus de rotor són el rotor de pol destacat i el rotor de pol cilíndric.
Rotor de pal destacat
El tipus de rotor de pol destacat es mostra a la figura següent. En aquest tipus de rotor, es pot observar el nombre de pols, conegut com a pols sortints amb les seves bases fixades al rotor. S'utilitzen en aplicacions de velocitat baixa i mitjana.
Rotor de pal destacat
Rotor de pal cilíndric
Els rotors de tipus cilíndric consisteixen en un cilindre robust i tranquil amb ranures disposades a la superfície exterior d’un cilindre. S'utilitza en aplicacions d'alta velocitat. A continuació es mostra el diagrama del rotor de pol cilíndric.
Rotor cilíndric
Tipus de generador de corrent altern
Els generadors de corrent altern són de dos tipus. Ells són
Generadors asíncrons
Els generadors asíncrons també es coneixen com a generadors d’inducció. En aquest tipus de generador, la relliscada ajuda a girar el rotor. El rotor sempre intenta igualar la velocitat síncrona d’un estator però falla. Si el rotor coincideix amb la velocitat síncrona d’un estator, la velocitat relativa es torna nul·la i, per tant, el rotor no experimenta cap parell. Són adequats per fer funcionar aerogeneradors.
Generadors síncrons
El generador síncron és un tipus de generador de corrent altern que gira a una velocitat síncrona. Funciona sobre el principi de la llei d’inducció electromagnètica de Faraday: es produeix una emf quan una bobina gira a un camp magnètic uniforme. S’utilitzen principalment a les centrals elèctriques per generar altes tensions.
Aplicacions
El aplicacions del generador de corrent altern inclouen principalment la generació d’energia a partir de molins de vent, preses hidroelèctriques i molts altres.
Preguntes freqüents
1). Quina diferència hi ha entre el generador de corrent altern i el generador de corrent continu?
Al generador de corrent altern, el corrent elèctric inverteix la seva direcció periòdicament per convertir-se en corrent altern. Al generador de corrent continu, el corrent elèctric flueix en una sola direcció.
2). Els alternadors de cotxes tenen corrent altern o corrent continu?
Principalment, el corrent altern es genera a l'armat rotatiu i utilitza un commutador i raspalls per convertir-lo a CC.
3). El generador de corrent altern funciona segons quin principi?
Funciona sobre el principi de les lleis d’inducció electromagnètica de Faraday.
4). Anomeneu els tipus de generadors de corrent altern.
Generadors de CA síncrons i asíncrons
5). Les bateries són CA o CC?
Les bateries són de corrent continu, ja que només condueixen el corrent en una direcció.
En aquest article, hem parlat de l’AC generador i el seu principi de funcionament . El lector pot obtenir informació sobre el generador de corrent altern, els tipus, la construcció i les aplicacions. Aquí teniu una pregunta, quina és la funció del generador de corrent altern?
