Funktionsprinzip des Synchrongenerators

Die elektrische Maschine kann als ein Gerät definiert werden, das elektrische Energie in mechanische Energie oder mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt. Ein elektrischer Generator kann als elektrische Maschine definiert werden, die mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt. Ein elektrischer Generator besteht typischerweise aus zwei Teilen Stator und Rotor. Es gibt verschiedene Arten von elektrischen Generatoren, wie Gleichstromgeneratoren, Wechselstromgeneratoren, Fahrzeuggeneratoren, von Menschen betriebene elektrische Generatoren und so weiter. Lassen Sie uns in diesem Artikel das Funktionsprinzip des Synchrongenerators diskutieren.

Synchrongenerator

Die rotierenden und stationären Teile einer elektrischen Maschine können als Rotor bzw. Stator bezeichnet werden. Der Rotor oder Stator elektrischer Maschinen wirkt als Stromerzeugungskomponente und wird als Anker bezeichnet. Die am Stator oder Rotor montierten Elektromagnete oder Permanentmagnete dienen zur Bereitstellung Magnetfeld einer elektrischen Maschine. Der Generator, bei dem ein Permanentmagnet anstelle einer Spule zur Bereitstellung eines Anregungsfelds verwendet wird, wird als Permanentmagnet-Synchrongenerator oder auch einfach als Synchrongenerator bezeichnet.

Aufbau eines Synchrongenerators

Im Allgemeinen besteht der Synchrongenerator aus zwei Teilen Rotor und Stator. Der Rotorteil besteht aus Feldpolen und der Statorteil besteht aus Ankerleitern. Die Drehung der Feldpole in Gegenwart von Ankerleitern induziert eine Wechselspannung was zur Stromerzeugung führt.

Aufbau eines Synchrongenerators

Die Geschwindigkeit der Feldpole ist synchron und ist gegeben durch

Wobei 'f' die Wechselstromfrequenz und 'P' die Anzahl der Pole angibt.

Funktionsprinzip des Synchrongenerators

Das Funktionsprinzip des Synchrongenerators ist die elektromagnetische Induktion. Wenn eine Relativbewegung zwischen dem Fluss und den Leitern austritt, wird in den Leitern eine EMK induziert. Um das Funktionsprinzip des Synchrongenerators zu verstehen, betrachten wir zwei gegenüberliegende Magnetpole dazwischen. Eine rechteckige Spule oder Windung wird wie in der folgenden Abbildung gezeigt platziert.

Rechteckiger Leiter zwischen zwei gegenüberliegenden Magnetpolen

Wenn sich die rechteckige Drehung im Uhrzeigersinn gegen die Achse a-b dreht, wie in der folgenden Abbildung gezeigt, befinden sich die Leiterseiten AB und CD nach Abschluss der 90-Grad-Drehung vor dem S-Pol bzw. dem N-Pol. Wir können also jetzt sagen, dass die Tangentialbewegung des Leiters senkrecht zu den magnetischen Flusslinien vom Nord- zum Südpol ist.

Drehrichtung des Leiters senkrecht zum Magnetfluss

Hier ist also die Geschwindigkeit des Flussschneidens durch den Leiter maximal und induziert Strom im Leiter. Die Richtung des induzierten Stroms kann unter Verwendung von bestimmt werden Flemings Rechtsregel . Wir können also sagen, dass der Strom von A nach B und von C nach D fließt. Wenn der Leiter weitere 90 Grad im Uhrzeigersinn gedreht wird, kommt er in eine vertikale Position, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.

Drehrichtung des Leiters parallel zum Magnetfluss

Jetzt sind die Position der Leiter- und Magnetflusslinien parallel zueinander und somit schneidet kein Fluss und es wird kein Strom im Leiter induziert. Während sich der Leiter weitere 90 Grad im Uhrzeigersinn dreht, kommt die rechteckige Drehung in eine horizontale Position, wie in der folgenden Abbildung gezeigt. So dass die Leiter AB und CD unter dem N-Pol bzw. dem S-Pol liegen. Durch Anwendung der Flemingschen Rechtsregel wird Strom in Leiter AB von Punkt B nach A und Strom in Leiter CD von Punkt D nach C induziert.

Die Stromrichtung kann also als A - D - C - B angegeben werden, und die Stromrichtung für die vorherige horizontale Position der rechteckigen Kurve ist A - B - C - D. Wenn die Kurve erneut in Richtung der vertikalen Position gedreht wird, wird die Der induzierte Strom reduziert sich wieder auf Null. Somit erreicht der Strom im Leiter für eine vollständige Umdrehung der rechteckigen Windung das Maximum und reduziert sich auf Null und erreicht dann in der entgegengesetzten Richtung das Maximum und erreicht wieder Null. Daher erzeugt eine vollständige Umdrehung der rechteckigen Drehung eine vollständige Sinuswelle von im Leiter induzierter Strom Dies kann als Erzeugung von Wechselstrom durch Drehen einer Windung innerhalb eines Magnetfelds bezeichnet werden.

Wenn wir nun einen praktischen Synchrongenerator betrachten, drehen sich Feldmagnete zwischen den stationären Ankerleitern. Der Synchrongeneratorrotor und die Welle oder die Turbinenschaufeln sind mechanisch miteinander gekoppelt und drehen sich mit synchroner Geschwindigkeit. Und so kam es dass der magnetischer Fluss Das Schneiden erzeugt eine induzierte EMK, die den Stromfluss in den Ankerleitern verursacht. Somit fließt für jede Wicklung der Strom für den ersten Halbzyklus in eine Richtung und für den zweiten Halbzyklus in die andere Richtung mit einer Zeitverzögerung von 120 Grad (da sie um 120 Grad verschoben sind). Daher kann die Ausgangsleistung des Synchrongenerators wie in der folgenden Abbildung dargestellt werden.

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