Ein Wechselstromgenerator ist ein Gerät, das mechanische Energie zur angemessenen Verwendung in alternierende elektrische Energie umwandelt. Abhängig von der Art der Leistungsaufnahme gibt es zwei Arten von Generatoren - Wechselstromgenerator und Gleichstromgenerator . Schleifringe werden in Wechselstromgeneratoren zur Erzeugung von Wechselstrom verwendet, während Gleichstrom in Gleichstromgeneratoren verwendet wird. Wechselstromgeneratoren werden in Kraftwerken, Elektrorollern, Segelbooten, Fahrrädern usw. verwendet.Die Eingabe in die Wechselstromgeneratoren ist normalerweise mechanische Energie, die von Dampf- und Gasturbinen und Verbrennungsmotoren geliefert wird. Wechselstromgeneratoren eignen sich für Windkraftanlagen, kleine Wasserkraftwerke oder zum Verringern von Gasströmen mit höherem Druck auf niedrigeren Druck.
Was ist ein Wechselstromgenerator?
Definition: Der Wechselstromgenerator ist eine Maschine, die mechanische Energie in Form einer alternativen EMK in elektrische Energie umwandelt. Ein einfacher Wechselstromgenerator arbeitet nach dem Prinzip des Faradayschen Gesetzes der elektromagnetischen Induktion. Es hat eine Drahtspule, die sich in einem Magnetfeld dreht.
Arbeitsprinzip
Funktionsprinzip des Wechselstromgenerators Diese werden üblicherweise als Lichtmaschinen bezeichnet, die nach dem Prinzip des Faradayschen Gesetzes von Elektromagnetische Induktion . Die Bewegung eines Leiters in einem gleichmäßigen Magnetfeld verändert den mit der Spule verbundenen Magnetfluss und induziert so eine EMK.
Einfacher Wechselstromgenerator
Das Teile des Wechselstromgenerators besteht aus einer Spule, Schleifringen, Bürsten und einem starken Magnetfeld als Hauptbestandteilen.
Funktionsweise des Wechselstromgenerators
Die Spule wird im Magnetfeld gedreht, um ein starkes Magnetfeld zu erzeugen. Wenn sich die Spule auf einer Seite durch das Magnetfeld nach oben bewegt, wird eine EMK in eine Richtung induziert. Wenn die Drehung der Spule fortgesetzt wird und sich diese Seite einer Spule nach unten und eine andere Seite der Spule nach oben bewegt, wird eine EMK in umgekehrter Richtung induziert. Flemings rechte Regel wird verwendet, um die Richtung der induzierten EMK zu bestimmen. Dieser Vorgang wiederholt sich für jeden Zyklus und die erzeugte EMK ist vom alternierenden Typ.
Unterschiedliche Positionen einer Spule
Die Leistung eines Wechselstromgenerators ist oben mit einem Diagramm dargestellt.
- A - Wenn die Spule auf 0 Grad steht, bewegt sich die Spule parallel zur Richtung des Magnetfelds und induziert daher keine EMK.
- B - Wenn sich die Spule in einem Winkel von 90 Grad befindet, bewegt sich die Spule in einem Winkel von 90 ° zum Magnetfeld und induziert somit eine maximale EMK.
- C - Wenn sich die Spule in einem Winkel von 180 Grad befindet, bewegt sich die Spule wieder parallel zum Magnetfeld und induziert daher keine EMK.
- D - Wenn sich die Spule bei 270 Grad befindet, bewegt sich die Spule wieder mit 90 ° zum Magnetfeld und induziert somit eine maximale EMK. Hier ist die induzierte EMK der von B entgegengesetzt.
- A - Wenn sich die Spule in einem Winkel von 360 Grad befindet, hat die Spule eine Umdrehung ausgeführt und bewegt sich parallel zum Magnetfeld und induziert eine EMK von Null.
Stellen Sie sich eine Spule mit rechteckiger Form und N Windungen vor, die sich in einem gleichmäßigen Magnetfeld „B“ mit einer Winkelgeschwindigkeit von „ω“ dreht. Der Winkel zwischen dem Magnetfeld 'B' und der Normalen zur Spule zu jedem Zeitpunkt 't' ist gegeben durch: θ = ωt.
In dieser Position ist der Magnetfluss senkrecht zur Ebene einer Spule und ist gegeben durch B Cos ωt.
Der mit einer Spule mit N Windungen verbundene magnetische Fluss ist ɸ = B Cos ωt A, wobei A die Fläche einer Spule ist.
Die induzierte EMK in der Spule ergibt sich aus den Faradayschen Gesetzen der elektromagnetischen Induktion
ε = - dØ / dt
= - d (NBA Cos & ohgr; t) / dt
ε = NBA ω | sin ωt - (i)
Wenn sich die Spule um 90 ° dreht, wird der Sinuswert 1 und die induzierte EMK ist maximal. Die obige Gleichung (i) reduziert sich auf:
ε0 = N Bm A ω = N Bm A 2πf - (ii)
Wobei sich Bm auf die maximale Flussdichte in bezieht Wb / m2
'A' bezieht sich auf die Fläche einer Spule in m2
'F' = Drehfrequenz einer Spule in U / s.
Ersetzen Sie (ii) in (i),
ε = ε0 sin ωt
Induzierter Wechselstrom ist gegeben durch, I = ε / R = ε0 sin ωt / R.
Bau eines Wechselstromgenerators
Der einfache Wechselstromgenerator besteht aus zwei Hauptteilen - Rotor und Stator. Der Rotor ist eine rotierende Komponente und der stationäre Teil einer Maschine ist ein Stator.
Stator
Der Stator ist eine stationäre Komponente, die die Ankerwicklung effizient hält. Der Zweck der Ankerwicklung besteht darin, Strom zur Last zu führen, und die Last kann jedes externe Gerät sein, das elektrische Energie verbraucht. Es besteht aus drei Hauptteilen:
- Statorrahmen - Es ist ein Außenrahmen, der zum Halten des Statorkerns sowie der Ankerwicklungen verwendet wird.
- Statorkern - Es ist mit Stahl oder Eisen laminiert, um Wirbelstromverluste zu reduzieren. Am inneren Teil eines Kerns sind Schlitze angebracht, um Ankerwicklungen zu halten.
- Ankerwicklungen - Ankerwicklungen sind auf die Schlitze des Ankerkerns gewickelt.
Rotor
Der Rotor ist ein rotierender Teil eines Wechselstromgenerators. Es besteht aus Magnetfeldwicklungen. Die Gleichstromversorgung dient zur Magnetisierung von Magnetpolen. Jedes Ende der Magnetfeldwicklungen ist an Schleifringen befestigt. Diese Kombination ist mit einer gemeinsamen Welle verbunden, auf der sich der Rotor dreht. Die zwei Arten des Rotors sind der Rotor mit ausgeprägtem Pol und der Rotor mit zylindrischem Pol.
Auffallender Polrotor
Der Rotortyp mit ausgeprägtem Pol ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Bei diesem Rotortyp wird die Anzahl der Pole projiziert, die als hervorstechende Pole bezeichnet werden, deren Basis am Rotor befestigt ist. Sie werden in Anwendungen mit niedriger und mittlerer Geschwindigkeit eingesetzt.
Auffallender Polrotor
Zylinderpolrotor
Zylindrische Rotoren bestehen aus einem ungestörten und robusten Zylinder mit Schlitzen, die an der Außenfläche eines Zylinders angeordnet sind. Es wird in Hochgeschwindigkeitsanwendungen verwendet. Das Diagramm des zylindrischen Polrotors ist unten gezeigt.
Zylinderrotor
Arten von Wechselstromgeneratoren
Es gibt zwei Arten von Wechselstromgeneratoren. Sie sind
Asynchrone Generatoren
Asynchrone Generatoren werden auch als Induktionsgeneratoren bezeichnet. Bei diesem Generatortyp hilft der Schlupf dem Rotor, sich zu drehen. Der Rotor versucht immer, die Synchrondrehzahl eines Stators anzupassen, fällt jedoch aus. Wenn der Rotor mit der Synchrondrehzahl eines Stators übereinstimmt, wird die Relativgeschwindigkeit Null, und daher erfährt der Rotor kein Drehmoment. Sie eignen sich zum Betrieb von Windkraftanlagen.
Synchrongeneratoren
Der Synchrongenerator ist eine Art Wechselstromgenerator, der sich mit einer Synchrondrehzahl dreht. Es funktioniert nach dem Prinzip des Faradayschen Gesetzes der elektromagnetischen Induktion - eine EMK wird induziert, wenn sich eine Spule mit einem gleichmäßigen Magnetfeld dreht. Sie werden hauptsächlich in Kraftwerken zur Erzeugung von Hochspannungen eingesetzt.
Anwendungen
Das Anwendungen des Wechselstromgenerators Dazu gehört hauptsächlich die Stromerzeugung aus Windmühlen, Wasserkraftwerken und vielem mehr.
FAQs
1). Was ist der Unterschied zwischen dem Wechselstromgenerator und dem Gleichstromgenerator?
Im Wechselstromgenerator kehrt der elektrische Strom periodisch seine Richtung um und wird zu Wechselstrom. Im Gleichstromgenerator fließt der elektrische Strom in eine Richtung.
2). Haben Lichtmaschinen Wechselstrom oder Gleichstrom?
In erster Linie wird der Wechselstrom im rotierenden Anker erzeugt und verwendet einen Kommutator und Bürsten, um ihn in Gleichstrom umzuwandeln.
3). Wechselstromgenerator arbeitet nach welchem Prinzip?
Es funktioniert nach dem Prinzip der Faradayschen Gesetze der elektromagnetischen Induktion.
4). Nennen Sie die Typen der Wechselstromgeneratoren.
Synchrone und asynchrone Wechselstromgeneratoren
5). Sind Batterien AC oder DC?
Batterien sind Gleichstrom, da sie Strom nur in eine Richtung leiten.
In diesem Artikel haben wir den AC besprochen Generator und sein Funktionsprinzip . Der Leser kann Einblicke in Wechselstromgeneratoren, Typen, Aufbau und Anwendungen gewinnen. Hier ist eine Frage an Sie, welche Funktion hat der Wechselstromgenerator?
