Un generatore CA è un dispositivo che converte l'energia meccanica in energia elettrica alternata per un uso appropriato. In base al tipo di alimentazione in ingresso, esistono due tipi di generatori: generatore CA e Generatore DC . Gli anelli collettori vengono utilizzati nei generatori CA per produrre corrente alternata, mentre la corrente continua viene utilizzata nei generatori CC. I generatori CA sono utilizzati in centrali elettriche, scooter elettrici, barche a vela, biciclette e così via.L'ingresso ai generatori CA è solitamente energia meccanica fornita da turbine a vapore e a gas e motori a combustione interna. I generatori CA sono utili nelle turbine eoliche, nelle piccole centrali idroelettriche o per ridurre i flussi di gas di pressione più elevata in una pressione inferiore.
Cos'è il generatore di corrente alternata?
Definizione: Il generatore CA è una macchina che converte l'energia meccanica in energia elettrica sotto forma di fem alternativa. Un semplice generatore AC funziona secondo il principio della legge di Faraday di induzione elettromagnetica. Ha una bobina di filo che ruota in un campo magnetico.
Principio di funzionamento
Principio di funzionamento del generatore CA. è, questi sono comunemente indicati come alternatori che funzionano secondo il principio della legge di Faraday del Induzione elettromagnetica . Il movimento di un conduttore in un campo magnetico uniforme cambia il flusso magnetico collegato alla bobina, inducendo così una fem.
Generatore AC semplice
Il parti del generatore AC è costituito da una bobina, anelli di contatto, spazzole e un forte campo magnetico come componenti principali.
Funzionamento del generatore di corrente alternata
La bobina viene ruotata nel campo magnetico per produrre un forte campo magnetico. Quando la bobina su un lato si muove verso l'alto attraverso il campo magnetico, una fem viene indotta in una direzione. Man mano che la rotazione della bobina continua e questo lato di una bobina si sposta verso il basso e un altro lato della bobina si alza, viene indotta una fem nella direzione opposta. La regola della mano destra di Fleming viene utilizzata per determinare la direzione della fem indotta. Questo processo si ripete per ogni ciclo e l'emf prodotta è di tipo alternato.
Posizioni diverse di una bobina
L'output di un generatore AC è mostrato sopra con un grafico.
- R - Quando la bobina è a 0 gradi, la bobina si muove parallelamente alla direzione del campo magnetico e quindi non induce emf.
- B - Quando la bobina è a 90 gradi, la bobina si sposta a 90 ° rispetto al campo magnetico e quindi induce la massima fem.
- C - Quando la bobina è a 180 gradi, la bobina si sposta nuovamente parallelamente al campo magnetico e quindi non induce emf.
- D - Quando la bobina è a 270 gradi, la bobina si sposta di nuovo a 90 ° rispetto al campo magnetico e quindi induce la massima fem. Qui, l'emf indotta è opposta a quella di B.
- R - Quando la bobina è a 360 gradi, la bobina ha completato una rotazione e si muove parallelamente al campo magnetico e induce zero emf.
Considera una bobina di forma rettangolare con 'N' spire che ruota in un campo magnetico uniforme 'B' di una velocità angolare 'ω'. L'angolo tra il campo magnetico 'B' e la normale alla bobina in qualsiasi momento 't' è dato da, θ = ωt.
In questa posizione, il flusso magnetico è perpendicolare al piano di una bobina ed è dato da B Cos ωt.
Il flusso magnetico collegato con una bobina di N spire è ɸ = B Cos ωt A, dove A è l'area di una bobina.
L'emf indotta nella bobina è data dalle leggi di Faraday sull'induzione elettromagnetica, che è
ε = - dØ / dt
= - d (NBA Cos ωt) / dt
ε = NBA ω | sin ωt —— (i)
Quando la bobina ruota di 90 °, il valore del seno diventa 1 e la fem indotta sarà massima, l'equazione sopra (i) si riduce a,
ε0 = N Bm A ω = N Bm A 2πf ——- (ii)
Dove Bm si riferisce alla massima densità di flusso in Wb / m2
'A' si riferisce all'area di una bobina in m2
'F' = frequenza di rotazione di una bobina in giri / secondo.
Sostituire (ii) in (i),
ε = ε0 sin ωt
La corrente alternata indotta è data da, I = ε / R = ε0 sin ωt / R
Costruzione del generatore AC
Il semplice generatore AC ha due parti principali: rotore e statore. Il rotore è un componente rotante e la parte fissa di una macchina è uno statore.
Statore
Lo statore è un componente stazionario che trattiene in modo efficiente l'avvolgimento dell'armatura. Lo scopo dell'avvolgimento dell'indotto è di portare corrente al carico e il carico può essere qualsiasi apparecchiatura esterna che consuma energia elettrica. Consiste di tre parti principali:
- Telaio dello statore - È un telaio esterno utilizzato per contenere il nucleo dello statore e gli avvolgimenti dell'armatura.
- Nucleo statore - È laminato con acciaio o ferro per ridurre le perdite di correnti parassite. Le fessure sono ricavate sulla parte interna di un'anima per contenere gli avvolgimenti dell'indotto.
- Avvolgimenti dell'indotto - Gli avvolgimenti dell'indotto sono avvolti sulle fessure del nucleo dell'armatura.
Rotore
Il rotore è una parte rotante di un generatore AC. È costituito da avvolgimenti di campo magnetico. L'alimentazione CC viene utilizzata per magnetizzare i poli magnetici. Ciascuna estremità degli avvolgimenti del campo magnetico è fissata agli anelli collettori. Questa combinazione è collegata ad un albero comune su cui ruota il rotore. I due tipi di rotore sono rotore a poli salienti e rotore a poli cilindrici.
Salient Pole Rotor
Il tipo di rotore a poli salienti è mostrato nella figura seguente. In questo tipo di rotore, viene proiettato il numero di poli, noti come poli salienti con le loro basi fissate al rotore. Sono utilizzati in applicazioni a bassa e media velocità.
Salient Pole Rotor
Rotore a palo cilindrico
I rotori di tipo cilindrico sono costituiti da un cilindro robusto e non arruffato con fessure disposte sulla superficie esterna di un cilindro. Viene utilizzato in applicazioni ad alta velocità. Di seguito è mostrato lo schema del rotore a poli cilindrici.
Rotore cilindrico
Tipi di generatore di corrente alternata
I generatori CA sono di due tipi. Sono
Generatori asincroni
I generatori asincroni sono noti anche come generatori di induzione. In questo tipo di generatore, lo slittamento aiuta il rotore a ruotare. Il rotore tenta sempre di eguagliare la velocità sincrona di uno statore ma non riesce. Se il rotore corrisponde alla velocità sincrona di uno statore, la velocità relativa diventa zero e quindi il rotore non sperimenta coppia. Sono adatti per azionare turbine eoliche.
Generatori sincroni
Il generatore sincrono è un tipo di generatore CA che ruota a una velocità sincrona. Funziona in base al principio della legge di Faraday dell'induzione elettromagnetica: una fem viene indotta quando una bobina ruota in un campo magnetico uniforme. Sono utilizzati principalmente nelle centrali elettriche per generare alte tensioni.
Applicazioni
Il applicazioni del generatore di corrente alternata includono principalmente la generazione di energia da mulini a vento, dighe idroelettriche e molti altri.
Domande frequenti
1). Qual è la differenza tra il generatore AC e il generatore DC?
Nel generatore CA, la corrente elettrica inverte periodicamente la sua direzione per diventare corrente alternata. Nel generatore DC, la corrente elettrica scorre in un'unica direzione.
2). Gli alternatori per auto hanno AC o DC?
In primo luogo, la corrente CA viene generata nell'armatura rotante e utilizza un commutatore e spazzole per convertirsi in CC.
3). Il generatore CA funziona su quale principio?
Funziona in base al principio delle leggi di Faraday sull'induzione elettromagnetica.
4). Assegna un nome ai tipi di generatori CA.
Generatori AC sincroni e asincroni
5). Le batterie sono AC o DC?
Le batterie sono CC poiché conducono corrente solo in una direzione.
In questo articolo abbiamo discusso dell'AC generatore e il suo principio di funzionamento . Il lettore può ottenere informazioni su generatore AC, tipi, costruzione e applicazioni. Ecco una domanda per te, qual è la funzione del generatore AC?
