Elektrický stroj lze definovat jako zařízení, které převádí elektrickou energii na mechanickou energii nebo mechanickou energii na elektrickou energii. An elektrický generátor lze definovat jako elektrický stroj, který převádí mechanickou energii na elektrickou energii. Elektrický generátor se obvykle skládá ze dvou částí statoru a rotoru. Existují různé typy elektrických generátorů, jako jsou generátory stejnosměrného proudu, generátory střídavého proudu, automobilové generátory, elektrické generátory napájené člověkem atd. V tomto článku pojďme diskutovat o principu fungování synchronního generátoru.
Synchronní generátor
Rotující a stacionární části elektrického stroje lze nazvat jako rotor a stator. Rotor nebo stator elektrických strojů působí jako součást vyrábějící energii a nazývá se jako armatura. K zajištění se používají elektromagnety nebo permanentní magnety namontované na statoru nebo rotoru magnetické pole elektrického stroje. Generátor, ve kterém se permanentní magnet používá místo cívky k zajištění budicího pole, se nazývá synchronní generátor s permanentním magnetem nebo se také jednoduše nazývá synchronní generátor.
Konstrukce synchronního generátoru
Synchronní generátor se obecně skládá ze dvou částí rotoru a statoru. Rotorová část se skládá z pólů pole a statorová část z vodičů kotvy. Otáčení pólů pole v přítomnosti vodičů kotvy indukuje střídavé napětí což vede k výrobě elektrické energie.
Konstrukce synchronního generátoru
Rychlost pólů pole je synchronní a je dána vztahem
Kde „f“ označuje frekvenci střídavého proudu a „P“ označuje počet pólů.
Princip fungování synchronního generátoru
Princip činnosti synchronního generátoru je elektromagnetická indukce. Pokud existuje relativní pohyb mezi tokem a vodiči, pak je ve vodičích indukován emf. Abychom pochopili princip fungování synchronního generátoru, uvažujme dva protilehlé magnetické póly, mezi nimiž je umístěna obdélníková cívka nebo závit, jak je znázorněno na následujícím obrázku.
Obdélníkový vodič umístěn mezi dvěma protilehlými magnetickými póly
Pokud se obdélníkový závit otáčí ve směru hodinových ručiček proti ose a-b, jak je znázorněno na následujícím obrázku, pak po dokončení 90 stupňů otáčení se strany vodičů AB a CD dostanou před S-pól a N-pól. Nyní tedy můžeme říci, že tangenciální pohyb vodiče je kolmý na čáry magnetického toku od severního k jižnímu pólu.
Směr otáčení vodiče kolmého na magnetický tok
Takže zde je rychlost řezání toku vodičem maximální a indukuje proud ve vodiči, směr indukovaného proudu lze určit pomocí Flemingovo pravidlo pravé ruky . Můžeme tedy říci, že proud bude procházet z A do B a z C do D. Pokud se vodič otočí ve směru hodinových ručiček o dalších 90 stupňů, dojde k vertikální poloze, jak je znázorněno na následujícím obrázku.
Směr otáčení vodiče rovnoběžný s magnetickým tokem
Nyní jsou pozice vodičů a čar magnetického toku navzájem rovnoběžné, a proto žádný tok neřízne a ve vodiči nebude indukován žádný proud. Poté, když se vodič otáčí od směru hodinových ručiček o dalších 90 stupňů, pak se obdélníkové otočení dostane do vodorovné polohy, jak je znázorněno na následujícím obrázku. Takové, že vodiče AB a CD jsou pod N-pólem, respektive S-pólem. Použitím Flemingova pravidla pro pravou ruku indukuje proud ve vodiči AB z bodu B do A a proud indukuje ve vodiči CD z bodu D do C.
Směr proudu lze tedy označit jako A - D - C - B a směr proudu pro předchozí vodorovnou polohu obdélníkového otočení je A - B - C - D. Pokud se otočení otočí znovu do vertikální polohy, pak indukovaný proud opět klesá na nulu. Pro jednu úplnou otáčku pravoúhlého obratu tedy proud ve vodiči dosáhne maxima a sníží se na nulu a poté v opačném směru dosáhne maxima & opět dosáhne nuly. Jedna úplná revoluce obdélníkového obratu tedy produkuje jednu plnou sinusovou vlnu proud indukovaný ve vodiči kterou lze označit jako generování střídavého proudu otáčením otáčky uvnitř magnetického pole.
Pokud vezmeme v úvahu praktický synchronní generátor, pak se magnetické pole otáčí mezi vodiči stacionární kotvy. Rotor synchronního generátoru a lopatky hřídele nebo turbíny jsou navzájem mechanicky spojeny a otáčejí se synchronní rychlostí. To znamená, že magnetický tok řezání vytváří indukovaný emf, který způsobuje tok proudu ve vodičích kotvy. Proto pro každé vinutí proud teče v první polovině cyklu v jednom směru a proud pro druhou polovinu cyklu proudí v opačném směru s časovým zpožděním 120 stupňů (protože se posunuly o 120 stupňů). Proto může být výstupní výkon synchronního generátoru zobrazen na následujícím obrázku.
Chcete se dozvědět více o synchronních generátorech a zajímá vás návrh? projekty elektroniky ? Neváhejte se podělit o své názory, nápady, návrhy, dotazy a komentáře v sekci komentářů níže.
