De elektrische machine kan worden gedefinieerd als een apparaat dat elektrische energie omzet in mechanische energie of mechanische energie in elektrische energie. Een elektrische generator kan worden gedefinieerd als een elektrische machine die mechanische energie omzet in elektrische energie. Een elektrische generator bestaat typisch uit twee delen stator en rotor. Er zijn verschillende soorten elektrische generatoren, zoals gelijkstroomgeneratoren, wisselstroomgeneratoren, voertuiggeneratoren, door mensen aangedreven elektrische generatoren, enzovoort. Laten we in dit artikel het werkingsprincipe van synchrone generator bespreken.
Synchrone generator
De roterende en stationaire delen van een elektrische machine kunnen respectievelijk rotor en stator worden genoemd. De rotor of stator van elektrische machines fungeert als een energieproducerend onderdeel en wordt een anker genoemd. De elektromagneten of permanente magneten die op de stator of rotor zijn gemonteerd, worden gebruikt om te voorzien magnetisch veld van een elektrische machine. De generator waarin de permanente magneet wordt gebruikt in plaats van de spoel om een excitatieveld te leveren, wordt de synchrone generator van de permanente magneet genoemd of ook gewoon de synchrone generator genoemd.
Bouw van synchrone generator
Over het algemeen bestaat de synchrone generator uit twee delen: rotor en stator. Het rotorgedeelte bestaat uit veldpolen en het statorgedeelte bestaat uit ankergeleiders. De rotatie van veldpolen in aanwezigheid van ankergeleiders induceert een wisselspanning wat resulteert in elektrische stroomopwekking.
Bouw van synchrone generator
De snelheid van veldpolen is synchrone snelheid en wordt gegeven door
Waar, ‘f’ de wisselstroomfrequentie aangeeft en ‘P’ het aantal polen aangeeft.
Werkingsprincipe van synchrone generator
Het werkingsprincipe van de synchrone generator is elektromagnetische inductie. Als er een relatieve beweging tussen de flux en de geleiders optreedt, wordt een emf in de geleiders geïnduceerd. Laten we, om het werkingsprincipe van de synchrone generator te begrijpen, twee tegenovergestelde magnetische polen beschouwen daartussen wordt een rechthoekige spoel of draai geplaatst zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.
Rechthoekige geleider geplaatst tussen twee tegenoverliggende magnetische polen
Als de rechthoekige draai met de klok mee roteert tegen as a-b zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding, dan komen na het voltooien van 90 graden rotatie de geleiderzijden AB en CD respectievelijk voor de S-pool en N-pool. Nu kunnen we dus zeggen dat de tangentiële beweging van de geleider loodrecht staat op de magnetische fluxlijnen van noord- naar zuidpool.
Draairichting van de geleider loodrecht op de magnetische flux
Dus hier is de snelheid van fluxsnijden door de geleider maximaal en induceert deze stroom in de geleider, de richting van de geïnduceerde stroom kan worden bepaald met behulp van Flemings rechterhandregel We kunnen dus zeggen dat de stroom van A naar B en van C naar D gaat. Als de geleider nog eens 90 graden met de klok mee wordt gedraaid, komt deze in een verticale positie zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.
Draairichting van geleider parallel aan magnetische flux
Nu zijn de positie van de geleider en de magnetische fluxlijnen parallel aan elkaar en dus wordt er geen flux onderbroken en zal er geen stroom in de geleider worden geïnduceerd. Vervolgens, terwijl de geleider nog eens 90 graden met de klok mee roteert, komt de rechthoekige draai in een horizontale positie, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding. Zodanig dat de geleiders AB en CD zich respectievelijk onder de N-pool en S-pool bevinden. Door de rechterhandregel van Fleming toe te passen, induceert stroom in geleider AB van punt B naar A en stroom induceert in een geleider CD van punt D naar C.
De stroomrichting kan dus worden aangegeven als A - D - C - B en de stroomrichting voor de vorige horizontale positie van rechthoekige draai is A - B - C - D.Als de draai weer naar de verticale positie wordt gedraaid, dan is de geïnduceerde stroom vermindert weer tot nul. Dus voor een volledige omwenteling van een rechthoekige omwenteling bereikt de stroom in de geleider het maximum en vermindert het tot nul en vervolgens in de tegenovergestelde richting bereikt het het maximum en bereikt het opnieuw nul. Daarom produceert een volledige omwenteling van een rechthoekige draai een volledige sinusgolf van stroom geïnduceerd in de geleider die kan worden aangeduid als het opwekken van wisselstroom door een draai in een magnetisch veld te draaien.
Als we nu een praktische synchrone generator beschouwen, roteren veldmagneten tussen de stationaire ankergeleiders. De synchrone generatorrotor en as- of turbinebladen zijn mechanisch met elkaar gekoppeld en roteren met synchrone snelheid. Dus de magnetische flux snijden produceert een geïnduceerde emf die de stroom in ankergeleiders veroorzaakt. Dus voor elke wikkeling stroomt de stroom in de ene richting gedurende de eerste halve cyclus en stroomt de stroom in de andere richting tijdens de tweede halve cyclus met een tijdsvertraging van 120 graden (aangezien ze 120 graden zijn verschoven). Daarom kan het uitgangsvermogen van de synchrone generator worden weergegeven zoals hieronder in de afbeelding.
Wil je meer weten over synchrone generatoren en ben je geïnteresseerd in ontwerpen elektronica projecten Deel gerust uw mening, ideeën, suggesties, vragen en opmerkingen in het commentaargedeelte hieronder.
