Sähkökone voidaan määritellä laitteeksi, joka muuntaa sähköenergian mekaaniseksi energiaksi tai mekaanisen energian sähköenergiaksi. An sähkögeneraattori voidaan määritellä sähkökoneeksi, joka muuntaa mekaanisen energian sähköenergiaksi. Sähkögeneraattori koostuu tyypillisesti kahdesta staattorin ja roottorin osasta. On olemassa erityyppisiä sähkögeneraattoreita, kuten tasavirta-, vaihtovirta-, ajoneuvo- ja ihmisgeneraattorit jne. Tässä artikkelissa keskustellaan synkronisen generaattorin toimintaperiaatteesta.
Synkroninen generaattori
Sähkökoneen pyörivää ja paikallaan pysyvää osaa voidaan kutsua roottoriksi ja staattoriksi. Sähkökoneiden roottori tai staattori toimii sähköntuotantokomponenttina ja sitä kutsutaan ankkuriksi. Staattoriin tai roottoriin asennettuja sähkömagneetteja tai kestomagneetteja käytetään tarjoamaan magneettikenttä sähkökoneen. Generaattoria, jossa kestomagneettia käytetään kelan sijasta virityskentän aikaansaamiseksi, kutsutaan kestomagneetin synkronigeneraattoriksi tai kutsutaan myös yksinkertaisesti synkronigeneraattoriksi.
Synkronigeneraattorin rakentaminen
Yleensä synkronigeneraattori koostuu kahdesta osasta roottoria ja staattoria. Roottorin osa koostuu kentän pylväistä ja staattorin osa koostuu ankkurijohtimista. Kentän napojen pyöriminen ankkureiden johtimien läsnä ollessa aiheuttaa vaihtovirta mikä johtaa sähköntuotantoon.
Synkronigeneraattorin rakentaminen
Kentän napojen nopeus on synkroninen nopeus ja sen antaa
Missä 'f' tarkoittaa vaihtovirran taajuutta ja 'P' pylväiden lukumäärää.
Synkronisen generaattorin toimintaperiaate
Synkronigeneraattorin toimintaperiaate on sähkömagneettinen induktio. Jos vuon ja johtimien välillä tapahtuu suhteellinen liike, johtimiin indusoituu emf. Jotta ymmärtäisimme synkronisen generaattorin toimintaperiaatteen, tarkastellaan niiden välillä kahta vastakkaista magneettista napaa, jotka on sijoitettu suorakaiteen muotoiseen kelaan tai käännökseen alla olevan kuvan mukaisesti.
Suorakulmainen johdin sijoitettu kahden vastakkaisen magneettinavan väliin
Jos suorakulmainen kierto pyörii myötäpäivään akselia a-b vastaan, kuten alla olevassa kuvassa on esitetty, johtimen puolet AB ja CD tulevat 90 asteen pyörimisen jälkeen vastaavasti S-napan ja N-napan eteen. Siten voimme nyt sanoa, että johtimen tangentiaalinen liike on kohtisuorassa magneettivuon linjoihin pohjoisesta etelään.
Johtimen pyörimissuunta kohtisuorassa magneettivuoan nähden
Joten tässä johtajan virtauksen leikkausnopeus on suurin ja indusoi virran johtimessa, indusoidun virran suunta voidaan määrittää käyttämällä Flemingin oikean käden sääntö . Siten voimme sanoa, että virta kulkee A: sta B: hen ja C: stä D: hen. Jos johtoa pyöritetään myötäpäivään vielä 90 astetta, se tulee pystysuoraan asentoon, kuten alla olevassa kuvassa on esitetty.
Johtimen pyörimissuunta magneettivuon suuntainen
Johtimen ja magneettivuon linjojen sijainti on nyt yhdensuuntainen toistensa kanssa, joten virtaus ei leikkaa eikä virtaa aiheuta johtimessa. Sitten, kun johdin pyörii myötäpäivään vielä 90 astetta, suorakulmainen käännös tulee vaakasuoraan asentoon, kuten alla olevassa kuvassa on esitetty. Siten, että johtimet AB ja CD ovat vastaavasti N- ja S-napojen alla. Soveltamalla Flemingin oikean käden sääntöä virta indusoituu johtimessa AB pisteestä B kohtaan A ja virta indusoi johtimessa CD pisteestä D kohtaan C.
Joten virran suunta voidaan osoittaa A - D - C - B ja virran suunta edellisen suorakulmaisen käännöksen vaakasuorassa asennossa on A - B - C - D.Jos käännöstä käännetään jälleen pystysuoraan asentoon, niin indusoitu virta laskee jälleen nollaan. Siten yhden suorakaiteen muotoisen käännöksen täydellisen kierroksen kohdalla virta johtimessa saavuttaa maksimin ja pienenee nollaan ja sitten vastakkaiseen suuntaan maksimiin ja saavuttaa taas nollan. Täten yksi suorakaiteen muotoisen käännöksen täydellinen kierros tuottaa yhden täyden siniaaljan johtimen aiheuttama virta jota voidaan kutsua vaihtovirran muodostamiseksi pyörittämällä kierrosta magneettikentän sisällä.
Jos nyt tarkastellaan käytännöllistä synkronigeneraattoria, kenttämagneetit pyörivät paikallaan olevien ankkurijohtimien välillä. Synkronigeneraattorin roottori ja akseli tai turbiinilavat on kytketty mekaanisesti toisiinsa ja pyörivät synkronisella nopeudella. Siten magneettinen virtaus leikkaus tuottaa indusoidun emf: n, joka aiheuttaa virran virtauksen ankkurijohtimissa. Siten virta kullekin käämitykselle yhdessä suunnassa ensimmäisen puoliskosyklin ajan ja virta virtaa toiseen suuntaan toisen puoliskosyklin ajan 120 asteen viiveellä (kun ne siirtyvät 120 astetta). Näin ollen synkronigeneraattorin lähtöteho voidaan näyttää alla olevan kuvan mukaisesti.
Haluatko tietää enemmän synkronigeneraattoreista ja oletko kiinnostunut suunnittelusta elektroniikkaprojektit ? Voit vapaasti jakaa näkemyksesi, ideoitasi, ehdotuksiasi, kyselysi ja kommenttisi alla olevassa kommenttiosassa.
