Alternator: อุปกรณ์หลักการทำงานวัตถุประสงค์

กระแสไฟฟ้าเป็นพลังงานหลักในการทำผลงานที่เป็นประโยชน์ในทุกรูปแบบของชีวิตมนุษย์ มีกลไกในการเคลื่อนที่ที่แตกต่างกันทำให้แสงสว่างความร้อนภายในบ้านและทำให้อุปกรณ์ต่างๆมีชีวิตที่สะดวกสบายขึ้นบนดาวเคราะห์ดวงนี้ แท้จริงพลังงานประเภทนี้เป็นสากล จากนั้นคุณจะได้รับสิ่งที่คุณต้องการและแม้กระทั่งการทำลายล้างที่ยิ่งใหญ่ด้วยการจัดการที่ไม่ดี

แต่ถึงกระนั้นก็ถึงเวลาที่กระแสไฟฟ้ายังคงอยู่ในธรรมชาติ แต่ไม่ได้ช่วยคน สิ่งที่มีการเปลี่ยนแปลงตั้งแต่นั้น? ผู้คนเริ่มศึกษาปรากฏการณ์ทางกายภาพและคิดค้นเครื่องมือที่น่าสนใจซึ่ง ได้แก่ โดยทั่วไปทำให้เกิดการปฏิวัติก้าวกระโดดของอารยธรรมของเราซึ่งทำให้บุคคลสามารถรับพลังงานจากแหล่งพลังงานอื่นได้

เพื่อให้คนได้เรียนรู้ที่จะผลิตไฟฟ้าจากโลหะสามัญแม่เหล็กและการเคลื่อนไหวเชิงกลนั่นคือทั้งหมด เครื่องกำเนิดไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นมีความสามารถในการส่งผ่านข้อมูลพลังงานมหาศาลซึ่งคำนวณเป็นเมกะวัตต์ แต่เป็นที่น่าสนใจว่าหลักการของการทำงานของเครื่องเหล่านี้ไม่ซับซ้อนมากจนอาจเข้าใจได้แม้กระทั่งสำหรับวัยรุ่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสไฟฟ้าคืออะไร? ลองทำความเข้าใจคำถามนี้

ผลของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

พื้นฐานสำหรับการปรากฏตัวในตัวนำไฟฟ้ากระแสไฟฟ้าคือแรงดึงดูดทางไฟฟ้า - EMF สามารถเคลื่อนย้ายอนุภาคที่เคลื่อนที่ได้ซึ่งมีอยู่ในโลหะหลายชนิด แรงนี้จะปรากฏเฉพาะเมื่อตัวนำมีการเปลี่ยนแปลงความเข้มของสนามแม่เหล็ก ผลกระทบที่เรียกว่าการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า emf มากขึ้นอัตราการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามากขึ้น นั่นคือคุณสามารถย้ายตัวนำไฟฟ้าที่อยู่ใกล้ แม่เหล็กถาวร หรือมีอิทธิพลต่อสนามไฟฟ้าของแม่เหล็กไฟฟ้าด้วยสายถาวรโดยเปลี่ยนความแรงให้ผลจะเท่าเดิม - กระแสไฟฟ้าจะปรากฏในตัวนำ

เกี่ยวกับเรื่องนี้ในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่สิบเก้านักวิทยาศาสตร์ได้ทำงาน Oersted และ Faraday พวกเขายังค้นพบปรากฏการณ์ทางกายภาพนี้ด้วย ต่อมาบนพื้นฐานของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้ากำเนิดไฟฟ้าและมอเตอร์ไฟฟ้าถูกสร้างขึ้น ที่น่าสนใจเครื่องเหล่านี้สามารถแปลงเป็นกันเอง

วิธีการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า DC และ AC

เป็นที่ชัดเจนว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสไฟฟ้าเป็นเครื่องไฟฟ้าที่สร้างกระแสไฟฟ้า แต่ในความเป็นจริงมันเป็นตัวแปลงพลังงาน: ลมน้ำความร้อนอะไรใน EMF ซึ่งทำให้กระแสไฟฟ้าอยู่ในตัวนำแล้ว อุปกรณ์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าใด ๆ โดยทั่วไปไม่ได้แตกต่างในทางใดทางหนึ่งจากวงจรการดำเนินการปิดที่หมุนระหว่างขั้วของแม่เหล็กเช่นเดียวกับการทดลองครั้งแรกของนักวิทยาศาสตร์ เพียงอย่างเดียวคือขนาดของสนามแม่เหล็กที่ผลิตโดยแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพหรือถาวรมากขึ้น รูปทรงปิดมีรูปแบบของขดลวดหลายเลี้ยวซึ่งในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ทันสมัยไม่ได้เป็นอย่างใดอย่างหนึ่ง แต่อย่างน้อยสาม ทั้งหมดนี้จะทำเพื่อให้ได้มากเท่าที่เป็นไปได้ EMF

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับไฟฟ้ามาตรฐาน (หรือถาวร) ประกอบด้วย:

• เปลือกหอย ทำหน้าที่ของเฟรมภายในที่ยึดสเตียร์ไว้กับเสาของแม่เหล็กไฟฟ้า ในนั้นมีการสร้าง ตลับลูกปืนกลิ้งของ เพลาใบพัด มันทำจากโลหะนอกจากนี้ยังปกป้องการบรรจุภายในทั้งหมดของเครื่อง
• สเตเตอร์พร้อมขั้วแม่เหล็ก เมื่อมีการแก้ไขขดลวดของการกระตุ้นของฟลักซ์แม่เหล็ก ทำจากเหล็ก ferromagnetic
• โรเตอร์หรือสมอ เป็นส่วนที่เคลื่อนย้ายได้ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพลาซึ่งจะสร้างแรงภายนอกเข้าสู่การเคลื่อนที่แบบหมุน ขดลวดตัวเองกระตุ้นถูกวางไว้บนแกนหลักที่มีกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้น
• โหนดของการเปลี่ยน องค์ประกอบของการออกแบบนี้ทำหน้าที่ในการเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าจากเพลาหมุนของโรเตอร์ ประกอบด้วยแหวนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าซึ่งเชื่อมต่อกับตัวเก็บประจุกราไฟท์ได้อย่างเคลื่อนไหว

การสร้างกระแสไฟฟ้าตรง

ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ผลิตกระแสไฟฟ้าโดยตรงวงจรการหมุนจะหมุนในอวกาศที่มีความอิ่มตัวของแม่เหล็ก และในช่วงเวลาที่แน่นอนของการหมุนแต่ละครึ่งหนึ่งของเส้นตรงจะอยู่ใกล้กับขั้วหนึ่งหรืออีกขั้วหนึ่ง ค่าใช้จ่ายในตัวนำสำหรับการหมุนครึ่งเลี้ยวนี้ไปในทิศทางเดียว

เพื่อให้ได้อนุภาคออกมีกลไกในการกำจัดพลังงาน คุณลักษณะของมันคือครึ่งหนึ่งของขดลวด (เฟรม) เชื่อมต่อกับครึ่งหนึ่งเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า Semirings ไม่ได้ปิดด้วยกัน แต่จะยึดติดอยู่กับวัสดุที่เป็นฉนวน ในช่วงที่ส่วนใดส่วนหนึ่งของขดลวดเริ่มผ่านเสาบางรูปวงกลมจะปิดลงในวงจรไฟฟ้าโดยกลุ่มที่ติดต่อด้วยแปรง ปรากฎว่าในแต่ละเทอร์มินัลจะมีศักยภาพเพียงชนิดเดียวเท่านั้น

มันถูกต้องมากขึ้นที่จะเรียกพลังงานไม่คงที่ แต่ pulsating มีขั้วคงที่ จังหวะที่เกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่าฟลักซ์แม่เหล็กบนตัวนำในระหว่างการหมุนมีทั้งผลสูงสุดและต่ำสุด เพื่อให้สอดคล้องกับระลอกนี้จะมีการใช้ขดลวดหลายตัวบนโรเตอร์และตัวเก็บประจุที่มีประสิทธิภาพในการป้อนข้อมูลของวงจร เพื่อลดการสูญเสียของฟลักซ์แม่เหล็กช่องว่างระหว่างชุดเกราะและสเตเตอร์จะลดลง

วงจรกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ

เมื่อส่วนที่เคลื่อนไหวของอุปกรณ์กำเนิดกระแสไฟฟ้าหมุนเวียน EMF จะเกิดขึ้นในตัวนำของเฟรมเช่นเดียวกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง แต่คุณลักษณะเล็ก ๆ - เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับของอุปกรณ์โหนดตัวเก็บรวบรวมมีอีก ในนั้นขาแต่ละตัวจะเชื่อมต่อกับตัวนำไฟฟ้า

หลักการของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับมีดังต่อไปนี้: เมื่อครึ่งคดเคี้ยวผ่านใกล้เสาหนึ่ง (อีกอันหนึ่งซึ่งอยู่ใกล้เสาตรงข้าม) กระแสไฟฟ้าจะหมุนเวียนไปในทิศทางหนึ่งจากค่าต่ำสุดไปจนถึงสูงสุดและกลับเป็นศูนย์อีกครั้ง ทันทีที่ขดลวดเปลี่ยนตำแหน่งเมื่อเทียบกับเสากระแสเริ่มเคลื่อนไหวในทิศทางตรงกันข้ามกับความสม่ำเสมอเดียวกัน

เมื่อสัญญาณเข้าของวงจรจะได้รูปคลื่นในรูปของไซน์ไซด์ที่มีความถี่ครึ่งคลื่นที่สอดคล้องกับระยะเวลาการหมุนของเพลาโรเตอร์ เพื่อให้ได้สัญญาณที่มีเสถียรภาพที่เอาต์พุตซึ่งความถี่ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับจะคงที่ระยะเวลาการหมุนของชิ้นส่วนเชิงกลต้องไม่เปลี่ยนแปลง

กำเนิดแม่เหล็ก ชนิดก๊าซ

การก่อสร้างของเครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้าในปัจจุบันที่พลาสมาของเหลวหรือแก๊สเป็นสื่อนำไฟฟ้าแทนที่จะเป็นโครงโลหะเป็นตัวชาร์จประจุเรียกว่า MHD generators สารภายใต้ความกดดันจะถูกขับเคลื่อนในสนามแรงแม่เหล็ก ภายใต้อิทธิพลของการเหนี่ยวนำ EMF เดียวกันอนุภาคที่มีประจุจะได้รับการเคลื่อนไหวตามทิศทางทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า ความสำคัญของกระแสเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเร็วของการไหลผ่านของฟลักซ์แม่เหล็กและยังเป็นพลังงาน

เครื่องกำเนิดไฟฟ้า MHD มีวิธีการออกแบบที่เรียบง่าย - ไม่มีกลไกในการหมุนโรเตอร์ อุปกรณ์ไฟฟ้าดังกล่าวมีความสามารถในการส่งมอบพลังงานจำนวนมากในช่วงเวลาสั้น ๆ ใช้เป็นอุปกรณ์สำรองข้อมูลและในสถานการณ์ฉุกเฉิน ค่าสัมประสิทธิ์การพิจารณาประสิทธิภาพ (ประโยชน์) ของเครื่องเหล่านี้สูงกว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับสลับไฟฟ้ากระแสตรง

มีประเภทของ alternators เช่น:

• เครื่องจะซิงโครนัส
• เครื่องไม่ตรงกัน

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสมีความสัมพันธ์ทางกายภาพที่เข้มงวดระหว่างการหมุนของโรเตอร์และความถี่ที่สร้างขึ้นของกระแสไฟฟ้า ในระบบดังกล่าวโรเตอร์คือแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งประกอบจากแกนขั้วและขดลวดที่น่าตื่นเต้น หลังได้รับการป้อนจากแหล่งจ่ายไฟ DC ผ่านแปรงและหน้าสัมผัสแหวน สเตเตอร์เป็นขดลวดที่เชื่อมต่อกันโดยใช้หลักการดาวฤกษ์ที่มีจุดร่วมกันคือศูนย์ พวกเขาเหนี่ยวนำ EMF แล้วผลิตกระแสไฟฟ้า

เพลาโรเตอร์ถูกขับเคลื่อนโดยแรงภายนอกซึ่งโดยทั่วไปจะเป็นกังหันซึ่งมีความถี่ในการเคลื่อนที่ตรงกันและคงที่ วงจรไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดังกล่าวเป็นวงจรสามเฟสที่มีความถี่ในปัจจุบันในสายที่แยกจากกันโดยมีเฟส 120 องศาเทียบกับสายอื่น ๆ เพื่อให้ได้ไซน์ไซด์ที่ถูกต้องทิศทางของฟลักซ์แม่เหล็กในลูเมนระหว่างสเตเตอร์และส่วนโรเตอร์ถูกกำหนดโดยโครงสร้างของหลัง

ความตื่นเต้นของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับจะเกิดขึ้นได้ 2 วิธีคือ

1. ติดต่อ
2. Contactless

ในวงจรกระตุ้นการสัมผัสไฟฟ้าจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอื่น ๆ จะถูกจ่ายให้กับขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าผ่านคู่แปรง เครื่องกำเนิดไฟฟ้านี้สามารถใช้ร่วมกับเพลาหลัก ตามกฎมีอำนาจน้อย แต่เพียงพอที่จะสร้างสนามแม่เหล็กแรง

หลักการที่ไม่ใช่การสัมผัสแสดงให้เห็นว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสบนเพลามีขดลวดสามเฟสเพิ่มเติมซึ่ง EMF ถูกกระตุ้นให้หมุนและเกิดกระแสไฟฟ้าขึ้น มันผ่านวงจรแก้ไขไปยังขดลวดกระตุ้นของโรเตอร์ โครงสร้างไม่มีที่ติดต่อที่สามารถเคลื่อนย้ายได้ในระบบนี้ซึ่งช่วยลดความยุ่งยากของระบบทำให้มั่นใจได้ยิ่งขึ้น

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัส

มีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัส อุปกรณ์แตกต่างจากซิงโครนัสอย่างใดอย่างหนึ่ง ไม่มีการพึ่งพา EMF ที่แน่นอนกับความถี่ที่หมุนเพลาใบพัด มีสิ่งเช่น "slip S" ซึ่งบ่งบอกถึงความแตกต่างของอิทธิพลนี้ ขนาดของใบคำนวณจากการคำนวณดังนั้นการคิดผิดปกติในขั้นตอนเกี่ยวกับระบบไฟฟ้าในมอเตอร์อะซิงโครนัสจึงไม่ถูกต้อง

ถ้าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่ทำงานให้โหลดกระแสที่ไหลอยู่ในขดลวดจะสร้างฟลักซ์แม่เหล็กที่ป้องกันไม่ให้โรเตอร์หมุนไปที่ความถี่ที่ระบุ รูปแบบนี้ลื่นซึ่งตามธรรมชาติมีผลต่อการผลิต EMF

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบ asynchronous สมัยใหม่ของชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่มีสามแบบ:

1. โรเตอร์โรลเลอร์
2. โรเตอร์หมุนวนสั้น
3. เฟสโรเตอร์

เครื่องดังกล่าวสามารถมีการกระตุ้นด้วยตัวเองและอิสระ โครงการแรกเกิดขึ้นจากการรวมตัวเก็บประจุและตัวแปลงสารกึ่งตัวนำไว้ในขดลวด แรงกระตุ้นของประเภทอิสระจะถูกสร้างโดยแหล่งกระแสสลับเพิ่มเติม

รูปแบบของการสลับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

แหล่งจ่ายไฟที่มีประสิทธิภาพทั้งหมดของ สาย ไฟผลิตกระแสไฟฟ้าสามเฟส พวกเขามีสามขดลวดที่กระแสสลับจะเกิดขึ้นกับระยะเลื่อนจากกันและกันโดย 1/3 ของระยะเวลา ถ้าเราพิจารณาการคดเคี้ยวแต่ละครั้งของแหล่งจ่ายไฟดังกล่าวเราจะได้รับกระแสสลับแบบเฟสเดียวที่จะเข้าสู่ไลน์ แรงดันของหมื่นโวลต์สามารถสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้ 220 V ผู้บริโภคได้รับจากหม้อแปลงกระจาย

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับใด ๆ ที่อุปกรณ์ม้วนเป็นมาตรฐาน แต่การเชื่อมต่อกับโหลดมีสองประเภท:

• ดาว;
• สามเหลี่ยม.

หลักการของการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับขับเคลื่อนโดยดาวหมายถึงการรวมกันของสายทั้งหมด (ศูนย์) เป็นหนึ่งซึ่งไปจากโหลดกลับไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้า นี่คือสาเหตุที่สัญญาณ (กระแสไฟฟ้า) ถูกส่งผ่านสายลวดคดเคี้ยวเอาท์พุท (เส้น) ซึ่งเรียกว่าเฟส ในทางปฏิบัติจะสะดวกมากเพราะคุณไม่จำเป็นต้องดึงสายเพิ่มอีก 3 สายเพื่อเชื่อมต่อผู้บริโภค แรงดันไฟฟ้าระหว่างสายไฟกับสายและสายไฟกลางจะแตกต่างกัน

โดยการเชื่อมต่อขดลวดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากับรูปสามเหลี่ยมที่พวกเขาจะเชื่อมต่อกับแต่ละอื่น ๆ ติดต่อกันในวงจร จากจุดเชื่อมต่อของพวกเขาเส้นจะวาดให้กับผู้บริโภค จากนั้นไม่จำเป็นต้องใช้สายศูนย์และแรงดันไฟฟ้าในแต่ละบรรทัดจะเหมือนกันโดยไม่คำนึงถึงภาระ

ข้อได้เปรียบของกระแสสามเฟสก่อนกระแสเฟสเดียวคือระลอกขนาดเล็กเมื่อยืดตัว สิ่งนี้มีผลดีต่อแหล่งจ่ายไฟโดยเฉพาะมอเตอร์กระแสตรง นอกจากนี้กระแสสามเฟสสร้างการไหลเวียนของสนามแม่เหล็กที่สามารถขับเคลื่อนมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีประสิทธิภาพได้

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงและกระแสตรง

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงมีขนาดและน้ำหนักน้อยกว่าเครื่อง AC มีการออกแบบที่ซับซ้อนกว่าหลังพวกเขายังคงใช้ในหลายอุตสาหกรรม

การกระจายหลักที่พวกเขาได้รับเป็นไดรฟ์ความเร็วสูงในเครื่องจักรที่ต้องการควบคุมความเร็วเช่นในเครื่องจักรโลหะเครื่องยกเหมืองแร่โรงงานรีด ในการขนส่งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดังกล่าวติดตั้งอยู่บนหัวรถจักรดีเซลเรือหลายลำ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าลมหลายรุ่นถูกประกอบขึ้นบนพื้นฐานของแหล่งแรงดันไฟฟ้าคงที่

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงเพื่อวัตถุประสงค์พิเศษถูกนำมาใช้ในการเชื่อมเพื่อกระตุ้นการหมุนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าประเภทซิงโครนัสเป็นเครื่องขยายสัญญาณกระแสตรงเพื่อจัดหาโรงงานไฟฟ้าและไฟฟ้า

วัตถุประสงค์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับคือการผลิตไฟฟ้าในระดับอุตสาหกรรม พลังงานชนิดนี้มอบให้แก่มนุษย์ Nikola Tesla เหตุใดจึงมีการใช้กระแสไฟฟ้าย้อนกลับแบบขั้วกระแสตรงไม่ใช่แบบถาวร เนื่องจากการส่งผ่านแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงมีการสูญเสียขนาดใหญ่ในสายไฟ และอีกต่อไปสายที่สูงกว่าการสูญเสีย แรงดันไฟฟ้าแบบแปรผันสามารถขนส่งได้ในระยะทางไกลด้วยต้นทุนที่ต่ำกว่ามาก นอกจากนี้ยังสามารถเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าสลับ (ลดและเพิ่มแรงดันไฟฟ้าได้) ซึ่งกำเนิดไฟฟ้า 220 โวลต์

ข้อสรุป

มนุษย์ไม่รู้จักธรรมชาติของสนามแม่เหล็กซึ่งซึมซับทุกสิ่งรอบตัว และพลังงานไฟฟ้าเป็นเพียงส่วนเล็ก ๆ ของความลับที่เปิดกว้างของจักรวาล เครื่องที่เราเรียกว่าเครื่องกำเนิดพลังงานเป็นสิ่งที่ง่ายมาก แต่สิ่งที่พวกเขาสามารถให้เราเป็นที่น่าอัศจรรย์ แต่ความมหัศจรรย์ที่แท้จริงไม่ได้อยู่ในเทคโนโลยี แต่ในความคิดของมนุษย์ที่สามารถเจาะเข้าไปในอ่างเก็บน้ำที่ไม่รู้จักเหน็ดเหนื่อยของไอเดียที่รั่วไหลออกไปในอวกาศ!