Máy phát điện xoay chiều là thiết bị biến đổi cơ năng thành năng lượng điện xoay chiều để sử dụng phù hợp. Dựa trên loại nguồn điện đầu vào, có hai loại máy phát điện - máy phát điện xoay chiều và Máy phát điện một chiều . Vòng trượt được sử dụng trong máy phát điện xoay chiều để tạo ra dòng điện xoay chiều, trong khi dòng điện một chiều được sử dụng trong máy phát điện một chiều. Máy phát điện xoay chiều được sử dụng trong các nhà máy điện, xe máy điện, thuyền buồm, xe đạp, v.v.Đầu vào của máy phát điện xoay chiều thường là năng lượng cơ học được cung cấp bởi tua bin hơi nước và khí đốt & động cơ đốt trong. Máy phát điện xoay chiều rất hữu ích trong các tuabin gió, nhà máy thủy điện nhỏ hoặc trong việc giảm dòng khí có áp suất cao hơn thành áp suất thấp hơn.
Máy phát điện xoay chiều là gì?
Định nghĩa: Máy phát điện xoay chiều là một loại máy biến đổi năng lượng cơ học thành năng lượng điện dưới dạng emf thay thế. Một máy phát điện xoay chiều đơn giản hoạt động dựa trên nguyên tắc của Định luật cảm ứng điện từ Faraday. Nó có một cuộn dây quay trong từ trường.
Nguyên tắc làm việc
Nguyên lý làm việc của máy phát điện xoay chiều là, chúng thường được gọi là máy phát điện thay thế hoạt động theo nguyên tắc của Định luật Faraday về Cảm ứng điện từ . Chuyển động của một vật dẫn trong từ trường đều làm thay đổi từ thông liên kết với cuộn dây, do đó tạo ra một emf.
Máy phát điện xoay chiều đơn giản
Các các bộ phận của máy phát điện xoay chiều bao gồm một cuộn dây, vòng trượt, bàn chải và một từ trường mạnh là các thành phần chính của nó.
Hoạt động của máy phát điện xoay chiều
Cuộn dây được quay trong từ trường để tạo ra từ trường mạnh. Khi cuộn dây ở một phía di chuyển lên trong từ trường, một emf được cảm ứng theo một hướng. Khi tiếp tục quay của cuộn dây và mặt này của cuộn dây di chuyển xuống và mặt khác của cuộn dây chuyển động lên, một emf được cảm ứng theo hướng ngược lại. Quy tắc bên phải của Fleming được sử dụng để xác định hướng của emf cảm ứng. Quá trình này lặp lại trong mỗi chu kỳ và emf được tạo ra là loại xen kẽ.
Các vị trí khác nhau của cuộn dây
Đầu ra của máy phát điện xoay chiều được biểu diễn ở trên bằng đồ thị.
- A - Khi cuộn dây ở 0 độ, cuộn dây chuyển động song song với phương của từ trường và do đó không gây ra cảm ứng.
- B - Khi cuộn dây ở góc 90 độ, cuộn dây chuyển động với tốc độ 90˚ trong từ trường và do đó cảm ứng cực đại.
- C - Khi cuộn dây ở góc 180 độ, cuộn dây lại chuyển động song song với từ trường và do đó không gây ra cảm ứng.
- D - Khi cuộn dây ở 270 độ, cuộn dây lại chuyển động 90˚ ra từ trường và do đó cảm ứng cực đại. Ở đây, emf cảm ứng ngược lại với B.
- A - Khi cuộn dây ở góc 360 độ, cuộn dây đã hoàn thành một vòng quay và nó chuyển động song song với từ trường và cảm ứng bằng không emf.
Xét một cuộn dây có dạng hình chữ nhật có các vòng quay ‘N’ quay trong từ trường đều ‘B’ với vận tốc góc ‘ω’. Góc giữa từ trường ‘B’ và pháp tuyến đối với cuộn dây tại bất kỳ thời điểm nào ‘t’ được cho bởi, θ = ωt.
Ở vị trí này, từ thông vuông góc với mặt phẳng của cuộn dây và được cho bởi B Cos ωt.
Từ thông liên kết với một cuộn dây gồm N vòng là ɸ = B Cos ωt A, trong đó A là diện tích của cuộn dây.
Emf cảm ứng trong cuộn dây được cho bởi Định luật cảm ứng điện từ của Faraday, là
ε = - dØ / dt
= - d (NBA Cos ωt) / dt
ε = NBA ω | sin ωt —— (i)
Khi cuộn dây quay qua 90˚, giá trị của sin trở thành 1 và emf cảm ứng sẽ cực đại, phương trình trên (i) giảm xuống,
ε0 = N Bm A ω = N Bm A 2πf ——- (ii)
Trong đó Bm đề cập đến mật độ thông lượng tối đa trong Wb / m2
'A' là diện tích của cuộn dây tính bằng m2
‘F’ = tần số quay của cuộn dây tính bằng vòng / giây.
Thay thế (ii) trong (i),
ε = ε0 sin ωt
Dòng điện xoay chiều cảm ứng được cho bởi, I = ε / R = ε0 sin ωt / R
Xây dựng máy phát điện xoay chiều
Máy phát điện xoay chiều đơn giản có hai bộ phận chính - Rotor và Stator. Rôto là thành phần quay và phần đứng yên của máy là stato.
Stator
Stato là thành phần đứng yên có tác dụng giữ cuộn dây phần ứng. Mục đích của cuộn dây phần ứng là mang dòng điện đến tải và tải có thể là bất kỳ thiết bị bên ngoài nào tiêu thụ công suất điện. Nó bao gồm ba phần chính:
- Khung Stator - Nó là một khung bên ngoài được sử dụng để giữ lõi stato cũng như các cuộn dây phần ứng.
- Stator Core - Nó được dát mỏng bằng thép hoặc sắt để giảm tổn thất dòng điện xoáy. Các rãnh được làm ở phần bên trong của lõi để giữ các cuộn dây phần ứng.
- Cuộn dây phần ứng - Cuộn dây phần ứng được quấn trên các khe của lõi phần ứng.
Rotor
Rôto là bộ phận quay của máy phát điện xoay chiều. Nó bao gồm các cuộn dây từ trường. Nguồn điện một chiều được sử dụng để từ hóa các cực từ. Mỗi đầu của cuộn dây từ trường được gắn với các vòng trượt. Sự kết hợp này được kết nối với một trục chung mà rôto quay. Hai loại rôto là rôto cực nổi và rôto cực hình trụ.
Rotor cực nóng
Loại rôto cực nổi được thể hiện trong hình bên dưới. Trong loại rôto này, có thể quan sát được số lượng cực được chiếu, được gọi là cực nổi với chân đế của chúng được ghim vào rôto. Chúng được sử dụng trong các ứng dụng tốc độ thấp và trung bình.
Rotor cực nóng
Rotor cực hình trụ
Rotor loại hình trụ bao gồm một hình trụ không gợn sóng và chắc chắn với các rãnh được bố trí trên bề mặt bên ngoài của hình trụ. Nó được sử dụng trong các ứng dụng tốc độ cao. Sơ đồ của rôto cực hình trụ được hiển thị dưới đây.
Rotor hình trụ
Các loại máy phát điện xoay chiều
Máy phát điện xoay chiều có hai loại. họ đang
Máy phát điện không đồng bộ
Máy phát điện không đồng bộ còn được gọi là máy phát điện cảm ứng. Trong loại máy phát điện này, sự trượt giúp rôto quay. Rotor luôn cố gắng để phù hợp với tốc độ đồng bộ của stator nhưng không thành công. Nếu rôto phù hợp với tốc độ đồng bộ của stato, vận tốc tương đối sẽ trở thành 0 và do đó rôto không chịu mômen. Chúng thích hợp để chạy các tuabin gió.
Máy phát điện đồng bộ
Máy phát điện đồng bộ là loại máy phát điện xoay chiều quay với tốc độ đồng bộ. Nó hoạt động dựa trên nguyên tắc của định luật Faraday về cảm ứng điện từ - một emf được cảm ứng khi một cuộn dây quay trong một từ trường đều. Chúng chủ yếu được sử dụng trong các nhà máy điện để tạo ra điện áp cao.
Các ứng dụng
Các ứng dụng của máy phát điện xoay chiều chủ yếu bao gồm sản xuất điện từ các cối xay gió, đập thủy điện, và nhiều hơn nữa.
Câu hỏi thường gặp
1). Sự khác nhau giữa máy phát điện xoay chiều và máy phát điện một chiều?
Trong máy phát điện xoay chiều, dòng điện đổi chiều tuần hoàn để trở thành dòng điện xoay chiều. Trong máy phát điện một chiều, dòng điện chạy theo một hướng.
2). Máy phát điện trên ô tô có AC hay DC?
Chủ yếu, dòng điện xoay chiều được tạo ra trong phần ứng quay và sử dụng cổ góp và chổi than để chuyển đổi thành điện một chiều.
3). Máy phát điện xoay chiều hoạt động dựa trên nguyên tắc nào?
Nó hoạt động trên nguyên lý của Định luật Faraday về Cảm ứng Điện từ.
4). Kể tên các loại Máy phát điện xoay chiều.
Máy phát điện xoay chiều đồng bộ và không đồng bộ
5). Pin là AC hay DC?
Pin là dòng điện một chiều vì chúng chỉ dẫn dòng điện theo một hướng.
Trong bài viết này, chúng tôi đã thảo luận về AC máy phát điện và nguyên lý hoạt động của nó . Người đọc có thể hiểu rõ hơn về Máy phát điện xoay chiều, các loại, cấu tạo và ứng dụng. Đây là một câu hỏi cho bạn, chức năng của máy phát điện xoay chiều là gì?
