Elektrimasinat võib defineerida kui seadet, mis muudab elektrienergia mehaaniliseks energiaks või mehaanilise energia elektrienergiaks. An elektrigeneraator võib määratleda kui elektrimasinat, mis muudab mehaanilise energia elektrienergiaks. Elektrigeneraator koosneb tavaliselt kahest osast staatorist ja rootorist. Elektrigeneraatoreid on mitmesuguseid, näiteks alalisvoolugeneraatorid, vahelduvvoolugeneraatorid, sõidukigeneraatorid, inimtoidul töötavad elektrigeneraatorid jne. Selles artiklis arutleme sünkroongeneraatori tööpõhimõtte üle.
Sünkroongeneraator
Elektrimasina pöörlevat ja statsionaarset osa võib nimetada vastavalt rootoriks ja staatoriks. Elektrimasinate rootor või staator toimib energiat tootva komponendina ja seda nimetatakse armatuuriks. Pakkumiseks kasutatakse staatorile või rootorile paigaldatud elektromagnetid või püsimagnetid magnetväli elektrimasina kohta. Generaatorit, milles ergutusvälja tekitamiseks kasutatakse mähise asemel püsimagnetit, nimetatakse püsimagnetiga sünkroongeneraatoriks või nimetatakse seda lihtsalt sünkroongeneraatoriks.
Sünkroongeneraatori ehitus
Üldiselt koosneb sünkroongeneraator kahest osast rootorist ja staatorist. Rootori osa koosneb välipostidest ja staatori osa koosneb armatuuri juhtmetest. Väljapooluste pöörlemine ankurjuhtide juuresolekul indutseerib vahelduvpinge mille tulemuseks on elektrienergia tootmine.
Sünkroongeneraatori ehitus
Väljapooluste kiirus on sünkroonne ja selle annab
Kus tähistab „f” vahelduvvoolu sagedust ja „P” pooluste arvu.
Sünkroongeneraatori tööpõhimõte
Sünkroongeneraatori tööpõhimõte on elektromagnetiline induktsioon. Kui voo ja juhtide vahel väljub suhteline liikumine, indutseeritakse juhtides emf. Sünkroongeneraatori tööpõhimõtte mõistmiseks arvestagem nende vahel kahte vastupidist magnetpoolust - ristkülikukujuline mähis või pööre asetatakse vastavalt allpool toodud joonisele.
Ristkülikukujuline juht on paigutatud kahe vastassuunalise magnetpooluse vahele
Kui ristkülikukujuline pööre pöörleb päripäeva telje a-b vastu, nagu on näidatud alloleval joonisel, siis pärast 90-kraadise pöörde lõpetamist tulevad juhi küljed AB ja CD vastavalt S-pooluse ja N-pooluse ette. Seega võime nüüd öelda, et juhi tangentsiaalne liikumine on risti magnetvoo joontega põhjast lõunapoolusele.
Juhi pöörlemissuund risti magnetvooluga
Niisiis, siin on juhi poolt voolu lõikamise kiirus maksimaalne ja indutseerib juhis voolu, indutseeritud voolu suuna saab määrata, kasutades Flemingi parema käe reegel . Seega võime öelda, et vool läheb A-st B-ni ja C-st D-ni. Kui juhti pööratakse päripäeva veel 90 kraadi, siis jõuab see vertikaalsesse asendisse, nagu on näidatud alloleval joonisel.
Juhi pöörlemissuund magnetvooluga paralleelselt
Nüüd on juhi ja magnetvoo joonte asend üksteisega paralleelne ning seega ei riku voog ja juhis ei indutseerita voolu. Siis kui juht pöörleb päripäeva veel 90 kraadi, siis ristkülikukujuline pööre jõuab horisontaalsesse asendisse, nagu on näidatud alloleval joonisel. Sellised, et juhid AB ja CD asuvad vastavalt N-pooluse ja S-pooluse all. Rakendades Flemingi parema käe reeglit, indutseerib vool juhis AB punktist B punktini A ja vool CD juhtides punktist D punktini C.
Niisiis, voolu suunda saab näidata kui A - D - C - B ja voolu suund eelmise ristkülikukujulise pöörde horisontaalasendis on A - B - C - D. Kui pööret pööratakse uuesti vertikaalse positsiooni suunas, siis indutseeritud vool väheneb taas nullini. Seega jõuab ristkülikukujulise pöörde ühe täieliku pöörde korral vool dirigendis maksimaalseks ja väheneb nullini ning seejärel vastassuunas maksimaalseks ja jälle nullini. Seega tekitab ristkülikukujulise pöörde üks täielik revolutsioon ühe täissiinuse juhis indutseeritud vool mida võib nimetada vahelduvvoolu tekitamiseks, pöörates pööret magnetvälja sees.
Kui nüüd mõelda praktilisele sünkroongeneraatorile, siis pöörlevad välimagnetid statsionaarsete ankurjuhtmete vahel. Sünkroongeneraatori rootori ja võlli või turbiini labad on omavahel mehaaniliselt ühendatud ja pöörlevad sünkroonsel kiirusel. Seega magnetvoog lõikamisel tekib indutseeritud emf, mis põhjustab voolu voolu armatuuri juhtmetes. Seega voolab iga mähise jaoks vool esimese poolperioodi jooksul ühes suunas ja teises pooles tsükli teises suunas ajavahega 120 kraadi (kui nad nihkuvad 120 kraadi võrra). Seega saab sünkroongeneraatori väljundvõimsust näidata joonisel allpool.
Kas soovite rohkem teada saada sünkroongeneraatoritest ja kas olete huvitatud disainimisest elektroonika projektid ? Jagage julgelt oma seisukohti, ideid, ettepanekuid, päringuid ja kommentaare allpool olevas kommentaaride jaotises.
