เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับคืออะไร: หลักการก่อสร้างและการทำงาน

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับเป็นอุปกรณ์ที่แปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้าสลับเพื่อการใช้งานที่เหมาะสม ขึ้นอยู่กับประเภทของการป้อนพลังงานเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีสองประเภทคือเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับและ เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง . แหวนสลิปใช้ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับเพื่อผลิตกระแสสลับในขณะที่กระแสตรงใช้ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับใช้ในโรงไฟฟ้าสกูตเตอร์ไฟฟ้าเรือใบจักรยานและอื่น ๆอินพุตไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับมักเป็นพลังงานกลซึ่งจัดหาโดยกังหันไอน้ำและก๊าซและเครื่องยนต์สันดาปภายใน เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับมีประโยชน์ในกังหันลมโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กหรือในการลดกระแสก๊าซที่มีความดันสูงขึ้นเป็นความดันต่ำ

AC Generator คืออะไร?

คำจำกัดความ: เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับเป็นเครื่องที่แปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้าในรูปของแรงเคลื่อนไฟฟ้าทางเลือก เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับแบบธรรมดาทำงานบนหลักการของกฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์ มีขดลวดที่หมุนในสนามแม่เหล็ก

หลักการทำงาน

หลักการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ คือสิ่งเหล่านี้มักเรียกกันทั่วไปว่าอัลเทอร์เนเตอร์ซึ่งทำงานบนหลักการของกฎของฟาราเดย์ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า . การเคลื่อนที่ของตัวนำในสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอจะเปลี่ยนฟลักซ์แม่เหล็กที่เชื่อมกับขดลวดจึงทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้า

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับอย่างง่าย

ชิ้นส่วนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ ประกอบด้วยขดลวดแหวนสลิปแปรงและสนามแม่เหล็กแรงสูงเป็นส่วนประกอบหลัก

การทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ

ขดลวดถูกหมุนในสนามแม่เหล็กเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่ง เมื่อขดลวดด้านหนึ่งเคลื่อนที่ขึ้นผ่านสนามแม่เหล็กแรงเคลื่อนไฟฟ้าจะถูกเหนี่ยวนำไปในทิศทางเดียว เมื่อการหมุนของขดลวดดำเนินไปเรื่อย ๆ และด้านนี้ของขดลวดเคลื่อนที่ลงและอีกด้านหนึ่งของขดลวดเคลื่อนที่ขึ้นแรงเคลื่อนไฟฟ้าจะถูกเหนี่ยวนำในทิศทางย้อนกลับ กฎมือขวาของเฟลมมิ่งใช้เพื่อกำหนดทิศทางของแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำ กระบวนการนี้จะทำซ้ำทุกรอบและแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเป็นประเภทสลับกัน

ตำแหน่งที่แตกต่างกันของขดลวด

ผลลัพธ์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับแสดงไว้ด้านบนด้วยกราฟ

• A - เมื่อขดลวดอยู่ที่ 0 องศาขดลวดจะเคลื่อนที่ขนานกับทิศทางของสนามแม่เหล็กและด้วยเหตุนี้จึงไม่เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้า
• B - เมื่อขดลวดอยู่ที่ 90 องศาขดลวดจะเคลื่อนที่ที่90˚ไปยังสนามแม่เหล็กและด้วยเหตุนี้จึงทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าสูงสุด
• C - เมื่อขดลวดอยู่ที่ 180 องศาขดลวดจะเคลื่อนที่ขนานกับสนามแม่เหล็กอีกครั้งและด้วยเหตุนี้จึงไม่เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้า
• D - เมื่อขดลวดอยู่ที่ 270 องศาขดลวดจะเคลื่อนที่อีกครั้งที่90˚ไปยังสนามแม่เหล็กและด้วยเหตุนี้จึงทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าสูงสุด ที่นี่แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำจะตรงข้ามกับ B
• A - เมื่อขดลวดอยู่ที่ 360 องศาขดลวดจะหมุนหนึ่งรอบเสร็จสิ้นและเคลื่อนที่ขนานกับสนามแม่เหล็กและทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเป็นศูนย์

พิจารณาขดลวดที่มีรูปทรงสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่มีการหมุน 'N' ซึ่งหมุนในสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ 'B' ของความเร็วเชิงมุม 'ω' มุมระหว่างสนามแม่เหล็ก 'B' และปกติกับขดลวดเมื่อใดก็ตามที่ 't' กำหนดโดย θ = ωt.

ในตำแหน่งนี้ฟลักซ์แม่เหล็กจะตั้งฉากกับระนาบของขดลวดและกำหนดโดย B Cos ωt

ฟลักซ์แม่เหล็กที่เชื่อมกับขดลวด N รอบคือɸ = B Cos ωt A โดยที่ A คือพื้นที่ของขดลวด

แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำในขดลวดนั้นกำหนดโดยกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์ซึ่งก็คือ

ε = - dØ / dt

= - d (NBA Cos ωt) / dt

ε = NBA ω | บาปωt —— (ฉัน)

เมื่อขดลวดหมุนผ่าน90˚ค่าของไซน์จะกลายเป็น 1 และแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำจะสูงสุดสมการด้านบน (i) จะลดเป็น

ε0 = N Bm A ω = N Bm A 2πf ——- (ii)

โดย Bm หมายถึงความหนาแน่นของฟลักซ์สูงสุดใน Wb / ตร.ม.

'A' หมายถึงพื้นที่ของขดลวดเป็นm²

‘f’ = ความถี่ของการหมุนของขดลวดในรอบ / วินาที

แทนที่ (ii) ใน (i),

ε = ε0บาปωt

กระแสสลับที่เหนี่ยวนำจะได้รับจาก ฉัน = ε / R = ε0บาปωt / R

การก่อสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับแบบธรรมดามีสองส่วนหลักคือโรเตอร์และสเตเตอร์ โรเตอร์เป็นส่วนประกอบที่หมุนได้และส่วนที่อยู่กับที่ของเครื่องคือสเตเตอร์

สเตเตอร์

สเตเตอร์เป็นส่วนประกอบที่อยู่กับที่ซึ่งยึดขดลวดกระดองได้อย่างมีประสิทธิภาพ วัตถุประสงค์ของการม้วนกระดองคือการส่งกระแสไปยังโหลดและโหลดอาจเป็นอุปกรณ์ภายนอกใด ๆ ที่ใช้พลังงานไฟฟ้า ประกอบด้วยสามส่วนหลัก:

• กรอบสเตเตอร์ - เป็นกรอบด้านนอกที่ใช้สำหรับยึดแกนสเตเตอร์และขดลวดกระดอง
• แกนสเตเตอร์ - เคลือบด้วยเหล็กหรือเหล็กเพื่อลดการสูญเสียกระแสวน สล็อตถูกสร้างขึ้นที่ส่วนภายในของแกนเพื่อยึดขดลวดกระดอง
• ขดลวดกระดอง - ขดลวดกระดองเป็นแผลที่ช่องของแกนกระดอง

โรเตอร์

โรเตอร์เป็นส่วนที่หมุนได้ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ ประกอบด้วยขดลวดสนามแม่เหล็ก แหล่งจ่ายไฟ DC ใช้เพื่อดึงดูดขั้วแม่เหล็ก ปลายขดลวดสนามแม่เหล็กแต่ละด้านติดกับสลิปริง ชุดค่าผสมนี้เชื่อมต่อกับเพลาทั่วไปที่โรเตอร์หมุน โรเตอร์สองประเภทคือโรเตอร์เสาเด่นและโรเตอร์ขั้วทรงกระบอก

ใบพัดเสาเด่น

ประเภทของโรเตอร์แบบเสาเด่นแสดงในรูปด้านล่าง ในโรเตอร์ประเภทนี้สามารถสังเกตจำนวนเสาที่คาดการณ์ไว้หรือที่เรียกว่าเสาเด่นที่ฐานของมันถูกตรึงไว้กับโรเตอร์ ใช้ในงานความเร็วต่ำและปานกลาง

ใบพัดเสาเด่น

โรเตอร์เสาทรงกระบอก

ใบพัดประเภททรงกระบอกประกอบด้วยกระบอกสูบที่ไม่เปราะและแข็งแรงโดยมีช่องที่จัดเรียงอยู่บนพื้นผิวด้านนอกของกระบอกสูบ ใช้ในงานความเร็วสูง แผนภาพของโรเตอร์ขั้วทรงกระบอกแสดงไว้ด้านล่าง

โรเตอร์ทรงกระบอก

ประเภทของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับมีสองประเภท พวกเขาคือ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัส

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสเรียกอีกอย่างว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าประเภทนี้สลิปช่วยให้โรเตอร์หมุน โรเตอร์พยายามจับคู่ความเร็วซิงโครนัสของสเตเตอร์เสมอ แต่ล้มเหลว หากโรเตอร์ตรงกับความเร็วซิงโครนัสของสเตเตอร์ความเร็วสัมพัทธ์จะกลายเป็นศูนย์และด้วยเหตุนี้โรเตอร์จึงไม่มีแรงบิด เหมาะที่จะใช้กังหันลม

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัส

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับชนิดหนึ่งที่หมุนด้วยความเร็วซิงโครนัส ทำงานบนหลักการของกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์ - แรงเคลื่อนไฟฟ้าเกิดขึ้นเมื่อขดลวดหมุนที่สนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ ส่วนใหญ่จะใช้ในโรงไฟฟ้าเพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้าสูง

การใช้งาน

การใช้งานเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ ส่วนใหญ่รวมถึงการผลิตพลังงานจากกังหันลมเขื่อนไฟฟ้าพลังน้ำและอื่น ๆ อีกมากมาย

คำถามที่พบบ่อย

1). อะไรคือความแตกต่างระหว่างเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับและเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง?

ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับกระแสไฟฟ้าจะกลับทิศทางเป็นระยะ ๆ จนกลายเป็นกระแสสลับ ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงกระแสไฟฟ้าจะไหลไปในทิศทางเดียว

2). เครื่องกำเนิดไฟฟ้าในรถยนต์มี AC หรือ DC หรือไม่?

โดยพื้นฐานแล้วกระแสไฟฟ้ากระแสสลับจะถูกสร้างขึ้นในกระดองหมุนและใช้สับเปลี่ยนและแปรงเพื่อแปลงเป็น DC

3). เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับทำงานบนหลักการใด

ทำงานบนหลักการของ Faraday’s Laws of Electromagnetic Induction

4). ตั้งชื่อประเภทของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับแบบซิงโครนัสและอะซิงโครนัส

5). เป็นแบตเตอรี่ AC หรือ DC?

แบตเตอรี่เป็น DC เนื่องจากนำกระแสไปในทิศทางเดียวเท่านั้น

ในบทความนี้เราได้กล่าวถึง AC เครื่องกำเนิดไฟฟ้าและหลักการทำงาน . ผู้อ่านสามารถรับข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับประเภทโครงสร้างและการใช้งาน นี่คือคำถามสำหรับคุณว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับมีหน้าที่อะไร?