Как работи алтернаторът?

Как работи принципа на алтернатора?

Определение на алтернатор

Алтернатор е машина, която използва електромагнитна индукция за преобразуване на механична енергия в променящо се напрежение.

Работен принцип

Алтернаторът работи въз основа на Закона на Фарадей, при който движението между проводник и магнитно поле индуцира електрически ток.

Процес на индукция

Представете си, че този единичен цикъл ABCD може да се завърти около осите a-b. Дадено е, че цикълът започва да се върти по часовниковата стрелка. След 90-градусово завъртане: едната страна на петлето AB или проводникът AB се намира пред S-полюс, а проводникът CD – пред N-полюс. В тази позиция, тангенталното движение на проводника AB е перпендикулярно на линиите на потока от N до S-полюси. Следователно, скоростта на разрязване на магнитния поток от проводника AB е най-голяма тук, и за това разрязване, проводникът AB ще генерира индуциран ток, чиято посока може да бъде определена с правилото на дясната ръка на Флеминг. Според това правило, посоката на този ток ще бъде от A към B. Едновременно, проводникът CD се намира под N-полюса, и ако приложим правилото на дясната ръка на Флеминг, ще намерим посоката на индуцирания ток, който ще протече от C към D.

След още 90-градусово завъртане по часовниковата стрелка, петлето ABCD достига вертикална позиция. Тук, движението на проводниците AB и CD е успоредно на линиите на потока, така че магнитният поток не се разрязва и следователно не се генерира ток.

Променящо се напрежение

След още 90-градусово завъртане по часовниковата стрелка, петлето отново се връща в хоризонтална позиция, където проводникът AB се намира под N-полюса, а CD – под S-полюса. Тук, ако приложим отново правилото на дясната ръка на Флеминг, ще видим, че индуцираният ток в проводника AB протича от точка B към A, а индуцираният ток в проводника CD – от D към C.

Когато петлето се движи от вертикална към хоризонтална позиция, токът в проводника се увеличава от нула до максимум. Токът протича от B към A, A към D, D към C, C към B, от A към B, B към C, C към D и D към A в затворена петля. Когато петлето отново се приближи до вертикална позиция, токът пада до нула. По мере на продължаващото завъртане, посоката на тока се променя. При всяко пълно завъртане, токът достига максимум, пада до нула, достига максимум в обратна посока и после отново се връща до нула, завършвайки един цикъл на синусоидална вълна за 360 градуса завъртане. Процесът илюстрира как променящото се напрежение може да бъде генерирано чрез завъртане на проводник в магнитно поле.

Практична конфигурация

Съвременните алтернатори обикновено имат фиксирани статори и въртящи се магнитни полета, които увеличават ефективността на генерирането на трифазно променливо напрежение за широк спектър от системи за разпределение на енергия.