Quin és el principi de funcionament d'un alternador?

Quin és el principi de funcionament d'un alternador?

Definició d'alternador

Un alternador és una màquina que utilitza la inducció electromagnètica per convertir l'energia mecànica en electricitat de corrent alternada.

Principi de funcionament

L'alternador funciona segons la Llei de Faraday, en la qual el moviment entre un conductor i un camp magnètic induix una corrent elèctrica.

Procés d'inducció

Suposem que aquest cicle d'una volta ABCD es pot girar sobre els eixos a-b. Digui's que el cicle comença a girar en sentit horari. Després d'una rotació de 90 graus: Un costat del bucle AB o el conductor AB es troba davant del pol S i el conductor CD es troba davant del pol N. En aquesta posició, el moviment tangent del conductor AB és perpendicular a les línies de flux des del pol N al pol S. Per tant, la velocitat de tall de flux del conductor AB és la més gran aquí, i per aquest tall de flux, el conductor AB generarà una corrent induïda, la direcció de la qual es pot determinar amb la regla de la mà dreta de Fleming. Segons aquesta regla, la direcció d'aquesta corrent serà de A a B. Alhora, el conductor CD es troba sota el pol N, i aquí també, si apliquem la regla de la mà dreta de Fleming, trobarem la direcció de la corrent induïda, que anirà de C a D.

Després d'una rotació addicional de 90 graus en sentit horari, l'anell ABCD arriba a una posició vertical. Aquí, el moviment dels conductors AB i CD està alineat paral·lel a les línies de flux, per tant, el flux magnètic no es talla i, per tant, no es genera cap corrent.

Corrent alternada

Després d'una altra rotació de 90 graus en sentit horari, torna a la posició horitzontal, on el conductor AB es troba sota el pol N i CD sota el pol S. Aquí, si tornem a aplicar la regla de la mà dreta de Fleming, veurem que la corrent induïda en el conductor AB va de B a A, i la corrent induïda en el conductor CD va de D a C.

A mesura que el bucle es mou de la posició vertical a la horitzontal, la corrent en el conductor augmenta de zero al màxim. La corrent flueix de B a A, A a D, D a C, C a B, de A a B, B a C, C a D, i D a A en un circuit tancat. Quan el bucle torna a apropar-se a la posició vertical, la corrent cau a zero. Com continua girant, la corrent canvia de direcció. Cada volta completa fa que la corrent assoleixi el seu píxel, caigui a zero, assoleixi el seu píxel en la direcció oposada, i torni a zero, completant un cicle de senyal sinusoidal per cada 360 graus de rotació. El procés il·lustra com es pot generar una corrent alternada girant un conductor en un camp magnètic.

Configuració pràctica

Els alternadors moderns solen tenir armatures fixes i camps magnètics rotatoris que augmenten l'eficiència en la generació de corrent alternada trifàsica per a una àmplia gamma de distribució d'energia.