Hvad er arbejdsmetoden for en alternator?

Hvad er arbejdsprincippet for en alternator?

Alternator definition

En alternator er en maskine, der bruger elektromagnetisk induktion til at konvertere mekanisk energi til vekselstrøm.

Arbejdsprincip

Alternatoren fungerer på grundlag af Faradays lov, hvor bevægelse mellem en ledere og et magnetfelt inducerer en elektrisk strøm.

Induktionprocessen

Antag, at denne enomsnittelige cyklus ABCD kan rotere mod akserne a-b. Lad os sige, at cyklen begynder at dreje med uret. Efter 90 grader rotation: En side af løkken AB eller ledere AB er placeret foran S-polen, og ledere CD er placeret foran N-polen. I denne position er den tangentielle bevægelse af ledere AB netop vinkelret på fluxlinjerne fra N til S-polene. Derfor er fluxskæringshastigheden for ledere AB størst her, og ved denne fluxskæring vil ledere AB generere en induceret strøm, hvis retning kan bestemmes ved Flemings højrehåndsregel. Ifølge denne regel vil retningen af denne strøm være fra A til B. Samtidig er ledere CD placeret under N-polen, og her vil vi også, hvis vi anvender Flemings højrehåndsregel, finde retningen af den inducerede strøm, som vil gå fra C til D.

Efter yderligere 90 graders rotation med uret når ringen ABCD en lodret position. Her er bevægelsen af ledere AB og CD parallel med fluxlinjerne, så magnetfluen bliver ikke skåret, og derfor opstår der ingen strøm.

Vekselstrøm

Efter endnu 90 graders rotation med uret vender det igen til den vandrette position, hvor ledere AB er under polen N og CD er under polen S. Her, hvis vi anvender Flemings højrehåndsregel igen, vil vi se, at den inducerede strøm i ledere AB går fra punkt B til A, og den inducerede strøm i ledere CD går fra D til C.

Da løkken bevæger sig fra den lodrette til den vandrette position, øges strømmen i ledere fra nul til maksimum. Strøm flyder fra B til A, A til D, D til C, C til B, fra A til B, B til C, C til D, og D til A i en lukket kreds. Når løkken igen nærmer sig den lodrette position, falder strømmen til nul. Som den fortsætter med at rotere, ændrer strømmen retning. Hver fuld rotation får strømmen til at nå sit maksimum, falde til nul, nå sit maksimum i den modsatte retning, og derefter returnere til nul, hvilket udfører en hel sinusbølgerekke per 360 grader rotation. Processen illustrerer, hvordan vekselstrøm kan genereres ved at rotere en leder i et magnetfelt.

Praktisk konfiguration

Moderne alternatorer har typisk faste armaturer og roterende magnetfelter, der øger effektiviteten af at generere tre-fase vekselstrøm til et bredt spektrum af strømforsyninger.