Mikä on vaihtojännitteen toimintaperiaate?

Mikä on vaihtojännitteen toimintaperiaate?

Vaihtojännitteiden määritelmä

Vaihtojännite on laite, joka käyttää sähkömagneettista induktiota mekaanisen energian muuntamiseen vaihtovirtajännitteeksi.

Toimintaperiaate

Vaihtojännitte toimii Faradayn lain perusteella, jossa johtimen ja magneettikentän välisen liikkeen seurauksena syntyy sähkövirta.

Induktioprosessi

Oletetaan, että tämä yhden kierroksen sykli ABCD voidaan pyörittää akselien a-b vastaisin. Oletetaan, että sykli alkaa kiertää myötäpäivään. 90 astetta kiertänyt: Syklin AB tai johtimen AB puoli sijaitsee S-polun edessä ja johtin CD N-polin edessä. Tässä asennossa johtimen AB tangentiaalinen liike on vain kohtisuorassa N- ja S-polien välisiin fluxiviivoihin. Siksi johtimen AB fluxin leikkausnopeus on suurimmillaan tässä, ja tämän fluxin leikkauksen vuoksi johtin AB tuottaa indukoidun virtan, jonka suunta voidaan määrittää Flemignin oikeakätisellä säännöllä. Tämän säännön mukaan tämän virran suunta on A:sta B:hen. Samalla johtin CD sijaitsee N-polin alla, ja täälläkin Flemignin oikeakätinen sääntö antaa indukoidun virran suunnan, joka kulkee C:stä D:hen.

Kun sykli ABCD kiertää myötäpäivään vielä 90 astetta, se saavuttaa pystysuoran asennon. Tässä johtimien AB ja CD liike on rinnakkainen fluxiviivojen kanssa, joten magneettifluxia ei leikata eikä virtaa synny.

Vaihtovirta

Kun sykli kiertää myötäpäivään vielä 90 astetta, se palaa vaakasuoraan asentoon, jossa johtin AB on N-polin alla ja CD S-polin alla. Tässä Flemignin oikeakätinen sääntö näyttää, että johtimessa AB indukoidun virran suunta on pisteestä B pisteeseen A, ja johtimessa CD indukoidun virran suunta on D:stä C:hen.

Kun sykli siirtyy pystysuoralta vaakasuoraan, johtimessa oleva virta kasvaa nollasta maksimiin. Virta kulkee B:stä A:han, A:sta D:hen, D:stä C:hen, C:stä B:hen, A:sta B:hen, B:stä C:hen, C:stä D:hen ja D:stä A:han suljetussa silmukassa. Kun sykli lähestyy uudelleen pystysuoraa asentoa, virta laskee nollaan. Kiertäessään virta muuttaa suuntaansa. Jokainen täysi kierros aiheuttaa virran huipentumisen, sen laskemisen nollaan, huipentumisen vastakkaiseen suuntaan ja sitten paluun nollaan, suorittamalla yhden siniäärin kierroksen 360 asteen kiertäessä. Prosessi havainnollistaa, miten vaihtovirta voidaan tuottaa johtimen pyörittämisellä magneettikentässä.

Käytännön konfiguraatio

Nykyiset vaihtojännitteet tyypillisesti ovat kiinteillä armatuureilla ja pyörimällä magneettikentällä, mikä lisää kolmivaiheisen vaihtovirran tuotannon tehokkuutta laajalle levityskäyttöön.