מה הוא עקרון הפעולה של גנרטור חילופין

מהו עקרון הפעולה של גנרטור חילופין?

הגדרת גנרטור חילופין

גנרטור חילופין הוא מכשיר שמשתמש באינדוקציה אלקטרומגנטית להפוך אנרגיה מכנית לחשמל חילופין.

עקרון פעולה

הגנרטור פועל על בסיס חוק פראדיי, שבו תנועה בין מוליך ומגנט משך מתחם חשמלי.

תהליך האינדוקציה

נניח שהמחזור בן הסיבוב אחד ABCD יכול לסובב סביב ציר a-b. נניח שהמחזור מתחיל לסובב בכוון השעון. לאחר סיבוב של 90 מעלות: צד אחד של הלולאה AB או המוליך AB נמצא מול הקוטב S והמוליך CD נמצא מול הקוטב N. במקום זה, התנועה המשיקית של המוליך AB היא מאונכת לקווי השדה המגנטי מהקוטב N לקוטב S. לכן, קצב החיתוך של השדה המגנטי של המוליך AB הוא הגדול ביותר כאן, ועבור החיתוך הזה המוליך AB ייצור זרם מושרה, כיוונו ניתן לקבוע לפי כלל היד ימין של פלמינג. לפי כלל זה, כיוון הזרם יהיה מ-A ל-B. באותו הזמן, המוליך CD נמצא מתחת לקוטב N, ובמקום זה גם אם נפעיל את כלל היד ימין של פלמינג, נמצא את כיוון הזרם המושרה, שהוא מ-C ל-D.

לאחר סיבוב נוסף של 90 מעלות בכיוון השעון, הטבעת ABCD מגיעה למיקום אנכי. כאן, תנועת המוליכים AB ו-CD מתאימה מקביל לקווי השדה המגנטי, כך שהשדה המגנטי אינו מחתך ולכן לא נוצר זרם.

זרם חילופין

לאחר סיבוב נוסף של 90 מעלות בכיוון השעון, שוב לתנוחה אופקית, שבה המוליך AB נמצא מתחת לקוטב N והמוליך CD נמצא מתחת לקוטב S. כאן אם נפעיל שוב את כלל היד ימין של פלמינג, נראה שהזרם המושרה במוליך AB הוא מנקודה B ל-A, והזרם המושרה במוליך CD הוא מד ל-C.

כשהלולאה מתקדמת מאנכית לאופקית, הזרם במוליך עולה מ-0 לשיא. הזרם זורם מ-B ל-A, A ל-D, D ל-C, C ל-B, מ-A ל-B, B ל-C, C ל-D, ו-D ל-A בלולאה סגורה. כשהלולאה שוב מתקרבת למיקום האנכי, הזרם יורד ל-0. כשזה ממשיך לסובב, כיוון הזרם משתנה. כל סיבוב מלא גורם לזרם להגיע לשיא, לרדת ל-0, להגיע לשיא בכיוון מנוגד ואז לחזור ל-0, תוך השלמת מחזור סינוסי אחד לכל 360 מעלות של סיבוב. התהליך מראה כיצד ניתן לייצר זרם חילופין על ידי סיבוב מוליך בשדה מגנטי.

תצורת פעולה מעשית

גנרטורים מודרניים בדרך כלל יש להם ארמאטורות קבועות ושדות מגנטיים מסתובבים שמריצים את יעילות ייצור זרם חילופין בשלושה פאזות עבור טווח רחב של הפצה חשמלית.