Kako radi generator struje

Kako radi generator struje?

Definicija generatora struje

Generator struje je uređaj koji koristi elektromagnetsku indukciju za pretvaranje mehaničke energije u električnu struju napadajućeg toka.

Princip rada

Generator struje radi na temelju Faradayevog zakona, prema kojemu se gibanje između vodnika i magnetskog polja inducira električni tok.

Proces indukcije

Pretpostavimo da se jednoobratna petlja ABCD može rotirati oko osi a-b. Recimo da se petlja počne vrtjeti u smjeru kazaljke na satu. Nakon 90 stupnjeva rotacije: Jedna strana petlje AB ili vodnik AB nalazi se ispred S pola, a vodnik CD ispred N pola. U ovoj poziciji, tangencijalni pokret vodnika AB jest upravo okomit na flux linije od N do S pola. Stoga je brzina rezanja fluxa vodnika AB najveća ovdje, i zbog ovog rezanja fluxa, vodnik AB generirat će inducirani tok, čiji smjer može se odrediti pravilom desne ruke Fleminga. Prema tom pravilu, smjer ovog toka bit će od A do B. Istodobno, vodnik CD nalazi se ispod N pola, i ovdje također, ako primijenimo pravilo desne ruke Fleminga, utvrdit ćemo smjer induciranog toka, koji će ići od C do D.

Nakon dodatnih 90 stupnjeva rotacije u smjeru kazaljke na satu, prsten ABCD doseže vertikalnu poziciju. Ovdje su pokreti vodnika AB i CD poravnati paralelno s flux linijama, pa se magnetski flux ne rezane i stoga se ne generira niti jedan tok.

Struja napadajućeg toka

Nakon još 90 stupnjeva rotacije u smjeru kazaljke na satu, ponovno se vraća u horizontalnu poziciju, gdje se vodnik AB nalazi ispod N pola, a CD ispod S pola. Ovdje, ako opet primijenimo pravilo desne ruke Fleminga, vidjet ćemo da je inducirani tok u vodniku AB od točke B do A, a inducirani tok u vodniku CD od D do C.

Kako se petlja kreće od vertikalne do horizontalne pozicije, tok u vodniku povećava se od nule do maksimuma. Struja teče od B do A, A do D, D do C, C do B, od A do B, B do C, C do D, i D do A u zatvorenoj petlji. Kada se petlja ponovno približi vertikalnoj poziciji, tok pada na nulu. Dok nastavlja vrteći se, smjer toka mijenja se. Svaki pun obrt dovodi do toga da tok doseže vrhunac, pada na nulu, doseže vrhunac u suprotnom smjeru, a zatim se vraća na nulu, što završava jedan ciklus sinusne valne forme svakih 360 stupnjeva rotacije. Proces ilustrira kako se struja napadajućeg toka može generirati rotacijom vodnika u magnetskom polju.

Praktična konfiguracija

Suvremeni generatori struje tipično imaju fiksne armature i rotirajuće magnetske polja, što povećava učinkovitost generiranja trofazne struje napadajućeg toka za širok spektar distribucije energije.