Mik az alternátor működési elve?

Milyen az alternátor működési elve?

Alternátor definíció

Az alternátor olyan gép, amely elektromos indukciót használva átalakít mechanikai energiát váltakozó áramú elektromossággá.

Működési elv

Az alternátor a Faraday törvényére alapul, amelyben egy vezető és egy mágneses mező közötti mozgás indukálja az elektromos áramot.

Indukciós folyamat

Tegyük fel, hogy ez az egy körvonalú ABCD ciklus elforgatható az a-b tengelyek körül. Azt mondjuk, hogy a ciklus óramutató járásával kezd forogni. 90 fokos forgás után: Az AB oldal vagy vezető az S pólus előtt helyezkedik el, míg a CD vezető az N pólus előtt található. Ebben a pozícióban az AB vezető tangenciális mozgása merőleges a fluxussorokra az N és S pólusok között. Ezért itt az AB vezető fluxusvágása a legnagyobb, és ennek fluxusvágására az AB vezető generál egy indukált áramot, amely irányát a Fleming jobb kézszabálya határozza meg. Ennek alapján az áram iránya A-tól B-ig lesz. Ugyanakkor a CD vezető az N pólus alatt helyezkedik el, és itt is, ha alkalmazzuk a Fleming jobb kézszabályát, meghatározhatjuk a CD vezetőben létrejövő indukált áram irányát, ami C-től D-ig fog haladni.

További 90 fokos óramutató járású forgás után az ABCD gyűrű függőleges pozícióba kerül. Itt az AB és CD vezetők mozgása párhuzamos a fluxussorokkal, így a mágneses fluxust nem vágják, és nincs áramkeletkezés.

Váltakozó áram

Egy további 90 fokos óramutató járású forgás után újra vízszintes pozícióba kerül, ahol az AB vezető az N pólus alatt, a CD vezető pedig az S pólus alatt helyezkedik el. Itt, ha újra alkalmazzuk a Fleming jobb kézszabályát, azt láthatjuk, hogy az AB vezetőben létrejövő indukált áram B-től A-ig halad, míg a CD vezetőben létrejövő indukált áram D-től C-ig halad.

Ahogy a hurok függőlegesből vízszintesbe mozdul, a vezetőben áramkozló áram nulláról növekszik a maximumig. Az áram B-től A-ig, A-tól D-ig, D-től C-ig, C-től B-ig, A-tól B-ig, B-től C-ig, C-től D-ig, és D-től A-ig záródik be. Amikor a hurok újból közelít a függőleges pozícióhoz, az áram nullára csökken. További forgás során az áram iránya változik. Minden teljes fordulat során az áram csúcsra emelkedik, nullára esik, majd ellentétes irányban csúcsra emelkedik, és újra nullára esik, 360 fokos forgás alatt egy teljes szinusz hullámot végez. A folyamat bemutatja, hogyan lehet váltakozó áramot előállítani egy vezető forgatásával mágneses mezőben.

Gyakorlati konfiguráció

A modern alternátorok általában rögzített armatúrával és forgó mágneses mezővel rendelkeznek, ami növeli a háromfázisú váltakozó áram előállításának hatékonyságát széles körű energiaelosztásra.