Kako deluje alternator?

Kako deluje generator?

Definicija generatorja

Generator je naprava, ki uporablja elektromagnetsko indukcijo za pretvorbo mehanske energije v električno energijo izmeničnega toka.

Načelo delovanja

Generator deluje na podlagi Faradayevih zakonov, kjer gibanje med vodilom in magnetnim poljem povzroči električni tok.

Proces indukcije

Predpostavimo, da se ta enokratna zanka ABCD lahko vrti okoli osi a-b. Recimo, da zanka začne vrteči se v smeri urinega kazalca. Po 90 stopinjskem vrtljanju: Ena stran zanke AB ali vodilo AB je postavljeno pred S pol in vodilo CD pred N pol. V tej legi je tangencialno gibanje vodila AB ravno pravokotno na tokovnice od N do S pola. Zato je obrezavanje toka vodila AB tu največje, in zaradi tega obrezavanja bo vodilo AB generiralo inducirani tok, katerega smer lahko določimo z Flemingovim desnoskrivnjanskim pravilom. Po tem pravilu bo smer toka od A do B. Hkrati je vodilo CD postavljeno pod N pol, in če tukaj uporabimo Flemingovo desnoskrivnjansko pravilo, bomo ugotovili smer induciranega toka, ki bo šel od C do D.

Po dodatnem vrtljanju za 90 stopinj v smeri urinega kazalca doseže zanka ABCD vertikalno lego. Tukaj so gibanja vodil AB in CD poravnana vzporedno z tokovnicami, zato se magnetni tok ne reže in zato ni generiranega toka.

Izmenični tok

Po dodatnih 90 stopinjskih vrtljanju v smeri urinega kazalca se zanka spet vrne v horizontalno lego, kjer je vodilo AB pod polom N in CD pod polom S. Če tukaj ponovno uporabimo Flemingovo desnoskrivnjansko pravilo, vidimo, da je inducirani tok v vodilu AB od točke B do A, in inducirani tok v vodilu CD od D do C.

Ko se zanka premika od vertikalne v horizontalno lego, se tok v vodilu poveča od nič do maksimuma. Tok teče od B do A, A do D, D do C, C do B, od A do B, B do C, C do D in D do A v zaprti zanki. Ko se zanka spet približa vertikalni legi, tok pada na nič. Ko nadaljuje s vrtenjem, se smer toka spreminja. Vsak poln obrat povzroči, da tok doseže vrh, pada na nič, doseže vrh v nasprotni smeri in se spet vrne na nič, kar dokonča en cikel sinusne valovanje na 360 stopinj vrtenja. Ta proces prikazuje, kako se lahko izmenični tok generira z vrtanjem vodila v magnetnem polju.

Praktična konfiguracija

Sodobni generatorji tipično imajo fiksne armature in vrteča se magnetna polja, ki povečujeta učinkovitost generiranja tri-faznega izmeničnega toka za širok spekter razdeljevanja električne energije.