Động cơ phát điện hoạt động theo nguyên lý nào?

Nguyên lý hoạt động của máy phát điện xoay chiều là gì?

Định nghĩa máy phát điện xoay chiều

Máy phát điện xoay chiều là một máy sử dụng cảm ứng điện từ để chuyển đổi năng lượng cơ học thành điện xoay chiều.

Nguyên lý hoạt động

Máy phát điện xoay chiều hoạt động dựa trên Định luật Faraday, trong đó sự di chuyển giữa một dẫn thể và một trường từ tạo ra dòng điện.

Quá trình cảm ứng

Giả sử chu kỳ một vòng ABCD này có thể quay theo trục a-b. Giả sử chu kỳ bắt đầu quay theo chiều kim đồng hồ. Sau khi quay 90 độ: Một bên của vòng AB hoặc dây dẫn AB nằm phía trước cực S và dây dẫn CD nằm phía trước cực N. Ở vị trí này, chuyển động tiếp tuyến của dây dẫn AB vuông góc hoàn toàn với đường sức từ cực N đến cực S. Do đó, tốc độ cắt flux của dây dẫn AB là lớn nhất ở đây, và do việc cắt flux này, dây dẫn AB sẽ tạo ra dòng điện cảm ứng, hướng của dòng điện này có thể xác định bằng quy tắc tay phải của Fleming. Theo quy tắc này, hướng của dòng điện này sẽ từ A đến B. Đồng thời, dây dẫn CD nằm dưới cực N, và ở đây nếu chúng ta áp dụng quy tắc tay phải của Fleming, chúng ta sẽ tìm thấy hướng của dòng điện cảm ứng, sẽ đi từ C đến D.

Sau khi quay thêm 90 độ theo chiều kim đồng hồ, vòng ABCD đạt đến vị trí thẳng đứng. Ở đây, chuyển động của các dây dẫn AB và CD song song với đường sức từ, do đó không có flux từ được cắt và do đó không có dòng điện được tạo ra.

Dòng điện xoay chiều

Sau khi quay thêm 90 độ theo chiều kim đồng hồ, o quay lại vị trí ngang, nơi dây dẫn AB nằm dưới cực N và CD nằm dưới cực S. Ở đây, nếu chúng ta áp dụng quy tắc tay phải của Fleming một lần nữa, chúng ta sẽ thấy rằng dòng điện cảm ứng trong dây dẫn AB từ điểm B đến A, và dòng điện cảm ứng trong dây dẫn CD từ D đến C.

Khi vòng chuyển từ vị trí thẳng đứng sang vị trí ngang, dòng điện trong dây dẫn tăng từ không lên mức tối đa. Dòng điện chảy từ B đến A, A đến D, D đến C, C đến B, từ A đến B, B đến C, C đến D, và D đến A trong một vòng kín. Khi vòng lại gần vị trí thẳng đứng, dòng điện giảm xuống không. Khi nó tiếp tục quay, dòng điện thay đổi hướng. Mỗi vòng quay đầy đủ khiến dòng điện đạt đỉnh, giảm xuống không, đạt đỉnh theo hướng ngược lại, và sau đó trở lại không, hoàn thành một chu kỳ sóng sin cho mỗi 360 độ quay. Quá trình này minh họa cách dòng điện xoay chiều có thể được tạo ra bằng cách quay một dây dẫn trong một trường từ.

Cấu hình thực tế

Máy phát điện hiện đại thường có armature cố định và trường từ xoay, tăng hiệu quả tạo ra dòng điện xoay chiều ba pha cho một loạt rộng rãi các hệ thống phân phối điện.