Какви са основните разлики между алтернативни и постояннотокови генератори

Основни разлики между генератори на променлив и постоянн ток

Електрическата машина е устройство, което преобразува механична енергия в електрическа и обратно. Генераторът е вид такава машина, която преобразува механична енергия в електрическа. Електрическата енергия, произвеждана от него, обачно може да бъде или променлив (AC), или постоянен (DC) ток. Така, основната разлика между генераторите на AC и DC е, че те произвеждат съответно променлив и постоянен ток. Въпреки някои сходства между двете, има доста различия.

Преди да изброим различията между тях, ще обсъдим как генераторът произвежда електричество и как се генерира AC и DC.

Производство на електричество

Електричеството се генерира според Закона на Фарадей за електромагнитната индукция, който гласи, че в проводника, поставен в променящо се магнитно поле, ще бъде индуцирана електрическа тока или електродвижеща сила (EMF). И двата вида генератори, на AC и DC, работят на този принцип, за да генерират електрическа тока.

Има два метода за изменение на магнитното поле, действащо върху проводниците: или да се завърти магнитното поле около неподвижен проводник, или да се завърти проводникът в неподвижно магнитно поле. В двете ситуации линиите на магнитното поле, взаимодействащи с проводника, се променят, което води до индукция на електрическа тока в проводника.

Алтернаторът използва концепцията за завъртане на магнитното поле около неподвижен проводник, макар че това няма да бъде разглеждано в настоящата статия.

Генератор на AC: Смърчинги и алтернатори

Тъй като смърчинките са непрекъснати проводни пръстени, те предават генерираната в якора променлива тока без промяна. Тъй като щетките се плъзгат непрекъснато върху тези пръстени, рискът от късо свързване или пробляскване между компонентите е малък. Това води до по-дълъг срок на ползване на щетките в генераторите на AC в сравнение с тези на DC.

Алтернаторът е друг тип генератор, предназначен само за AC, с неподвижен якор и завъртащо се магнитно поле. Тъй като електрическата тока се генерира в неподвижната част, нейното предаване към неподвижния външен контур е по-просто и директно. В такива конструкции, износът на щетките е минимален, което допълнително подобрява устойчивостта.

Генератор на DC

Генераторът на DC е устройство, което преобразува механична енергия в електрическа енергия на постоянен ток (DC), известен още като динамо. Той произвежда пулсиращ постоянен ток, при който големината на тока може да варира, но посоката му остава постоянна.

Токът, индуциран в завъртащите се проводници на якора, е по същество променлив. За да се превърне това в DC, се използва разделена комутаторна пръстен. Комутаторът не само предава тока от завъртащия се якор към неподвижния контур, но и осигурява, че посоката на доставения ток остава последователна.

Разделен комутаторен пръстен в генераторите на DC

Разделеният комутаторен пръстен се състои от един пръстен образен проводник, разделен на две половини, с изолираща преграда между тях. Всяка половина на разделения пръстен е свързана с отделен терминал на оплетката на якора, докато две неподвижни въглеродни щетки правят плъзгащ контакт с завъртащия се комутатор, за да доставят ток към външния контур.

Когато якорът се завърта и индуцираният AC ток сменя посоката си всеки половин цикъл, разделеният комутаторен пръстен гарантира, че токът, доставян към контура, запазва последователна посока:

• През една половина завъртане, токът протича през една щетка към контура.

• През следващата половина завъртане, сегментите на комутатора сменят контакт с щетките, объркващи вътрешната посока на тока, но запазвайки същата външна посока на тока.

Между другото, преградата между сегментите на комутатора възникват два ключови предизвикателства:

• Искряне: Когато щетките преминават между сегментите, те за кратко време мостуват преградата, причинявайки моментни късо свързания и искряне.

• Изнасяне на щетките: Повторното дъговане и механичното напрежение ускоряват износването на щетките, намалявайки ефективността и продължителността на живот на генератора.

Тези фактори изискват редовно поддръжка и замяна на щетките в генераторите на DC в сравнение с генераторите на AC със смърчинки.