Mitkä ovat pääeroavaisuudet vaihtosähkö- ja jännitesähkögeneraattoreiden välillä
Vaihtojännite- ja suoraan johdetun jännitteen generaattoreiden pääasialliset erot
Sähkölaite on laite, joka muuntaa mekaanisen energian sähköenergiaksi ja päinvastoin. Generaattori on tällainen laite, joka muuttaa mekaanista energiaa sähköiseksi energiaksi. Kuitenkin tuotettu sähköinen energia voi olla vaihtojänteessä (AC) tai suoraan johdettuna jännitteessä (DC). Näin ollen vaihtojännite- ja suoraan johdetun jännitteen generaattoreiden pääasiallinen ero on, että ne tuottavat vastaavasti vaihtojännitettä ja suoraa jännitettä. Vaikka niillä on joitakin yhteisiä piirteitä, niissä on myös useita eroja.
Ennen kuin ryhdymme luettelemaan niiden väliset erot, käsittelemme, miten generaattori tuottaa sähköä ja miten AC ja DC tuotetaan.
Sähkön tuotanto
Sähkö tuotetaan Faradayn sähkömagneettisen induktioiden lain mukaisesti, jonka mukaan johtimessa aiheutetaan sähkövirta tai sähkömotorivo (EMF), kun se sijoitetaan muuttuvaan magneettikenttään. Sekä vaihtojännite- että suoraan johdettujen jännitteen generaattorit toimivat samalla periaatteella sähkövirran tuottamiseksi.
On olemassa kaksi tapaa vaihtaa magneettikenttä johtimissa: joko pyörittämällä magneettikenttää paikan päällä olevan johtimen ympärillä tai pyörittämällä johtinta paikan päällä olevassa magneettikentässä. Molemmissa tilanteissa magneettikentän viivat, jotka vaikuttavat johtimeen, muuttuvat, mikä aiheuttaa sähkövirran johtimessa.
Vaihtojännitegeneraattori käyttää käsitettä pyörimästä magneettikentästä paikan päällä olevan johtimen ympärillä, vaikka tätä ei käsitellä tässä artikkelissa.
Vaihtojännitegeneraattori: Liuku rengas ja alternatorit
Koska liuku renkaat ovat jatkuvia johtavia renkaita, ne siirtävät armatuurissa tuotetun vaihtojännitteen sellaisenaan. Kun sikarit liukuvat jatkuvasti näiden renkaiden yli, lyhytkircuitien tai kilpahdusten riski komponenttien välillä on pieni. Tämä johtaa pidempään käyttöikään sikareille vaihtojännitegeneraattoreissa verrattuna suoraan johdettuihin generaattoreihin.
Alternatori on toinen vain vaihtojännitteeseen tarkoitettu generaattorityyppi, jossa on paikan päällä oleva armatuuri ja pyörimä magneettikenttä. Koska sähkövirran tuotetaan paikan päällä olevassa osassa, sen siirtäminen paikan päällä olevaan ulkoiseen piiriin on yksinkertaisempaa ja suoraviivaista. Tällaisissa rakenteissa sikarit kärsivät vähemmän kulutusta, mikä parantaa kestokäyttökykyä entisestään.
Suoraan johdettu jännitegeneraattori
Suoraan johdettu jännitegeneraattori on laite, joka muuntaa mekaanisen energian suoraan johdetun jännitteen (DC) sähköenergiaksi, myös tunnettu nimellä dynaamo. Se tuottaa pulsoivan suoran jännitteen, jossa sähkövirran suuruus voi vaihdella, mutta suunta pysyy vakiona.
Pyörimässä olevissa armatuurijohtimissa aiheutettu sähkövirta on luonteeltaan vaihtovirta. Tämän muuntamiseksi suoraan johdettuun jännitteeseen käytetään kahtiosaisen kommutorin avulla. Kommutori siirtää sähkövirtauksen pyörimästä armatuurista paikan päälle olevaan piiriin ja varmistaa, että toimitettavan sähkövirran suunta pysyy vakiona.
Kahtiosainen kommutori suoraan johdettujen jännitteen generaattoreissa
Kahtiosainen kommutori koostuu yhdestä renkaanmuotoisesta johtimesta, joka on jaettu kahteen puoliskoon, niiden välillä on eristävä kuilu. Jokainen kommutorin puolisko on kytketty erilliseen armatuurikierron päätepisteeseen, kun taas kaksi paikan päällä olevaa hiilikomponenttia tekee liukuvaa yhteyttä pyörimään kommutoriin, jotta sähkövirta voidaan toimittaa ulkoiseen piiriin.
Kun armatuuri pyörii ja aiheutettu vaihtovirta kääntyy suuntaansa joka puoliksi kierto, kahtiosainen kommutori varmistaa, että toimitettava virta säilyttää vakion suunnan:
Kommutorin segmenttien välinen kuilu tuo kuitenkin mukanaan kaksi keskeistä haastetta:
Nämä tekijät edellyttävät säännöllistä huoltoa ja sikarien vaihtoa suoraan johdettujen jännitteen generaattoreissa verrattuna vaihtojännitegeneraattoreihin, joissa on liuku renkaat.
