อะไรคือความแตกต่างหลักระหว่างเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับและกระแสตรง

ความแตกต่างหลักระหว่างเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับและกระแสตรง

เครื่องมือไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่แปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้าและในทางกลับกัน เครื่องกำเนิดไฟฟ้าคือประเภทหนึ่งของเครื่องมือนี้ที่แปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม พลังงานไฟฟ้าที่สร้างขึ้นอาจอยู่ในรูปแบบของกระแสสลับ (AC) หรือกระแสตรง (DC) ดังนั้น ความแตกต่างหลักระหว่างเครื่องกำเนิดไฟฟ้า AC และ DC คือพวกมันสร้างกระแสสลับและกระแสตรงตามลำดับ แม้ว่าจะมีความคล้ายคลึงกันบางประการ แต่ยังมีความแตกต่างอยู่มากมาย

ก่อนที่จะไปสู่รายการความแตกต่างระหว่างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเหล่านี้ เราจะมาพูดถึงวิธีการที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสร้างไฟฟ้าและวิธีการสร้าง AC และ DC

การสร้างไฟฟ้า

ไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นโดยอาศัยกฎของ Faraday ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งระบุว่า กระแสไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้า (EMF) จะถูกเหนี่ยวนำในตัวนำเมื่อมันถูกวางไว้ในสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลง ทั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้า AC และ DC ทำงานบนหลักการเดียวกันเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้า

มีสองวิธีในการเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กที่กระทำต่อตัวนำ: หมุนสนามแม่เหล็กรอบตัวนำที่คงที่ หรือหมุนตัวนำภายในสนามแม่เหล็กที่คงที่ ในทั้งสองสถานการณ์ บรรดาเส้นสนามแม่เหล็กที่ปฏิสัมพันธ์กับตัวนำเปลี่ยนแปลง จึงเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าในตัวนำ

อัลเทอร์เนเตอร์ใช้แนวคิดของสนามแม่เหล็กที่หมุนรอบตัวนำที่คงที่ แม้ว่าเรื่องนี้จะไม่ได้ถูกกล่าวถึงในบทความนี้

เครื่องกำเนิดไฟฟ้า AC: วงแหวนเลื่อนและอัลเทอร์เนเตอร์

เนื่องจากวงแหวนเลื่อนเป็นวงแหวนนำไฟฟ้าที่ต่อเนื่อง พวกมันส่งกระแสสลับที่สร้างขึ้นในอาร์มาเจอร์อย่างไม่มีการเปลี่ยนแปลง เมื่อแปรงสไลด์อย่างต่อเนื่องบนวงแหวนเหล่านี้ มีความเสี่ยงน้อยที่จะเกิดวงจรลัดหรือประกายไฟระหว่างส่วนประกอบ ซึ่งทำให้ชีวิตการใช้งานของแปรงในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า AC ยาวนานกว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้า DC

อัลเทอร์เนเตอร์เป็นอีกประเภทหนึ่งของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า AC โดยมีอาร์มาเจอร์ที่คงที่และสนามแม่เหล็กที่หมุน เพราะกระแสไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นในส่วนที่คงที่ การส่งไปยังวงจรภายนอกที่คงที่จึงง่ายและตรงไปตรงมา ในการออกแบบเช่นนี้ แปรงมีการสึกหรอน้อยลง ทำให้มีความทนทานมากขึ้น

เครื่องกำเนิดไฟฟ้า DC

เครื่องกำเนิดไฟฟ้า DC เป็นอุปกรณ์ที่แปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้ากระแสตรง (DC) หรือเรียกว่าไดนาโม มันสร้างกระแสตรงที่กระพริบ ซึ่งขนาดของกระแสอาจเปลี่ยนแปลงแต่ทิศทางยังคงที่

กระแสที่เหนี่ยวนำในตัวนำอาร์มาเจอร์ที่หมุนเป็นกระแสสลับโดยธรรมชาติ เพื่อแปลงเป็น DC ใช้คอมมิวเทเตอร์วงแหวนแบ่ง คอมมิวเทเตอร์ไม่เพียงแต่ส่งกระแสจากอาร์มาเจอร์ที่หมุนไปยังวงจรที่คงที่เท่านั้น แต่ยังทำให้ทิศทางของกระแสที่ส่งออกมาคงที่

คอมมิวเทเตอร์วงแหวนแบ่งในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า DC

คอมมิวเทเตอร์วงแหวนแบ่งประกอบด้วยตัวนำรูปวงแหวนเดียวที่แบ่งออกเป็นสองส่วน ด้วยช่องว่างฉนวนระหว่างสองส่วน ส่วนที่แบ่งของวงแหวนเชื่อมต่อกับเทอร์มินัลแยกต่างหากของวงจรอาร์มาเจอร์ ในขณะที่แปรงคาร์บอนสองอันที่คงที่ทำสัมผัสสไลด์กับคอมมิวเทเตอร์ที่หมุนเพื่อส่งกระแสไปยังวงจรภายนอก

เมื่ออาร์มาเจอร์หมุนและกระแส AC ที่เหนี่ยวนำเปลี่ยนทิศทางทุกครึ่งวงจร คอมมิวเทเตอร์วงแหวนแบ่งทำให้กระแสที่ส่งไปยังวงจรคงที่:

• ในครึ่งวงจรแรก กระแสไหลผ่านแปรงหนึ่งไปยังวงจร

• ในครึ่งวงจรต่อไป คอมมิวเทเตอร์ส่วนแบ่งเปลี่ยนการสัมผัสกับแปรง ทำให้ทิศทางของกระแสภายในเปลี่ยนแปลงแต่ทิศทางของกระแสภายนอกคงที่

อย่างไรก็ตาม ช่องว่างระหว่างส่วนแบ่งของคอมมิวเทเตอร์นำมาซึ่งความท้าทายสองประการ:

• ประกายไฟ: เมื่อแปรงเปลี่ยนการสัมผัสระหว่างส่วนแบ่ง พวกมันเชื่อมช่องว่างชั่วคราว ทำให้เกิดวงจรลัดและประกายไฟ

• การสึกหรอของแปรง: การอาร์คซ้ำ ๆ และความเครียดทางกลทำให้แปรงเสื่อมสภาพเร็วขึ้น ลดประสิทธิภาพและความทนทานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ปัจจัยเหล่านี้จำเป็นต้องบำรุงรักษาและเปลี่ยนแปรงในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า DC บ่อยกว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้า AC ที่มีวงแหวนเลื่อน