교류 발전기는 무엇인가 : 구조 및 작동 원리

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AC 발전기는 적절한 사용을 위해 기계적 에너지를 교류 전기 에너지로 변환하는 장치입니다. 전원 입력 유형에 따라 두 가지 유형의 발전기 (AC 발전기 및 DC 발전기 . 슬립 링은 AC 발전기에서 교류를 생성하는 데 사용되는 반면 직류는 DC 발전기에서 사용됩니다. 교류 발전기는 발전소, 전기 스쿠터, 요트, 자전거 등에 사용됩니다.AC 발전기에 대한 입력은 일반적으로 증기 및 가스 터빈 및 내연 기관에서 공급하는 기계적 에너지입니다. 교류 발전기는 풍력 터빈, 소형 수력 발전소 또는 고압 가스 흐름을 저압으로 감소시키는 데 유용합니다.

교류 발전기는 무엇입니까?

정의: 교류 발전기는 기계 에너지를 대체 EMF의 형태로 전기 에너지로 변환하는 기계입니다. 간단한 AC 발전기는 패러데이의 전자기 유도 법칙의 원리에 따라 작동합니다. 자기장에서 회전하는 와이어 코일이 있습니다.




작동 원리

교류 발전기 작동 원리 이들은 일반적으로 패러데이의 법칙에 따라 작동하는 교류 발전기라고합니다. 전자기 유도 . 균일 한 자기장에서 도체의 움직임은 코일과 연결된 자속을 변경하여 EMF를 유도합니다.

간단한 교류 발전기

간단한 교류 발전기



그만큼 교류 발전기의 부품 코일, 슬립 링, 브러시 및 강력한 자기장을 주요 구성 요소로 구성합니다.

교류 발전기의 작동

코일은 자기장에서 회전하여 강한 자기장을 생성합니다. 한쪽의 코일이 자기장을 통해 위로 이동하면 한 방향으로 EMF가 유도됩니다. 코일의 회전이 계속되고 코일의이 쪽이 아래로 이동하고 코일의 다른 쪽이 위로 이동하면 역방향으로 EMF가 유도됩니다. 플레밍의 오른손 법칙은 유도 된 EMF의 방향을 결정하는 데 사용됩니다. 이 프로세스는 모든 사이클에 대해 반복되며 생성 된 EMF는 교대 유형입니다.

코일의 다른 위치

코일의 다른 위치

AC 발전기의 출력은 위에 그래프와 함께 표시됩니다.


  • A – 코일이 0도에있을 때 코일은 자기장의 방향과 평행하게 이동하므로 EMF를 유도하지 않습니다.
  • B – 코일이 90 도일 때 코일은 자기장으로 90도 이동하여 최대 EMF를 유도합니다.
  • C – 코일이 180도에있을 때 코일은 다시 자기장과 평행하게 이동하므로 EMF를 유도하지 않습니다.
  • D – 코일이 270도에있을 때 코일은 다시 자기장으로 90도 이동하여 최대 EMF를 유도합니다. 여기서 유도 된 EMF는 B의 EMF와 반대입니다.
  • A – 코일이 360도에있을 때 코일은 1 회전을 완료하고 자기장과 평행하게 이동하여 0 EMF를 유도합니다.

각속도‘ω’의 균일 한 자기장‘B’에서 회전하는‘N’회전을 가진 직사각형 모양의 코일을 생각해보십시오. 자기장 'B'와 코일에 수직 인 't'사이의 각도는 다음과 같이 주어집니다. θ = ωt.

이 위치에서 자속은 코일 평면에 수직이며 B Cos ωt로 제공됩니다.

N 턴 코일과 연결된 자속은 ɸ = B Cos ωt A이며, 여기서 A는 코일의 면적입니다.

코일에서 유도 된 EMF는 Faraday의 전자기 유도 법칙에 의해 주어집니다.

ε =-dØ / dt

= – d (NBA Cos ωt) / dt

ε = NBA ω | sin ωt —— (i)

코일이 90도 회전하면 사인 값은 1이되고 유도 된 EMF는 최대가되며, 위의 식 (i)은

ε0 = N Bm A ω = N Bm A 2πf ——- (ii)

여기서 Bm은 최대 자속 밀도를 나타냅니다. Wb / m2

'A'는 m2 단위의 코일 면적을 나타냅니다.

'f'= 코일 회전 빈도 (rev / second).

(i)에서 (ii)를 대체합니다.

ε = ε0 sin ωt

유도 교류는 다음과 같이 주어진다. 나는 = ε / R = ε0 sin ωt / R

교류 발전기의 건설

간단한 AC 발전기는 회 전자와 고정자의 두 가지 주요 부분으로 구성됩니다. 로터는 회전하는 부품이고 기계의 고정 부분은 고정자입니다.

고정자

고정자는 전기자 권선을 효율적으로 유지하는 고정 부품입니다. 전기자 권선의 목적은 부하에 전류를 전달하는 것이며 부하는 전력을 소비하는 모든 외부 장비가 될 수 있습니다. 세 가지 주요 부분으로 구성됩니다.

  • 고정자 프레임 – 고정자 코어와 전기자 권선을 고정하는 데 사용되는 외부 프레임입니다.
  • 고정자 코어 – 와전류 손실을 줄이기 위해 강철 또는 철로 적층됩니다. 아마추어 권선을 고정하기 위해 코어의 내부 부분에 슬롯이 만들어집니다.
  • 전기자 권선 – 아마추어 권선은 아마추어 코어의 슬롯에 감겨 있습니다.

축차

로터는 AC 발전기의 회전 부분입니다. 자기장 권선으로 구성됩니다. DC 전원은 자극을 자화하는 데 사용됩니다. 자기장 권선의 각 끝은 슬립 링에 부착됩니다. 이 조합은 로터가 회전하는 공통 샤프트에 연결됩니다. 로터의 두 가지 유형은 돌출 폴 로터와 원통형 폴 로터입니다.

돌출 극 로터

돌출 극 로터 유형은 아래 그림과 같습니다. 이러한 유형의 로터에서는베이스가 로터에 고정 된 돌출 극으로 알려진 극의 수가 투영됩니다. 저속 및 중속 응용 분야에 사용됩니다.

돌출 극 로터

돌출 극 로터

원통형 폴 로터

원통형 로터는 실린더의 외부 표면에 슬롯이 배열 된 견고한 원통으로 구성됩니다. 고속 애플리케이션에 사용됩니다. 원통형 폴 로터의 다이어그램은 다음과 같습니다.

원통형 로터

원통형 로터

교류 발전기의 유형

AC 발전기에는 두 가지 유형이 있습니다. 그들은

비동기 생성기

비동기식 발전기는 유도 발전기라고도합니다. 이 유형의 발전기에서 슬립은 로터가 회전하는 데 도움이됩니다. 회전자는 항상 고정자의 동기 속도와 일치하려고 시도하지만 실패합니다. 회전자가 고정자의 동기 속도와 일치하면 상대 속도가 0이되므로 회전자는 토크를 경험하지 않습니다. 풍력 터빈을 작동하는 데 적합합니다.

동기 생성기

동기식 발전기는 동기식 속도로 회전하는 AC 발전기 유형입니다. 이것은 패러데이의 전자기 유도 법칙에 따라 작동합니다. 코일이 균일 한 자기장에서 회전 할 때 EMF가 유도됩니다. 그들은 주로 발전소에서 고전압을 생성하는 데 사용됩니다.

응용

그만큼 교류 발전기의 응용 주로 풍차, 수력 발전 댐 등에서 발전하는 전력이 포함됩니다.

자주 묻는 질문

1). AC 발전기와 DC 발전기의 차이점은 무엇입니까?

교류 발전기에서 전류는 주기적으로 방향을 바꿔 교류가됩니다. DC 발전기에서 전류는 단일 방향으로 흐릅니다.

2). 자동차 교류 발전기에 AC 또는 DC가 있습니까?

주로 AC 전류는 회전 전기자에서 생성되며 정류자와 브러시를 사용하여 DC로 변환합니다.

삼). 교류 발전기는 어떤 원리로 작동합니까?

패러데이의 전자기 유도 법칙에 따라 작동합니다.

4). 교류 발전기 유형의 이름을 지정하십시오.

동기식 및 비동기식 AC 발전기

5). 배터리는 AC 또는 DC입니까?

배터리는 한 방향으로 만 전류를 전도하므로 DC입니다.

이 기사에서 우리는 AC 발전기 및 작동 원리 . 독자는 교류 발전기, 유형, 구조 및 응용 분야에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 여기에 질문이 있습니다. AC 발전기의 기능은 무엇입니까?