ما هو مولد التيار المتردد: البناء ومبدأ عمله

مولد التيار المتردد هو جهاز يحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية متناوبة للاستخدام المناسب. بناءً على نوع مدخلات الطاقة ، هناك نوعان من المولدات - مولد التيار المتردد و مولد التيار المستمر . تستخدم حلقات الانزلاق في مولدات التيار المتردد لإنتاج تيار متردد ، بينما يستخدم التيار المباشر في مولدات التيار المستمر. تستخدم مولدات التيار المتردد في محطات الطاقة والدراجات البخارية الكهربائية والمراكب الشراعية والدراجات وما إلى ذلك.عادة ما تكون مدخلات مولدات التيار المتردد عبارة عن طاقة ميكانيكية يتم توفيرها بواسطة التوربينات البخارية والغازية ومحركات الاحتراق الداخلي. مولدات التيار المتردد مفيدة في توربينات الرياح ، ومحطات الطاقة المائية الصغيرة ، أو في تقليل تيارات الغاز ذات الضغط العالي إلى ضغط أقل.

ما هو مولد التيار المتردد؟

تعريف: مولد التيار المتردد هو آلة تحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية في شكل emf بديل. يعمل مولد التيار المتناوب البسيط على مبدأ قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي. يحتوي على ملف من الأسلاك يدور في مجال مغناطيسي.

مبدأ العمل

مبدأ عمل مولد التيار المتردد هو ، يشار إليها عادة باسم المولدات التي تعمل على مبدأ قانون فاراداي الحث الكهرومغناطيسي . تؤدي حركة الموصل في مجال مغناطيسي موحد إلى تغيير التدفق المغناطيسي المرتبط بالملف ، وبالتالي إحداث قوة emf.

مولد AC بسيط

ال أجزاء من مولد التيار المتردد يتكون من ملف وحلقات منزلقة وفرش ومجال مغناطيسي قوي كمكوناته الرئيسية.

عمل مولد التيار المتردد

يتم تدوير الملف في المجال المغناطيسي لإنتاج مجال مغناطيسي قوي. عندما يتحرك الملف على جانب واحد لأعلى عبر المجال المغناطيسي ، يتم إحداث قوة emf في اتجاه واحد. مع استمرار دوران الملف ويتحرك هذا الجانب من الملف لأسفل ويتحرك جانب آخر من الملف لأعلى ، يتم تحفيز emf في الاتجاه العكسي. تُستخدم قاعدة اليد اليمنى لـ Fleming لتحديد اتجاه emf المستحث. تتكرر هذه العملية لكل دورة ويكون emf الناتج من النوع البديل.

مواقف مختلفة للملف

يظهر خرج مولد التيار المتردد أعلاه مع رسم بياني.

• أ - عندما يكون الملف عند 0 درجة ، يتحرك الملف بالتوازي مع اتجاه المجال المغناطيسي وبالتالي لا يستحث أي emf.
• ب - عندما يكون الملف عند 90 درجة ، يتحرك الملف عند 90 درجة إلى المجال المغناطيسي وبالتالي يستحث أقصى قوة emf.
• C - عندما يكون الملف عند 180 درجة ، يتحرك الملف مرة أخرى بالتوازي مع المجال المغناطيسي وبالتالي لا يستحث أي emf.
• D - عندما يكون الملف عند 270 درجة ، يتحرك الملف مرة أخرى عند 90 درجة إلى المجال المغناطيسي وبالتالي يستحث أقصى قوة emf. هنا ، فإن emf المستحث هو عكس ذلك لـ B.
• أ - عندما يكون الملف عند 360 درجة ، يكون الملف قد أكمل دورة واحدة ويتحرك بالتوازي مع المجال المغناطيسي ويؤدي إلى صفر emf.

ضع في اعتبارك ملفًا مستطيل الشكل به دورات 'N' تدور في مجال مغناطيسي موحد 'B' بسرعة زاوية 'ω'. الزاوية بين المجال المغناطيسي 'B' والعادي للملف في أي وقت يتم إعطاء 't' بواسطة ، θ = ωt.

في هذا الموضع ، يكون التدفق المغناطيسي عموديًا على مستوى الملف ويعطى بواسطة B Cos ωt.

التدفق المغناطيسي المرتبط بملف من المنعطفات N هو ɸ = B Cos ωt A ، حيث A هي منطقة الملف.

يتم إعطاء emf المستحث في الملف بواسطة قوانين Faraday للحث الكهرومغناطيسي ، وهو

ε = - دقط / دينارا

= - د (NBA Cos Cost) / dt

ε = الدوري الاميركي للمحترفين ω | الخطيئة ωt —— (i)

عندما يدور الملف خلال 90 درجة ، تصبح قيمة الجيب 1 وتكون قيمة emf المستحثة بحد أقصى ، وتقل المعادلة أعلاه (1) إلى ،

ε0 = N Bm A ω = N Bm A 2πf ——- (ii)

حيث يشير Bm إلى أقصى كثافة تدفق في Wb / م 2

يشير الحرف 'A' إلى مساحة الملف بالمتر المربع

'f' = تكرار دوران الملف في دورة / ثانية.

البديل (2) في (1) ،

ε = ε0 خطيئة ωt

يتم إعطاء التيار المتردد المستحث بواسطة ، أنا = ε / R = ε0 sin ωt / R.

بناء مولد التيار المتردد

يتكون مولد التيار المتردد البسيط من جزأين رئيسيين - الدوار والجزء الثابت. الجزء المتحرك هو مكون دوار والجزء الثابت من الآلة هو الجزء الثابت.

الجزء الثابت

الجزء الثابت هو مكون ثابت يحمل بكفاءة لفائف المحرك. الغرض من لف المحرك هو نقل التيار إلى الحمل ويمكن أن يكون الحمل أي جهاز خارجي يستهلك طاقة كهربائية. يتكون من ثلاثة أجزاء رئيسية:

• إطار الجزء الثابت - إنه إطار خارجي يستخدم لعقد قلب الجزء الثابت وكذلك لفات المحرك.
• الجزء الثابت - يتم تصفيحه بالفولاذ أو الحديد لتقليل خسائر تيار الدوامة. يتم عمل فتحات في الجزء الداخلي من القلب لعقد لفائف المحرك.
• لفات حديد التسليح - يتم لف ملفات المحرك على فتحات قلب المحرك.

الدوار

الدوار هو جزء دوار من مولد التيار المتردد. يتكون من لفات المجال المغناطيسي. يستخدم التيار المستمر لمغنطة الأقطاب المغناطيسية. كل نهاية لفات المجال المغناطيسي متصلة بحلقات منزلقة. هذا المزيج متصل بعمود مشترك يدور عليه الدوار. نوعان من الدوار هما دوار القطب البارز وقطب دوار أسطواني.

دوار القطب البارز

يظهر نوع الدوار البارز في الشكل أدناه. في هذا النوع من الدوار ، يمكن ملاحظة عدد الأعمدة التي يتم إسقاطها ، والمعروفة باسم الأعمدة البارزة مع تثبيت قواعدها على الدوار. يتم استخدامها في تطبيقات السرعة المنخفضة والمتوسطة.

دوار القطب البارز

الدوار القطب أسطواني

تتكون الدوارات من النوع الأسطواني من أسطوانة قوية غير مكدسة مع فتحات مرتبة على السطح الخارجي للأسطوانة. يتم استخدامه في التطبيقات عالية السرعة. يظهر الرسم التخطيطي للقطب الأسطواني الدوار أدناه.

دوار أسطواني

أنواع مولدات التيار المتردد

مولدات التيار المتردد من نوعين. هم انهم

المولدات غير المتزامنة

تُعرف المولدات غير المتزامنة أيضًا باسم مولدات الحث. في هذا النوع من المولد ، يساعد الانزلاق الدوار على الدوران. يحاول الدوار دائمًا مطابقة السرعة المتزامنة للجزء الثابت ولكنه يفشل. إذا كان الجزء المتحرك يطابق السرعة المتزامنة للجزء الثابت ، فإن السرعة النسبية تصبح صفراً ، ومن ثم لا يواجه الجزء المتحرك أي عزم دوران. إنها مناسبة لتشغيل توربينات الرياح.

المولدات المتزامنة

المولد المتزامن هو نوع من مولدات التيار المتردد التي تدور بسرعة متزامنة. إنه يعمل على مبدأ قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي - يتم تحفيز emf عندما يدور الملف في مجال مغناطيسي موحد. وهي تستخدم بشكل رئيسي في محطات توليد الطاقة لتوليد الفولتية العالية.

التطبيقات

ال تطبيقات مولد التيار المتردد تشمل بشكل أساسي توليد الطاقة من طواحين الهواء والسدود الكهرومائية وغيرها الكثير.

أسئلة وأجوبة

1). ما الفرق بين مولد التيار المتردد ومولد التيار المستمر؟

في مولد التيار المتردد ، يعكس التيار الكهربائي اتجاهه بشكل دوري ليصبح تيارًا مترددًا. في مولد التيار المستمر ، يتدفق التيار الكهربائي في اتجاه واحد.

2). هل مولدات السيارة بها تيار متردد أو تيار مستمر؟

بشكل أساسي ، يتم إنشاء تيار التيار المتردد في المحرك الدوار ويستخدم المبدل والفرش للتحويل إلى التيار المستمر.

3). أي مولد يعمل على أي مبدأ؟

إنه يعمل على مبدأ قوانين فاراداي للحث الكهرومغناطيسي.

4). قم بتسمية أنواع مولدات التيار المتردد.

مولدات التيار المتردد المتزامن وغير المتزامن

5). هل البطاريات AC أو DC؟

البطاريات تعمل بالتيار المستمر لأنها تجري تيارًا في اتجاه واحد فقط.

في هذه المقالة ، ناقشنا تكييف الهواء المولد ومبدأ عمله . يمكن للقارئ اكتساب رؤى حول مولد التيار المتردد والأنواع والبناء والتطبيقات. هنا سؤال لك ما هي وظيفة مولد التيار المتردد؟