O que é um gerador AC: construção e seu princípio de funcionamento

O que é um gerador AC: construção e seu princípio de funcionamento

Um gerador AC é um dispositivo que converte energia mecânica em energia elétrica alternada para uso adequado. Com base no tipo de entrada de energia, existem dois tipos de geradores - gerador AC e Gerador DC . Os anéis deslizantes são usados ​​em geradores CA para produzir corrente alternada, enquanto a corrente contínua é usada em geradores CC. Os geradores CA são usados ​​em usinas de energia, scooters elétricos, veleiros, bicicletas e assim por diante.A entrada para os geradores AC é geralmente energia mecânica que é fornecida por turbinas a vapor e a gás e motores de combustão interna. Os geradores CA são úteis em turbinas eólicas, pequenas centrais hidrelétricas ou na redução de fluxos de gás de pressão mais alta para pressão mais baixa.



O que é o AC Generator?

Definição: O gerador AC é uma máquina que converte energia mecânica em energia elétrica na forma de fem alternativa. Um gerador AC simples funciona segundo o princípio da Lei da Indução Eletromagnética de Faraday. Possui uma bobina de fio que gira em um campo magnético.


Princípio de trabalho

Princípio de funcionamento do gerador AC ou seja, estes são comumente referidos como alternadores que funcionam com base no princípio da Lei de Faraday de Indução eletromagnética . O movimento de um condutor em um campo magnético uniforme altera o fluxo magnético vinculado à bobina, induzindo assim uma fem.





Gerador AC Simples

Gerador AC Simples

O partes do gerador AC consiste em uma bobina, anéis coletores, escovas e um forte campo magnético como seus componentes principais.



Trabalho do gerador AC

A bobina é girada no campo magnético para produzir um forte campo magnético. Conforme a bobina de um lado se move para cima através do campo magnético, um fem é induzido em uma direção. Conforme a rotação da bobina continua e este lado da bobina se move para baixo e o outro lado da bobina se move para cima, um fem é induzido na direção reversa. A regra da mão direita de Fleming é usada para determinar a direção da fem induzida. Este processo se repete para cada ciclo e a fem produzida é do tipo alternada.

Diferentes posições de uma bobina

Diferentes posições de uma bobina

A saída de um gerador AC é mostrada acima com um gráfico.


  • A - Quando a bobina está a 0 graus, a bobina se move paralelamente à direção do campo magnético e, portanto, não induz fem.
  • B - Quando a bobina está a 90 graus, a bobina se move a 90˚ para o campo magnético e, portanto, induz fem máxima.
  • C - Quando a bobina está a 180 graus, a bobina novamente se move paralelamente ao campo magnético e, portanto, não induz a fem.
  • D - Quando a bobina está a 270 graus, a bobina se move novamente a 90˚ para o campo magnético e, portanto, induz fem máxima. Aqui, a fem induzida é oposta à de B.
  • A - Quando a bobina está em 360 graus, a bobina completou uma rotação e se move paralelamente ao campo magnético e induz a fem zero.

Considere uma bobina de forma retangular com 'N' voltas que gira em um campo magnético uniforme 'B' de uma velocidade angular 'ω'. O ângulo entre o campo magnético 'B' e normal para a bobina a qualquer momento 't' é dado por, θ = ωt.

Nesta posição, o fluxo magnético é perpendicular ao plano de uma bobina e é dado por B Cos ωt.

O fluxo magnético ligado a uma bobina de N voltas é ɸ = B Cos ωt A, onde A é a área de uma bobina.

A fem induzida na bobina é dada pelas Leis da Indução Eletromagnética de Faraday, que é

ε = - dØ / dt

= - d (NBA Cos ωt) / dt

ε = NBA ω | sin ωt —— (i)

Quando a bobina gira 90˚, o valor do seno torna-se 1 e a fem induzida será máxima, a equação acima (i) se reduz a,

ε0 = N Bm A ω = N Bm A 2πf ——- (ii)

Onde Bm se refere à densidade de fluxo máxima em Wb / m2

'A' refere-se à área de uma bobina em m2

‘F’ = frequência de rotação de uma bobina em rev / segundo.

Substituir (ii) em (i),

ε = ε0 sin ωt

A corrente alternada induzida é dada por, I = ε / R = ε0 sen ωt / R

Construção de gerador AC

O gerador CA simples tem duas partes principais - Rotor e Estator. O rotor é um componente giratório e a parte estacionária da máquina é um estator.

Estator

O estator é um componente estacionário que segura com eficiência o enrolamento da armadura. O objetivo do enrolamento da armadura é transportar corrente para a carga e a carga pode ser qualquer equipamento externo que consuma energia elétrica. Consiste em três partes principais:

  • Estrutura do estator - É uma estrutura externa usada para conter o núcleo do estator e também os enrolamentos da armadura.
  • Núcleo do Estator - É laminado com aço ou ferro para reduzir as perdas por correntes parasitas. As ranhuras são feitas na parte interna de um núcleo para conter os enrolamentos da armadura.
  • Enrolamentos de Armadura - Os enrolamentos da armadura são enrolados nas ranhuras do núcleo da armadura.

Rotor

O rotor é uma parte giratória de um gerador AC. Consiste em enrolamentos de campo magnético. A alimentação DC é usada para magnetizar os pólos magnéticos. Cada extremidade dos enrolamentos do campo magnético está ligada a anéis coletores. Essa combinação é conectada a um eixo comum no qual o rotor gira. Os dois tipos de rotor são rotor de pólo saliente e rotor de pólo cilíndrico.

Salient Pole Rotor

O tipo de rotor de pólo saliente é mostrado na figura abaixo. Nesse tipo de rotor, pode-se observar o número de pólos projetados, conhecidos como pólos salientes com suas bases fixadas ao rotor. Eles são usados ​​em aplicações de baixa e média velocidade.

Salient Pole Rotor

Salient Pole Rotor

Rotor de polo cilíndrico

Os rotores do tipo cilíndrico consistem em um cilindro robusto e não franzido com ranhuras dispostas na superfície externa de um cilindro. É usado em aplicações de alta velocidade. O diagrama do rotor de pólo cilíndrico é mostrado abaixo.

Rotor Cilíndrico

Rotor Cilíndrico

Tipos de gerador AC

Os geradores CA são de dois tipos. Eles estão

Geradores Assíncronos

Os geradores assíncronos também são conhecidos como geradores de indução. Nesse tipo de gerador, o escorregamento ajuda o rotor a girar. O rotor sempre tenta corresponder à velocidade síncrona de um estator, mas falha. Se o rotor corresponder à velocidade síncrona de um estator, a velocidade relativa torna-se zero e, portanto, o rotor não experimenta nenhum torque. Eles são adequados para operar turbinas eólicas.

Geradores Síncronos

O gerador síncrono é um tipo de gerador CA que gira em uma velocidade síncrona. Ele funciona com base no princípio da lei de indução eletromagnética de Faraday - um fem é induzido quando uma bobina gira em um campo magnético uniforme. Eles são usados ​​principalmente em usinas de energia para gerar altas tensões.

Formulários

O aplicações do gerador ac incluem principalmente a geração de energia a partir de moinhos de vento, barragens hidroelétricas e muitos mais.

FAQs

1). Qual é a diferença entre o gerador AC e o gerador DC?

No gerador CA, a corrente elétrica inverte sua direção periodicamente para se tornar uma corrente alternada. No gerador DC, a corrente elétrica flui em uma única direção.

2). Os alternadores dos carros têm AC ou DC?

Primeiramente, a corrente CA é gerada na armadura rotativa e usa um comutador e escovas para converter em CC.

3). O gerador AC funciona com base em qual princípio?

Ele funciona segundo o princípio das Leis da Indução Eletromagnética de Faraday.

4). Cite os tipos de Geradores AC.

Geradores AC síncronos e assíncronos

5). As baterias são AC ou DC?

As baterias são CC, pois conduzem corrente apenas em uma direção.

Neste artigo, discutimos o AC gerador e seu princípio de funcionamento . O leitor pode obter informações sobre o AC Generator, tipos, construção e aplicações. Aqui está uma pergunta para você, qual é a função do gerador AC?