Jeneratörün çalışma prensibi
Jeneratörler makinelerdir mekanik enerjinin elektrik enerjisine dönüştürülmesi… Jeneratörün çalışma prensibi şuna dayanmaktadır: elektromanyetik indüksiyon fenomeni, manyetik alanda hareket eden ve manyetik kuvvetlerini geçen bir iletkende bir EMF indüklendiğinde. Bu nedenle, böyle bir iletken bizim tarafımızdan bir elektrik enerjisi kaynağı olarak kabul edilebilir.
Telin manyetik bir alanda yukarı veya aşağı hareket ederek hareket ettiği indüklenmiş EMF elde etme yöntemi, pratik kullanımı için çok elverişsizdir. Bu nedenle jeneratörlerde telin doğrusal değil, dönme hareketi kullanılır.
Herhangi bir jeneratörün ana parçaları şunlardır: bir manyetik alan oluşturan bir mıknatıs sistemi veya daha sıklıkla elektromıknatıslar ve bu manyetik alanı geçen bir tel sistemi.
Daha sonra çerçeve olarak adlandıracağımız (Şekil 1) eğri ilmek şeklinde bir teli alıp bir mıknatısın kutuplarının oluşturduğu manyetik alana yerleştirelim. Böyle bir çerçeveye 00 ekseni etrafında dönme hareketi verilirse, kutuplara bakan kenarları manyetik alan çizgilerini kesecek ve bunlarda bir EMF indüklenecektir.
Pirinç. 1. Manyetik alanda dönen çan şeklindeki bir iletkende (çerçevede) EMF indüksiyonu
Yumuşak teller kullanarak çerçeveye bir ampul bağlayarak devreyi kapatacağız ve ışık yanacaktır. Çerçeve manyetik bir alanda dönerken ampul yanmaya devam edecektir. Böyle bir cihaz, çerçevenin dönüşü için harcanan mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren en basit jeneratördür.
Böylesine basit bir jeneratörün oldukça önemli bir dezavantajı vardır. Kısa bir süre sonra ampulü dönen çerçeveye bağlayan yumuşak teller bükülür ve kırılır. Devrede bu tür kesintileri önlemek için, çerçevenin uçları (Şekil 2), çerçeve ile birlikte dönen iki bakır halka 1 ve 2'ye bağlanır.
Bu halkalara kayma halkaları denir. Elektrik akımı, halkalara bitişik elastik plakalar 3 ve 4 aracılığıyla kayma halkalarından dış devreye (ampule) yönlendirilir. Bu plakalara fırça denir.
Pirinç. 2. Manyetik alanda dönen çerçevenin A ve B tellerinde indüklenen EMF'nin (ve akımın) yönü: 1 ve 2 - kayma halkaları, 3 ve 4 - fırçalar.
Dönen çerçevenin harici devreye bu şekilde bağlanmasıyla, bağlantı kablolarının bağlantısı kesilmeyecek ve jeneratör normal şekilde çalışacaktır.
Şimdi, çerçeve uçlarında indüklenen EMF'nin yönünü veya aynı olan, dış devre kapalıyken çerçevede indüklenen akımın yönünü ele alalım.
Şek. 2, sol iletken AA'da, EMF çizim düzleminin dışında bizden bir yönde ve üzerimizdeki çizim düzlemi nedeniyle sağ patlayıcıda indüklenecektir.
Çerçeve telinin iki yarısı birbirine seri bağlandığından, içlerinde indüklenen EMF artacak ve fırça 4'te jeneratörün pozitif kutbu ve fırça 3'ün negatif kutbu olacaktır.
Çerçeve tamamen dönerken indüklenen EMF'deki değişikliği izleyelim. Saat yönündeki çerçeve, Şekil 1'de gösterilen konumdan 90° döndürülürse. 2, o zaman iletkeninin o andaki yarısı manyetik alan çizgileri boyunca hareket edecek ve içlerindeki EMF indüksiyonu duracaktır.
Çerçevenin 90 ° daha döndürülmesi, çerçevenin tellerinin manyetik alanın kuvvet çizgilerini tekrar geçmesine neden olacaktır (Şekil 3), ancak AA teli kuvvet çizgilerine göre hareket edecektir. aşağıdan yukarıya değil, yukarıdan aşağıya, BB teli ise tam tersine aşağıdan yukarıya doğru hareket ederek kuvvet çizgilerini aşacaktır.
Pirinç. 3. İndüklenen e'nin yönünü değiştirmek. vesaire. s. (ve akım), çerçeve, şekil 2'de gösterilen konuma göre 180 ° döndürüldüğünde. 2.
Çerçevenin yeni bir konumu ile AL ve BB tellerinde indüklenen emk'in yönü ters yönde değişecektir. Bu, bu durumda bu tellerin her birinin manyetik alan çizgilerini geçtiği yönün değişmiş olmasından kaynaklanmaktadır. Sonuç olarak, jeneratör fırçalarının polaritesi de değişecektir: fırça 3 artık pozitif ve fırça 4 negatif olacaktır.
Çerçeveyi daha da çevirerek, AA ve BB tellerinin manyetik kuvvet çizgileri boyunca hareketine ve gelecekte - baştan itibaren tüm süreçlerin tekrarına sahip olacağız.
Böylece, çerçevenin bir tam dönüşü sırasında, indüklenen EMF yönünü iki kez değiştirir ve aynı zamanda değeri de en yüksek değerlerine iki kez (çerçevenin telleri kutupların altından geçtiğinde) ve iki kez sıfıra eşit olur. (tellerin manyetik alan çizgileri boyunca hareket anlarında).
Yönü ve büyüklüğü değişen bir EMF'nin, kapalı bir dış devrede yönü ve büyüklüğü değişen bir elektrik akımını indükleyeceği oldukça açıktır.
Bu nedenle, örneğin, bu en basit jeneratörün terminallerine bir ampul bağlanırsa, o zaman çerçevenin dönüşünün ilk yarısında, ampulden geçen elektrik akımı bir yönde gidecek ve ikinci yarısında çevir, diğerinde.
Pirinç. 4. Çerçevenin bir dönüşü için indüklenen akımın değişim eğrisi
şek. 1, çerçeve 360 ° döndürüldüğünde, yani bir tam dönüşte mevcut değişikliğin doğası hakkında bir fikir verir. 4. Büyüklüğü ve yönü sürekli değişen bir elektrik akımı indüklenir alternatif akım.