หลักการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าใช้หลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าในการแปลงพลังงานกลที่เกิดจากเครื่องยนต์เพื่อหมุนเพลาของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าให้เป็นพลังงานไฟฟ้าเพื่อส่งออก

ตามกฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์ เมื่อฟลักซ์แม่เหล็ก (จำนวนเส้นแรงแม่เหล็ก) ที่ผ่านบริเวณที่ล้อมรอบด้วยวงปิดเปลี่ยนแปลง (มีการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่างตัวนำและสนามแม่เหล็ก) จะเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำขึ้นในวงปิดนั้น หากวงปิดนั้นเป็นวงตัวนำปิด จะเกิดกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำขึ้น

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับถูกออกแบบและผลิตขึ้นโดยอาศัยหลักการข้างต้น แต่สนามแม่เหล็กของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับนั้นเป็นสนามแม่เหล็กไฟฟ้า เมื่อกระแสไฟฟ้าที่มีทิศทางคงที่ไหลผ่านแปรงถ่านสองอัน (เช่น กระแสไฟฟ้าไหลเข้าแปรงถ่าน A และไหลออกจากแปรงถ่าน B) จะเกิดสนามแม่เหล็กขึ้นใกล้กับขดลวด ทิศทางของสนามแม่เหล็กถูกกำหนดโดยกฎมือขวา เพื่อเพิ่มความแรงของสนามแม่เหล็ก จึงมีการใส่เหล็กอ่อนไว้ตรงกลางขดลวด เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน จะเกิดแม่เหล็กขึ้น ทิศทางของเส้นแรงสนามแม่เหล็กที่อยู่รอบแม่เหล็กจะออกมาจากขั้วเหนือ (N) และกลับเข้าสู่แม่เหล็กจากขั้วใต้ (S) เพื่อสร้างเป็นวงจร เพลาถูกยึดติดกับเหล็กอ่อน เมื่อเครื่องยนต์ขับเคลื่อนเพลานี้ให้หมุน จะเกิดสนามแม่เหล็กหมุน ทำให้เกิดการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่างลวดและสนามแม่เหล็ก

คุณลักษณะของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ

คุณลักษณะของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ (เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง):

มีคุณสมบัติเด่นคือ ขนาดเล็ก น้ำหนักเบา และช่วยประหยัดวัสดุทองแดง

2. โครงสร้างเรียบง่าย การทำงานเชื่อถือได้ บำรุงรักษาสะดวก และอายุการใช้งานยาวนาน

3. เครื่องยนต์มีประสิทธิภาพการชาร์จที่ความเร็วต่ำที่ดี (แรงเคลื่อนไฟฟ้าเกิดขึ้นจากการกระตุ้นจากภายนอก)

4. ข้อดี เช่น การรบกวนทางคลื่นวิทยุต่ำ;

5. โครงสร้างของตัวควบคุมที่ใช้มีความเรียบง่าย (เป็นเพียงตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า ซึ่งมีหน้าที่ในการจำกัดกระแสและตัดกระแส)

การจำแนกประเภทของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ

(1) ตามโครงสร้างโดยรวมที่แตกต่างกัน

① เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับแบบธรรมดา

② เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับแบบรวมวงจร

③ เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับพร้อมปั๊ม

④ เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับแบบไร้แปรงถ่าน

⑤ เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับแบบแม่เหล็กถาวร

(2) ตามโครงสร้างที่แตกต่างกันของตัวเรียงกระแส

① เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบหกท่อ

② เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแปดท่อ

③ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบเก้าท่อ

④ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบ 11 หลอด

(3) ตามประเภทการต่อลงดินที่แตกต่างกันของขดลวดสนามแม่เหล็ก

① แบบเหล็กฝังในตัว

② แบบเหล็กภายนอก

โครงสร้างของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ

1. โรเตอร์: คือส่วนที่สร้างสนามแม่เหล็กหมุนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า โดยส่วนประกอบหลักๆ ได้แก่ ขั้วแม่เหล็กสองขั้ว ขดลวดสนามแม่เหล็ก เพลา และวงแหวนสลิป เป็นต้น

ขั้วแม่เหล็กแบบกรงเล็บสองอันถูกกดอัดเข้ากับเพลาโรเตอร์ ช่องว่างของขั้วแม่เหล็กแบบกรงเล็บติดตั้งโครงแม่เหล็กและพันด้วยขดลวดสนามแม่เหล็ก ปลายทั้งสองของขดลวดสนามแม่เหล็กถูกเชื่อมติดกับวงแหวนสลิปทองแดงสองวงที่แยกจากเพลา แปรงสองอันสัมผัสกับวงแหวนสลิปเพื่อป้อนกระแสไฟฟ้ากระแสตรงเข้าสู่ขดลวดสนามแม่เหล็ก เมื่อกระแสกระตุ้นไหลผ่านขดลวดสนามแม่เหล็ก สนามแม่เหล็กจะถูกสร้างขึ้น ในบรรดาขั้วแม่เหล็กแบบกรงเล็บที่ถูกทำให้เป็นแม่เหล็กนั้น อันหนึ่งเป็นขั้วเหนือ (N) และอีกอันเป็นขั้วใต้ (S) จึงเกิดเป็นขั้วแม่เหล็ก 4 ถึง 8 คู่ (เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับซีรีส์ JF ในประเทศมี 6 คู่ขั้วแม่เหล็ก)

จุดประสงค์ของการออกแบบขั้วแม่เหล็กของโรเตอร์ให้มีรูปร่างคล้ายจะงอยปากนกก็เพื่อให้สนามแม่เหล็กมีการกระจายตัวแบบไซน์ เพื่อให้แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดจากขดลวดอาร์มาเจอร์มีรูปคลื่นไซน์ที่ดีขึ้น

2. สเตเตอร์: เป็นส่วนประกอบของขดลวดในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (สเตเตอร์เรียกอีกอย่างว่า อาร์มาเจอร์ ซึ่งสร้างกระแสสลับสามเฟส) ประกอบด้วยแกนสเตเตอร์และขดลวดอาร์มาเจอร์สามเฟสแบบสมมาตร ยึดอยู่ระหว่างฝาครอบปลายทั้งสองข้าง แกนสเตเตอร์ประกอบด้วยแผ่นเหล็กซิลิคอนรูปวงแหวนที่หุ้มฉนวนซึ่งกันและกัน โดยมีร่องอยู่บนวงกลมด้านในเรียงซ้อนกัน ขดลวดอาร์มาเจอร์สามเฟสส่วนใหญ่ต่อแบบสตาร์ แต่ก็มีเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับบางเครื่องที่ต่อแบบเดลต้า

3. ฝาปิดท้ายและพัดลมระบายความร้อน

ฝาครอบด้านท้ายแบ่งออกเป็นฝาครอบด้านหน้า (ฝาครอบด้านขับเคลื่อน) และฝาครอบด้านท้าย (ฝาครอบด้านวงจรเรียงกระแส)

หน้าที่ของมันคือการติดตั้งตลับลูกปืนและส่วนประกอบอื่นๆ รองรับเพลาโรเตอร์ และปิดผนึกส่วนประกอบภายใน

ผลิตโดยการหล่อขึ้นรูปโลหะผสมอลูมิเนียมหรือการหล่อแบบแม่พิมพ์ทราย เนื่องจากโลหะผสมอลูมิเนียมเป็นวัสดุที่ไม่เป็นแม่เหล็ก จึงช่วยลดการรั่วไหลของสนามแม่เหล็ก และมีข้อดีคือน้ำหนักเบาและมีประสิทธิภาพในการระบายความร้อนที่ดี

ลักษณะการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ

ลักษณะการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ: หมายถึงความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง กระแสไฟฟ้า และความเร็วรอบที่ได้จากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลังจากการแปลงเป็นกระแสตรง ซึ่งรวมถึงลักษณะการทำงาน ลักษณะการทำงานขณะไม่มีโหลด และลักษณะการทำงานภายนอก โดยในจำนวนนี้ ลักษณะการทำงานขณะไม่มีโหลดมีความสำคัญอย่างยิ่ง

I. ลักษณะเฉพาะของผลลัพธ์

ลักษณะเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ หรือที่เรียกว่าลักษณะโหลดหรือลักษณะกระแสเอาต์พุต หมายถึงความสัมพันธ์ระหว่างกระแสเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากับความเร็วรอบเมื่อแรงดันเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคงที่ (14V สำหรับระบบ 12V และ 28V สำหรับระบบ 24V) กล่าวคือ เส้นโค้ง I=f(n) เมื่อแรงดันเอาต์พุต U คงที่ ลักษณะเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ (ซึ่งสามารถวัดได้จากการทดลอง) แสดงอยู่ในรูปภาพ

2. คุณลักษณะขณะไม่มีโหลด

ความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและความเร็วรอบเมื่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่มีโหลด เรียกว่า ลักษณะเฉพาะขณะไม่มีโหลด นั่นคือ ความสัมพันธ์เชิงฟังก์ชันของ U=f(n) เมื่อ I=0

iii. ลักษณะภายนอก

เมื่อความเร็วในการหมุนคงที่ ความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากับกระแสไฟฟ้าขาออกเรียกว่าลักษณะภายนอก นั่นคือ ความสัมพันธ์เชิงฟังก์ชันของ U=f(I) เมื่อ n เป็นค่าคงที่

เส้นโค้งลักษณะเอาต์พุต I = f(n) แสดงให้เห็นว่า:

1. ความเร็วรอบ <” ที่ความเร็วรอบ n1 แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด และไม่สามารถจ่ายพลังงานออกสู่ภายนอกได้ เมื่อความเร็วรอบเท่ากับ n1 แรงดันไฟฟ้าจะถึงค่าที่กำหนด เมื่อความเร็วรอบมากกว่า n1 เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะจ่ายพลังงานออกสู่ภายนอกที่แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด

n1 คือความเร็วรอบขณะไม่มีโหลด (เมื่อ I=0 และ U= แรงดันไฟฟ้าพิกัด) ค่าความเร็วรอบขณะไม่มีโหลด n1 เป็นเกณฑ์หลักในการเลือกอัตราส่วนความเร็วของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าต่อเครื่องยนต์ โดยทั่วไป n1 ควรเท่ากับหรือสูงกว่าความเร็วรอบเดินเบาของเครื่องยนต์เล็กน้อย

เมื่อความเร็วรอบมากกว่า n1 กระแสไฟฟ้าขาออกของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นตามความเร็วรอบที่สูงขึ้น และจะเพิ่มขึ้นเมื่อความเร็วรอบลดลง เมื่อความเร็วรอบเท่ากับ n2 เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะจ่ายกำลังไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าตามพิกัด (ผลคูณของแรงดันไฟฟ้าพิกัดและกระแสไฟฟ้าพิกัด)

n2 - ความเร็วรอบขณะโหลดเต็มที่ (หรือความเร็วรอบที่กำหนด) โดยทั่วไปแล้ว ค่า n2 ที่เลือกควรต่ำกว่าความเร็วสูงสุดของเครื่องยนต์ และเท่ากับหรือสูงกว่าความเร็วรอบที่ใช้งานปกติของเครื่องยนต์เล็กน้อย

เมื่อความเร็วรอบของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าถึงค่าที่กำหนด กระแสไฟฟ้าขาออกจะไม่เพิ่มขึ้นตามความเร็วรอบหรือความต้านทานโหลดที่ลดลงอีกต่อไป กล่าวคือ เครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีระบบป้องกันตนเองโดยการจำกัดกระแสไฟฟ้าโดยอัตโนมัติ ค่ากระแสไฟฟ้า ณ เวลานี้เรียกว่ากระแสไฟฟ้าขาออกพิกัดหรือค่ากระแสไฟฟ้าจำกัดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (ประมาณ 1.5 เท่าของกระแสไฟฟ้าพิกัด)

ความเร็วรอบขณะไม่มีโหลดและความเร็วรอบขณะมีโหลดเต็มที่ เป็นตัวชี้วัดประสิทธิภาพหลักของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ซึ่งทั้งสองค่านี้ระบุไว้ในคู่มือผลิตภัณฑ์ ตราบใดที่ได้ทำการวัดค่าทั้งสองนี้ในระหว่างการใช้งานและเปรียบเทียบกับค่าที่ระบุไว้ ก็สามารถตรวจสอบได้ว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีประสิทธิภาพดีหรือไม่

หากมีข้อสงสัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า โปรดติดต่อทีมงาน Beidou Power เรามีประสบการณ์มากกว่าสิบปีในการผลิตและจำหน่ายอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้า พร้อมทีมวิศวกรผู้เชี่ยวชาญพร้อมให้บริการ เลือก Beidou Power คือการเลือกที่มั่นใจได้ ยินดีต้อนรับการตรวจสอบโรงงาน ณ สถานที่จริง