Acasa » Tehnologii » Ce mare inginerie! › Principiul de functionare al alternatorului

Principiul de functionare al alternatorului

| |

La bornele unei bobine fixe in fata careia se roteste uniform un magnet ia nastere o tensiune electromotoare alternativa. La o rotatie completa a magnetului, intensitatea curentului alternativ indus in bobina variaza oscilatoriu. Oscilatia poate fi pusa in evidenta cu ajutorul unui ampermetru de curent continuu, cu ac indicator la mijlocul scalei, conectat la bornele bobinei. Rotim uniform magnetul pornind dintr-o pozitie, in care magnetul este orientat in lungul axului bobinei. In decursul unei rotatii complete a magnetului, acul ampermetrului va devia spre una din extermitatile scalei indicand un maxim, apoi trece prin zero deviind spre cealalta extrema a scalei si dupa ce indica un maxim (egal ca valoare cu primul), revine la zero (Figura 1).

Fig. 1 - Variatia in timp a fluxului inductor si a intensitatii curentului prin bobina dispozitivului denumit alternator. Deasupra curbelor se arata cateva pozitii ale magnetului bara si ale acului ampermetrului conectat la bobina. Miscarea de rotatie a magnetului inductor este uniforma.

Principiul de functionare al alternatorului: Functionarea alternatorului se bazeaza pe tensiunea electromotoare indusa intr-o bobina aflata intr-un camp magnetic rotitor.

Constructia si functionarea alternatorului

Ca orice masina electrica rotativa, generatorul de curent alternativ, numit alternator, are doua parti principale: una din ele produce campul magnetic inductor si se numeste inductor, iar cealalta se numeste indus. Acesta este format din bobine cu miez feromagnetic, in care se induc tensiuni electromagnetice alternative.

La alternator, indusul fiind fix, se mai numeste atator. Inductorul fiind partea care se roteste, se numeste rotor.

Statorul este alcatuit dintr-o carcasa cilindrica in interiorul careia se afla o armatura realizata din tole de material feromagnetic (otel electrotehnic). Armatura poarta bobinajele, legate in serie si bobinele alternativ cand intr-un sens cand in altul, asa cum arata figura 2. In interiorul armaturii cilindrice a statorului se afla dispus coaxial rotorul format din electromagneti in numar par, egal cu numarul bobinelor din stator. Miezul electromagnetilor este realizat tot din tole de otel electrotehnic. Polii electromagnetilor alterneaza (fig. 2, a). Inductorul este alimentat cu un curent continuu, numit curent de excitatie, produs de un mic generator de curent continuu (excitatoarea), al carui indus se afla pe axul (arborele) alternatorului.

Principiul de functionare al alternatorului

Fig. 2 - Alternatorul monofazat

De la excitatoare curentul ajunge la circuitul inductorului prin doua perii de carbune P₁ si P₂ care aluneca pe doua inele de arama I₁ si I₂, de care sunt fixate capetele circuitului inductor.

Trecerea succesiva a polilor de pe rotor prin fata bobinelor statorului, alternat bobinate si legate in serie, face sa apara in circuitul indusului o t.e.m. alternativa. Intervalul de timp in care o pereche de poli trece prin fata unei bobine a statorului determina perioada t.e.m. alternative. Notam cu n turatia in rot/min a motorului care pune in rotatie inductorul si cu p numarul de perechi de poli. Cum in fiecare rotatie prin dreptul unei bobine a statorului trec p perechi de poli, iar intr-o secunda p x n/60 perechi de poli, rezulta ca in acest interval de timp se produc p x n/60 oscilatii ale t.e.m. alternative. Deci, frecventa tensiunii electromotoare alternative a unui generator de tipul alternatorului este

v = pn/60 (Hz)

Exemplu: pentru ca frecventa t.e.m. a unui alternator cu patru perechi de poli sa fie de 50 Hz, turatia motorului de antrenare trebuie sa fie 750 rot/min.

Principiul de functionare al alternatorului poate fi urmarit in figura 2. Prin rotirea inductorului, polii sai creeaza fluxuri variabile sinusoidal prin bobinele statorului, in care induc tensiuni electromotoare. In figura 2, a, polul nord N₁ se apropie de bobina A, polul sud S₁ se apropie de bobina B, N₂ de C si S₂ de D. Fluxul magnetic prin bobinele statorului creste. Sensul tensiunii electromotoare induse face borna 2 pozitiva si borna 1 negativa. Sensul curentului prin circuitul indusului si sarcina rezistiva sunt indicate in figura prin sageti. Tensiunea electromotoare indusa este nula cand polii trec exact prin fata bobinelor A, B, C, D, deoarece fluxul prin acestea este maxim, iar viteza de variatie a fluxului este nula. In figura 2, b, polii au depasit pozitia de flux maxim, tensiunea electromotoare indusa este de sens contrar, borna 1 devine pozitiva, borna 2 negativa, sensul curentului fiind contrar celui din figura recedenta. Astfel ia nastere la bornele 1 si 2 ale alternatorului o tensiune alternativa care poate fi trecuta direct pe circuitul de utilizare.

Dupa tipul de motor care pune in rotatie inductorul, alternatoarele se pot numi turbogeneratoare (motor cu turbina cu aburi), hidrogeneratoare (turbina hidraulica drept motor) sau generator Diesel (motor Diesel).

Bibliografie