Què és un alternador: construcció, treball i les seves aplicacions

El 1832 són creats alternadors per Hippolyta Pixii (1808-1835) l'inventor francès. Algunes de les empreses fabricants d’alternadors a l’Índia són Abrasive Engineers Private Limited a Delhi, Accurion Scientific Instruments Private Limited a Bangalore, Aditya Techno Private Limited a Nova Delhi, Agni Natural Energy India Private Limited a Bangalore, Agragami Natures Electrical Generating System Private Limited a Bangalore , Sensors d'aire Auto Electronics Private Limited a Nova Delhi, Ajanta Switchgerars Private Limited a Pune, Alok Elèctrics Private Limited a Uttar Pradesh, Ambica Elevator Private Limited a Gujarat, Amico Engineers Private Limited a Calcuta, Anand i Co.electronics Private Limited a Bengala Occidental, Anand Technocrats Private Limited a Maharashtra.

Què és Alternator?

Un alternador es defineix com una màquina o generador que produeix subministrament de corrent altern (AC) i converteix l’energia mecànica en energia elèctrica, de manera que també s’anomena generador de corrent altern o generador síncron. Hi ha diferents tipus d’alternadors basats en aplicacions i disseny. L’alternador de tipus marí, l’alternador de tipus automotriu, l’alternador de locomotora dièsel-elèctrica, l’alternador de tipus Brushless i els alternadors de ràdio són els tipus d’alternadors segons les aplicacions. El tipus de pol destacat i cilíndric rotor tipus són els tipus d’alternadors basats en el disseny.

alternador

Construcció d’un alternador

Els components principals d’un alternador o generador síncron són el rotor i l’estator. La principal diferència entre rotor i estator és que el rotor és una part giratòria i l’estator no és un component giratori, és a dir, és una part estacionària. Els motors solen funcionar amb rotor i estator.

alternador-o-generador-síncron

La paraula d’estator basada en l’estacionari i la paraula del rotor basada en la rotació. La construcció de l’estator d’un alternador és igual a la construcció de l’estator d’un motor d’inducció. Per tant, la construcció del motor d’inducció i la construcció del motor síncron són iguals. Així, l’estator és la part estacionària del rotor i el rotor és el component que gira a l’interior de l’estator. El rotor es troba a l’eix de l’estator i la sèrie dels electroimants disposats en un cilindre fa que el rotor giri i cree un camp magnètic. Hi ha dos tipus de rotors que es mostren a la figura següent.

tipus de rotors

Rotor de pal destacat

El significat del destacat es projecta cap a l'exterior, el que significa que els pols del rotor es projecten cap a l'exterior des del centre del rotor. Hi ha un bobinatge de camp al rotor i per a aquest bobinat de camp s’utilitzarà alimentació de corrent continu. Quan passem el corrent per aquest camp es creen pols N i S de bobinatge. Els rotors destacats estan desequilibrats, de manera que les velocitats estan restringides. Aquest tipus de rotor utilitzat en centrals hidroelèctriques i centrals dièsel. El rotor de pol destacat utilitzat per a màquines de baixa velocitat aproximadament de 120-400 rpm.

Rotor cilíndric

El rotor cilíndric també es coneix com rotor no sortint o rotor rodó i aquest rotor s’utilitza per a màquines d’alta velocitat d’aproximadament 1500-3000 rpm i l’exemple per a això és una central tèrmica. Aquest rotor està format per un cilindre radial d'acer que té el nombre de ranures i en aquestes ranures es col·loca el bobinatge de camp i aquests bobinats de camp estan sempre connectats en sèrie. Els avantatges són mecànicament robusts, la distribució del flux és uniforme, funciona a gran velocitat i produeix poc soroll.

Un motor de corrent altern té moltes formes i mides, però no podem tenir un corrent altern sense rotor ni estator. El rotor està format per un ferro colat i l’estator està format per acer de silici. Els preus del rotor i l’estator depenen de la qualitat.

Principi de funcionament de l'alternador

Tots els alternadors funcionen segons el principi d’inducció electromagnètica. Segons aquesta llei, per produir electricitat necessitem un conductor, un camp magnètic i una energia mecànica. Totes les màquines que giren i reprodueixen el corrent altern. Per entendre el principi de funcionament de l’alternador, considerem dos pols magnètics oposats al nord i al sud, i el flux viatja entre aquests dos pols magnètics. A la figura (a) es col·loca una bobina rectangular entre els pols magnètics nord i sud. La posició de la bobina és tal que la bobina és paral·lela al flux, de manera que no es talla cap flux i, per tant, no s’indueix cap corrent. De manera que la forma d'ona generada en aquesta posició és zero graus.

rotació-de-bobina-rectangular-entre-dos-pols-magnètics

Si la bobina rectangular gira en sentit horari en un eix a i b, el costat conductor A i B es troba davant del pol sud i C i D es troben davant d’un pol nord com es mostra a la figura (b). Per tant, ara podem dir que el moviment del conductor és perpendicular a les línies de flux del pol N al pol i el conductor talla el flux magnètic. En aquesta posició, la velocitat de tall de flux pel conductor és màxima perquè el conductor i el flux són perpendiculars entre si i, per tant, el corrent s’indueix al conductor i aquest corrent estarà en la posició màxima.

El conductor gira una vegada més a 90⁰en sentit horari, la bobina rectangular arriba a la posició vertical. Ara, la posició del conductor i la línia de flux magnètic són paral·leles entre si, tal com es mostra a la figura (c). En aquesta figura, el conductor no talla cap flux i, per tant, no s’indueix cap corrent. En aquesta posició, la forma d'ona es redueix a zero graus perquè el flux no s'està tallant.

Al segon cicle mitjà, el conductor es continua girant en sentit horari durant 90 altres⁰. Així doncs, aquí la bobina rectangular arriba a una posició horitzontal de tal manera que el conductor A i B es troba davant del pol nord, C i D es troben davant del pol sud com es mostra a la figura (d). De nou el corrent fluirà a través del conductor que actualment s’indueix al conductor A i B és del punt B a A i al conductor C i D és del punt D a C, de manera que la forma d’ona produïda en direcció oposada i arriba al màxim valor. A continuació, la direcció del corrent indicada com A, D, C i B, tal com es mostra a la figura (d). Si la bobina rectangular torna a girar en un altre 90⁰llavors la bobina arriba a la mateixa posició des d’on s’inicia la rotació. Per tant, el corrent tornarà a caure a zero.

En el cicle complet, el corrent al conductor arriba al màxim i es redueix a zero i, en la direcció oposada, el conductor arriba al màxim i torna a assolir el zero. Aquest cicle es repeteix una i altra vegada, a causa d’aquesta repetició del cicle, el corrent s’induirà al conductor de forma contínua.

forma d'ona d'un cicle complet

Aquest és el procés de producció del corrent i dels CEM d’una sola fase. Ara per produir 3 fases, les bobines es col·loquen al desplaçament de 120⁰cadascun. Per tant, el procés de producció del corrent és el mateix que el de la fase única, però només la diferència és que el desplaçament entre tres fases és de 120⁰. Aquest és el principi de funcionament d’un alternador.

Característiques

Les característiques d’un alternador són

1. Corrent de sortida amb velocitat de l'alternador: La sortida del corrent es va reduir o disminuir quan la velocitat de l’alternador es va reduir o disminuir.
2. L'eficiència amb la velocitat de l'alternador: L'eficiència d'un alternador es redueix quan l'alternador funciona a baixa velocitat.
3. Caiguda de corrent amb augment de la temperatura de l'alternador: Quan augmenti la temperatura d'un alternador, el corrent de sortida es reduirà o disminuirà.

Aplicacions

Les aplicacions d’un alternador són

• Automòbils
• Centrals generadores d'energia elèctrica
• Aplicacions marines
• Múltiples unitats elèctriques dièsel
• Transmissió per radiofreqüència

Avantatges

Els avantatges d’un alternador són

• Barat
• Pes baix
• Baix manteniment
• La construcció és senzilla
• Robust
• Més compacte

Desavantatges

Els desavantatges d’un alternador són

• Els alternadors necessiten transformadors
• Els alternadors s’escalfaran si el corrent és alt

Per tant, es tracta d'una visió general d'un alternador que inclou construcció, treball, avantatges i aplicacions. Aquí teniu una pregunta sobre quina és la capacitat d’un alternador als cotxes?