Βασικά υλικά που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρική γεννήτρια

Οι γεννήτριες είναι μηχανές που μετατρέπουν τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια. Η μηχανική ενέργεια μπορεί να είναι η πτώση του νερού, η πίεση ατμού ή η αιολική ενέργεια. Ο ηλεκτρισμός μπορεί να είναι εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) ή συνεχές ρεύμα (DC). Η βασική αρχή της γεννήτριας ανακαλύφθηκε το 1820. Τα βασικά μέρη μιας γεννήτριας είναι σύρμα, μαγνήτες και περιστρεφόμενος άξονας. Όταν ένα καλώδιο μετακινείται μέσω μαγνητικού πεδίου, προκαλεί τη ροή των ηλεκτρονίων στο καλώδιο.

Ο ρότορας είναι ο κεντρικός άξονας της γεννήτριας - είναι το μέρος που γυρίζει. Κάποια μορφή μηχανικής ενέργειας γυρίζει τον ρότορα για να παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Ο ρότορας στηρίζεται και στα δύο άκρα και τυλίγεται με συνεχείς βρόχους ενός μόνο καλωδίου. Το σύρμα είναι συνήθως εμαγιέ σύρμα χαλκού - το καλώδιο πρέπει να είναι μονωμένο έτσι ώστε όταν οι βρόχοι του καλωδίου πληγής αγγίζουν ο ένας τον άλλο δεν υπάρχει βραχυκύκλωμα. Το σμάλτο είναι ο φθηνότερος τρόπος μόνωσης του καλωδίου και παρέχει επίσης μια λεπτή μόνωση, ώστε ο ρότορας να έχει τον μέγιστο αριθμό περιελίξεων. Όσο περισσότερες περιελίξεις υπάρχουν, τόσο περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια θα παραχθεί.

Ο στάτης είναι το σταθερό μέρος της γεννήτριας που περιβάλλει τον ρότορα. Ο στάτορας παρέχει το μαγνητικό πεδίο που προκαλεί τη ροή ηλεκτρονίων στο σύρμα του περιστρεφόμενου ρότορα. Στις μεγαλύτερες γεννήτριες, οι μαγνήτες στο στάτορα είναι στην πραγματικότητα ηλεκτρομαγνήτες - βρόχοι σύρματος γύρω από έναν πυρήνα σιδήρου. Η ηλεκτρική ενέργεια για την τροφοδοσία των ηλεκτρομαγνητών προέρχεται απευθείας από τον ρότορα. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχει μια μασχαλιαία μέθοδος για την τροφοδοσία των ηλεκτρομαγνητών έως ότου αρχίσει να παράγει ο ρότορας ηλεκτρικό ρεύμα, αλλά αυτό είναι πολύ καλύτερο από το να έχουμε τους τεράστιους μαγνήτες που θα χρειαζόταν για να λειτουργήσει ένας μεγάλος γεννήτρια. Σε μικρές γεννήτριες - όπως οι γεννήτριες που τροφοδοτούνται από τροχούς ποδηλάτου για παροχή ηλεκτρικού ρεύματος για προβολείς ποδηλάτων - υπάρχουν μόνιμοι μαγνήτες στις στάτες.

Κάποια μέθοδος πρέπει να χρησιμοποιηθεί για τη δέσμευση της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται στο μονό καλώδιο του ρότορα και την αποστολή ενός ζευγαριού καλωδίων. Ο τυπικός τρόπος για να γίνει αυτό είναι να συνδέσετε τα άκρα του καλωδίου του ρότορα σε δύο δακτυλίους στο ένα άκρο ή στο ρότορα. Μεταλλικές βούρτσες κινούνται πάνω σε αυτούς τους μεταλλικούς δακτυλίους και τα καλώδια εξόδου από τη γεννήτρια συνδέονται με τις δύο μεταλλικές βούρτσες. Το μαγνητικό πεδίο του στάτορα προκαλεί ηλεκτρική ροή στο τύλιγμα καλωδίων του ρότορα που προκαλεί κάθε δακτύλιο γίνετε αρνητικοί και θετικοί σε έναν κανονικό κύκλο καθώς ο ρότορας περνά τους βόρειους και νότιους πόλους του μαγνητικού πεδίο. Το ταλαντούμενο θετικό και αρνητικό δυναμικό στους δακτυλίους μεταφέρεται στις βούρτσες και στη συνέχεια κάτω από τα καλώδια. Χωρίζοντας κάθε δακτύλιο σε δύο μέρη και χρησιμοποιώντας δύο καλώδια στην περιέλιξη, μπορείτε να διασφαλίσετε ότι το το θετικό δυναμικό πηγαίνει πάντα στο ίδιο καλώδιο και το αρνητικό δυναμικό πάντοτε πηγαίνει στο άλλο σύρμα. Οι γεννήτριες στερεού δακτυλίου παράγουν ρεύμα εναλλασσόμενου ρεύματος και οι γεννήτριες χωριστού δακτυλίου παράγουν ρεύμα συνεχούς ρεύματος.