เครื่องกำเนิดไฟฟ้าในวิศวกรรมไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่แปลงพลังงานประเภทเครื่องกลเป็นพลังงานไฟฟ้า อุปกรณ์ดังกล่าวใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตและในระบบทางเทคนิคบางอย่าง เช่น ในรถยนต์ การทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า
เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ
ในทางปฏิบัติมีการใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลายประเภท แต่แต่ละรายการมีหน่วยการสร้างเดียวกัน ซึ่งรวมถึงแม่เหล็กซึ่งสร้างสนามที่เหมาะสม และขดลวดพิเศษที่สร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้า (EMF) ในแบบจำลองที่ง่ายที่สุดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า บทบาทของการหมุนจะเล่นโดยเฟรมที่สามารถหมุนรอบแกนแนวนอนหรือแนวตั้งได้ แอมพลิจูดของ EMF เป็นสัดส่วนกับจำนวนรอบของขดลวดและแอมพลิจูดของการแกว่งของฟลักซ์แม่เหล็ก
เพื่อให้ได้ฟลักซ์แม่เหล็กที่มีนัยสำคัญ เครื่องปั่นไฟจึงใช้ระบบพิเศษ ประกอบด้วยแกนเหล็กคู่หนึ่ง ขดลวดซึ่งสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสสลับจะอยู่ในช่องของขดลวดแรก ผลัดกันที่เหนี่ยวนำ EMF ถูกวางไว้ในร่องของแกนที่สอง
แกนในเรียกว่าโรเตอร์ มันหมุนไปรอบ ๆ แกนพร้อมกับคดเคี้ยวบนมัน แกนกลางที่ยังคงนิ่งทำหน้าที่เป็นสเตเตอร์ เพื่อให้ฟลักซ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กแรงที่สุด และการสูญเสียพลังงานให้น้อยที่สุด ระยะห่างระหว่างสเตเตอร์และโรเตอร์จึงพยายามทำให้เล็กที่สุด
หลักการของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคืออะไร
แรงเคลื่อนไฟฟ้าเกิดขึ้นในขดลวดสเตเตอร์ทันทีหลังจากเกิดสนามไฟฟ้า ซึ่งมีลักษณะเป็นกระแสน้ำวน กระบวนการเหล่านี้เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็ก ซึ่งสังเกตได้ระหว่างการหมุนด้วยความเร็วของโรเตอร์
กระแสจากโรเตอร์ถูกส่งไปยังวงจรไฟฟ้าโดยใช้หน้าสัมผัสในรูปแบบขององค์ประกอบเลื่อน เพื่อให้ง่ายขึ้น วงแหวนที่เรียกว่าวงแหวนสัมผัสถูกแนบเข้ากับปลายขดลวด แปรงแบบตายตัวถูกกดลงบนวงแหวนซึ่งจะทำการเชื่อมต่อระหว่างวงจรไฟฟ้ากับขดลวดของโรเตอร์ที่กำลังเคลื่อนที่
ในการหมุนของขดลวดแม่เหล็กซึ่งสร้างสนามแม่เหล็กขึ้น กระแสจะมีกำลังค่อนข้างน้อยเมื่อเปรียบเทียบกับกระแสที่เครื่องกำเนิดจ่ายให้กับวงจรภายนอก ด้วยเหตุนี้ ผู้ออกแบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องแรกจึงตัดสินใจเปลี่ยนกระแสจากขดลวดที่อยู่คงที่ และจ่ายกระแสอ่อนให้กับแม่เหล็กหมุนผ่านหน้าสัมผัสที่ให้การเลื่อน ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานต่ำ สนามจะสร้างแม่เหล็กถาวรที่สามารถหมุนได้ การออกแบบนี้ช่วยให้คุณลดความซับซ้อนของระบบทั้งหมด และไม่ต้องใช้วงแหวนและแปรงเลย
เครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้าอุตสาหกรรมสมัยใหม่เป็นโครงสร้างขนาดใหญ่และเทอะทะ ซึ่งประกอบด้วยโครงสร้างโลหะ ฉนวน และตัวนำทองแดง อุปกรณ์อาจมีขนาดหลายเมตร แต่ถึงกระนั้นสำหรับโครงสร้างที่มั่นคงเช่นนี้ การรักษาขนาดที่แน่นอนของชิ้นส่วนและช่องว่างระหว่างชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวของเครื่องจักรไฟฟ้าก็เป็นสิ่งสำคัญมาก