La machine électrique peut être définie comme un dispositif qui convertit l'énergie électrique en énergie mécanique ou l'énergie mécanique en énergie électrique. Une générateur électrique peut être définie comme une machine électrique qui convertit l'énergie mécanique en énergie électrique. Un générateur électrique se compose généralement de deux parties stator et rotor. Il existe différents types de générateurs électriques tels que les générateurs de courant continu, les générateurs de courant alternatif, les générateurs de véhicules, les générateurs électriques à propulsion humaine, etc. Dans cet article, parlons du principe de fonctionnement du générateur synchrone.
Générateur synchrone
Les parties rotatives et fixes d'une machine électrique peuvent être appelées respectivement rotor et stator. Le rotor ou le stator des machines électriques agit comme un composant de production d'énergie et est appelé armature. Les électroaimants ou aimants permanents montés sur le stator ou le rotor sont utilisés pour fournir champ magnétique d'une machine électrique. Le générateur dans lequel un aimant permanent est utilisé au lieu de la bobine pour fournir un champ d'excitation est appelé générateur synchrone à aimant permanent ou également simplement appelé générateur synchrone.
Construction d'un générateur synchrone
En général, le générateur synchrone se compose de deux parties rotor et stator. La partie rotor se compose de pôles de champ et la partie stator se compose de conducteurs d'induit. La rotation des pôles de champ en présence de conducteurs d'induit induit une tension alternative qui se traduit par la production d'énergie électrique.
Construction d'un générateur synchrone
La vitesse des pôles de champ est la vitesse synchrone et est donnée par
Où «f» indique la fréquence du courant alternatif et «P» indique le nombre de pôles.
Principe de fonctionnement du générateur synchrone
Le principe de fonctionnement du générateur synchrone est l'induction électromagnétique. S'il existe un mouvement relatif entre le flux et les conducteurs, une force électromotrice est induite dans les conducteurs. Pour comprendre le principe de fonctionnement du générateur synchrone, considérons deux pôles magnétiques opposés entre eux une bobine ou une spire rectangulaire est placée comme indiqué sur la figure ci-dessous.
Conducteur rectangulaire placé entre deux pôles magnétiques opposés
Si le tour rectangulaire tourne dans le sens des aiguilles d'une montre contre l'axe a-b comme indiqué sur la figure ci-dessous, alors après avoir terminé la rotation de 90 degrés, les côtés du conducteur AB et CD se placent respectivement devant le pôle S et le pôle N. Ainsi, nous pouvons maintenant dire que le mouvement tangentiel du conducteur est perpendiculaire aux lignes de flux magnétique du pôle nord au pôle sud.
Direction de rotation du conducteur perpendiculaire au flux magnétique
Ainsi, ici le taux de coupure de flux par le conducteur est maximum et induit un courant dans le conducteur, la direction du courant induit peut être déterminée en utilisant Règle de la main droite de Fleming . Ainsi, nous pouvons dire que le courant passera de A à B et de C à D. Si le conducteur est tourné dans le sens des aiguilles d'une montre sur 90 degrés supplémentaires, alors il viendra à une position verticale comme le montre la figure ci-dessous.
Sens de rotation du conducteur parallèle au flux magnétique
Or, la position du conducteur et des lignes de flux magnétique sont parallèles l'une à l'autre et ainsi, aucun flux ne coupe et aucun courant ne sera induit dans le conducteur. Ensuite, tandis que le conducteur tourne dans le sens des aiguilles d'une montre sur 90 degrés supplémentaires, alors la rotation rectangulaire arrive à une position horizontale, comme indiqué dans la figure ci-dessous. De telle sorte que les conducteurs AB et CD sont respectivement sous le pôle N et le pôle S. En appliquant la règle de la main droite de Fleming, le courant induit dans le conducteur AB du point B au point A et le courant induit dans un conducteur CD du point D au point C.
Ainsi, la direction du courant peut être indiquée comme A - D - C - B et la direction du courant pour la position horizontale précédente du virage rectangulaire est A - B - C - D.Si le virage est à nouveau tourné vers la position verticale, alors le le courant induit se réduit à nouveau à zéro. Ainsi, pour un tour complet de tour rectangulaire, le courant dans le conducteur atteint son maximum et se réduit à zéro, puis dans la direction opposée, il atteint son maximum et atteint à nouveau zéro. Par conséquent, une révolution complète de tour rectangulaire produit une onde sinusoïdale complète de courant induit dans le conducteur qui peut être qualifiée de génération de courant alternatif par rotation d'un tour à l'intérieur d'un champ magnétique.
Maintenant, si nous considérons un générateur synchrone pratique, alors les aimants de champ tournent entre les conducteurs d'armature fixes. Le rotor du générateur synchrone et l'arbre ou les aubes de turbine sont couplés mécaniquement l'un à l'autre et tournent à une vitesse synchrone. Ainsi, le Flux magnétique la coupe produit une force électromotrice induite qui provoque la circulation du courant dans les conducteurs d'induit. Ainsi, pour chaque enroulement, le courant circule dans un sens pour le premier demi-cycle et le courant circule dans l'autre sens pour le second demi-cycle avec un décalage de 120 degrés (lorsqu'ils se déplacent de 120 degrés). Par conséquent, la puissance de sortie du générateur synchrone peut être représentée comme ci-dessous.
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