Алтернатор

Алтернаторът е електромеханично устройство, което преобразува механичната енергия в електрическа под формата на променлив ток. Повечето алтернатори използват въртящо се магнитно поле, но в някои случаи се използват и линейни алтернатори.

История

Системи за генериране на променлив ток са познати още от откриването на електромагнитната индукция. Ранните машини са били направени от пионери като Майкъл Фарадей.

Лорд Келвин и Себастиян Феранти също са правили ранни алтернатори, работещи на честоти между 100 и 300 херца. През 1891г. Никола Тесла патентова практически високочестотен алтернатор, който работи на около 15 килохерца, честота. След 1891г. започват да се произвеждат многофазни алтернатори, за да осигуряват многофазен ток. Произвеждат се и алтернатори с регулируема честота между 16 и 100 херца за използване при осветителни тела и електрически мотори.

Принцип на действие

Алтернаторите генерират електричество както и правотоковите генератори. Когато магнитното поле около проводник се променя, ток се индуктира в проводника. Основно се използва въртяща се част наречена ротор, в която има поставен постоянен магнит и се върти около статора (стационарната част от механизма), в който са поставени намотки. Магнитното поле минава през проводниците и генерира електродвижещо напрежение, а механическа сила е осигурена за задвижването на ротора.

Въртящия се магнит индуцира променливо напрежение в статорните намотки. Често се използват три намотки физически разделени една от друга, за да може да се създаде трифазна верига и трите фази са дефазирани на 120 градуса една спрямо друга.

Магнитното поле на ротора може да се получи от индукция, от постоянни магнити или от роторни възбудителни намотки с постоянен ток. Магнитното поле на ротора може да се осигури от стационарни намотки с движещи се полюси в ротора.

Автоматичен регулатор на напрежението може да се използва за контролиране на тока генериращ магнитното поле, за да поддържа изходния волтаж константен. Ако изходното напрежение спадне, заради увеличена консумация повече ток се осигурява в роторните намотки през регулатора на напрежение. Това увеличава магнитното поле около възбудителните намотки, което индуктира по-високо напрежение в изходните намотки и така изходното напрежение остава непроменено.

Алтернаторите използвани в основните енергиини системи може също да контролират тока генериращ магнитното поле, за да се регулира реактивната мощност и да се помогне стабилизацията на мощността в системата срещу ефектите на внезапни прекъсвания.

Таблица на синхронизирани скорости

Изходната честота на генератора зависи от броя на полюсите (които могат да бъдат в статора или ротора) и оборотите в минута на ротора. Тази таблица дава някои основни примери:

Полюси	Обороти в минута за 50Hz	Обороти в минута за 60Hz
2	3000	3600
4	1500	1800
6	1000	1200
8	750	900
10	600	720
12	500	600
14	428.6	514.3
16	375	450
18	333.3	400
20	300	360