חומרים בסיסיים המשמשים בגנרטור חשמל

תוֹכֶן

• הרוטור
• הסטטור
• הטבעות והמברשות

גנרטורים הם מכונות שממירות אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית. האנרגיה המכנית יכולה להיות מים נופלים, לחץ אדים או כוח רוח. החשמל יכול להיות זרם חילופין (זרם חילופין) או זרם ישר (DC). העיקרון הבסיסי של הגנרטור התגלה בשנת 1820. החלקים הבסיסיים בגנרטור הם חוט, מגנטים וציר מסתובב. כאשר תיל מועבר דרך שדה מגנטי, הוא גורם לאלקטרונים בחוט לזרום.

הרוטור

הרוטור הוא הציר המרכזי של הגנרטור - הוא החלק שמסתובב. צורה כלשהי של אנרגיה מכנית הופכת את הרוטור לייצור חשמל. הרוטור נתמך בשני קצותיו והוא עטוף לולאות מתמשכות של חוט בודד. החוט הוא בדרך כלל חוט נחושת אמייל - יש לבודד את החוט כך שכאשר לולאות התיל הפצועי נוגעים זה בזה אין קצר חשמלי. אמייל הוא הדרך הזולה ביותר לבידוד החוט והיא מספקת גם בידוד דק כך שהרוטור יכול לקבל את מספר הפיתולים המרבי. ככל שיהיו יותר פיתולים, יופק יותר חשמל.

הסטטור

הסטטור הוא החלק הקבוע בגנרטור המקיף את הרוטור. הסטטור מספק את השדה המגנטי שיגרום לזרימת האלקטרונים בחוט הרוטור המסתובב. בגנרטורים גדולים יותר, המגנטים בסטטור הם למעשה אלקטרומגנטים - לולאות חוט סביב ליבת ברזל. החשמל להפעלת האלקטרומגנטים מגיע ישירות מהרוטור. המשמעות היא שקיימת שיטה אקסילרית להנעת האלקטרומגנטים עד שהרוטור מתחיל לייצר חשמל, אבל זה הרבה יותר טוב מאשר להיות עם המגנטים העצומים הדרושים להפעלת גנרטור גדול. בגנרטורים קטנים - כמו הגנרטורים המונעים על ידי גלגלי אופניים כדי לספק חשמל לפנסי אופניים - ישנם מגנטים קבועים בסטטורים.

הטבעות והמברשות

יש להשתמש בשיטה מסוימת בכדי ללכוד את החשמל הנוצר בחוט היחיד של הרוטור וזה מוריד זוג חוטים. הדרך הסטנדרטית לעשות זאת היא לחבר את קצות חוט הרוטור לשתי טבעות בקצה אחד או לרוטור. מברשות מתכת רוכבות על טבעות מתכת אלה, וחוטי הפלט מהגנרטור מחוברים לשתי מברשות המתכת. השדה המגנטי של הסטטור גורם לזרימה חשמלית במפתול התיל של הרוטור הגורם לכל טבעת להיות שלילית וחיובית במחזור רגיל כאשר הרוטור עובר את הקטבים הצפוניים והדרומיים של השדה המגנטי. הפוטנציאלים החיוביים והשליליים המתנודדים בטבעות מועברים למברשות ואז למטה החוטים. על ידי פיצול כל טבעת לשני חלקים ושימוש בשני חוטים המתפתלים, תוכלו להבטיח שהפוטנציאל החיובי תמיד הולך לאותו חוט והפוטנציאל השלילי תמיד הולך לחוט השני. גנרטורים טבעתיים מוצקים מייצרים זרם זרם חילופין, ומחוללי טבעות מפוצלים מייצרים זרם DC.