Teorjana Generator AC

حميدو - قناة بيبي الفضائية (Jun 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Teorjana Generator AC

Litar Elektrik AC


soalan 1

Sekiranya arus elektrik dilalui melalui dawai ini, arah mana akan ditarik wayar (oleh interaksi medan magnet) "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00382x01. png ">

Adakah ini contoh motor elektrik atau penjana elektrik?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Kawat akan ditolak dalam contoh motor ini.

Nota:

Satu bantuan visual untuk memahami interaksi dua medan magnet adalah gambarajah yang memperlihatkan garis-garis fluks yang berasal dari magnet tetap, melawan garis pekeliling fluks sekitar wayar. Tanya pelajar-pelajar yang menemui ilustrasi serupa dalam penyelidikan mereka untuk membuat gambar ini di papan di depan kelas, bagi mereka yang tidak melihatnya.

Soalan 2

Jika wayar ini (di antara tiang magnet) dipindahkan ke arah ke atas, apakah polariti voltan yang akan ditunjukkan oleh meter?

Huraikan faktor-faktor yang mempengaruhi magnitud voltan yang diakibatkan oleh gerakan, dan tentukan sama ada ini adalah contoh motor elektrik atau penjana elektrik.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Voltmeter akan menunjukkan voltan negatif dalam contoh penjana ini.

Nota:

Tanya pelajar anda untuk menjelaskan jawapan mereka mengenai faktor-faktor yang mempengaruhi magnitud voltan. Di manakah mereka memperolehi maklumat "panel kerja panel panel lalai" yang berkenaan "

Soalan 3

Sekiranya wayar ini (di antara tiang magnet) dipindahkan ke arah ke atas, dan hujung dawai disambungkan kepada beban rintangan, yang mana akan melalui arus wayar?

Kita tahu bahawa arus bergerak melalui wayar akan menghasilkan medan magnet, dan medan magnet ini akan menghasilkan daya tindak balas terhadap medan magnet statik yang datang dari dua magnet tetap. Arah yang mana akan daya tindak balas ini menolak dawai membawa semasa "# 3"> Menerangkan jawapan Sembunyikan jawapan

Pasukan tindak balas akan terus menentang arah pergerakan, seperti yang digambarkan oleh Hukum Lenz.

Soalan susulan: Apakah fenomena ini menunjukkan kepada kami tentang kemudahan memindahkan mekanisma penjana di bawah beban, berbanding dibongkarkan? Apakah kesannya meletakkan beban elektrik di terminal output sebuah penjana mempunyai usaha mekanikal yang diperlukan untuk menghidupkan penjana?

Nota:

Sekiranya anda mempunyai motor DC magnet yang besar dan kekal di dalam bilik darjah anda, anda boleh dengan mudah menunjukkan prinsip ini untuk pelajar anda. Hendaklah mereka berputar aci motor (penjana) dengan tangan mereka, dengan terminal kuasa terbuka versus dipendekkan bersama-sama. Pelajar anda akan melihat perbezaan yang besar dalam kemudahan berpaling di antara dua negeri ini.

Setelah pelajar anda mempunyai peluang untuk membincangkan fenomena ini dan / atau mengalaminya sendiri, tanyakan kepada mereka mengapa pengeluar pergerakan meter elektro mekanikal biasanya menghantar meter dengan wayar pendek yang menghubungkan kedua-dua terminal meter bersama-sama. Bagaimanakah pergerakan meter PMMC menyerupai penjana elektrik? Bagaimanakah pemendekan terminal bersama membantu melindungi daripada kerosakan akibat getaran fizikal semasa penghantaran?

Tanyakan kepada pelajar anda untuk menerangkan faktor apa yang mempengaruhi magnitud daya tindak balas ini.

Soalan 4

Tentukan polaritas voltan teraruh antara hujung dawai wayar ini, kerana ia diputar di antara dua magnet:

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Soalan cabaran: jika perintang dihubungkan antara hujung gelung dawai ini, ia akan "melihat" arus terus (DC), atau arus gelangsar (AC) "tersembunyi"> Nota:

Ambil perhatian bahawa kedua-dua dawai menamatkan polariti semasa gelung berputar. Tanyakan kepada pelajar anda untuk menjelaskan kenapa polariti adalah seperti mereka.

Soalan 5

Huraikan sifat voltan yang diinduksi dalam lintasan pegun ("stator"), sebagai pemutar magnet kekal berputar di mesin ini:

Faktor apa yang menentukan magnitud voltan ini "# 5"> Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Meningkatkan kadar perubahan ((dφ) / dt), atau menambah bilangan lilitan di stator penggulungan, untuk meningkatkan magnitud voltan AC dihasilkan oleh mesin ini.

Soalan susulan: Penjana AC, atau alternator seperti yang kadang-kadang dipanggil, biasanya mesin lama apabila dikendalikan di bawah keadaan yang betul. Tetapi seperti semua mesin, mereka akhirnya akan gagal. Berdasarkan ilustrasi yang diberikan dalam soalan ini, kenalpasti beberapa kemungkinan kegagalan bagi pengganti, dan keadaan apa yang boleh mempercepatkan kegagalan tersebut.

Nota:

Tanyakan kepada pelajar anda untuk menulis persamaan untuk Undang-undang Faraday di papan tulis, dan kemudian menganalisisnya dalam arti kualitatif (dengan pembolehubah yang meningkat atau berkurang nilai) untuk mengesahkan jawapannya.

Jawapan pertama untuk soalan ini (tambah ((dφ) / dt)) telah ditinggalkan secara sengaja, agar pelajar berfikir. Apa, khususnya, mesti diubah untuk meningkatkan kadar perubahan ini dari semasa ke semasa? Pembolehubah sejagat mana yang berubah selepas penjana telah dihasilkan, dan yang mana tidak?

Soalan 6

Untuk menjadikan penjana AC paling praktikal (atau alternator, kerana ia juga dikenali), reka bentuk yang lebih masuk akal: magnet kekal pegun dengan gegelung dawai berputar, atau magnet kekal berputar dengan gegelung dawai pegun? Terangkan pilihan anda.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Lebih praktikal lagi untuk membina alternator dengan gegelung dawai pegun dan magnet berputar daripada membina satu dengan magnet pegun dan gegelung dawai berputar, kerana sebuah mesin dengan gegelung berputar akan memerlukan beberapa bentuk berus dan cincin gelang laksanakan kuasa dari aci berputar ke beban.

Soalan susulan: apa yang sangat buruk tentang berus dan slip cincin yang kita mahu mengelakkan mereka dalam reka bentuk alternator jika boleh?

Nota:

Menjawab soalan susulan mungkin memerlukan sedikit penyelidikan di pihak pelajar anda. Mintalah mereka untuk menerangkan apa yang "berus" dan apa "cincin slip" adalah, dan kemudian aspek memakai mekanikal bahagian-bahagian ini harus menjadi jelas.

Soalan 7

Kita tahu bahawa untuk menggerakkan voltan sinusoidal dalam gegelung dawai, fluks magnet yang menghubungkan lilitan wayar di gegelung mesti mengikuti jalan sinusoidal dari masa ke masa, beralih fasa 90 o dari bentuk gelombang voltan. Hubungan antara voltan dan voltan yang diinduksi dinyatakan dalam persamaan Faraday v = N ((dφ) / dt):

Berdasarkan fakta ini, lukis kedudukan pemutar magnetik di dalam alternator ini apabila voltan berada pada salah satu puncaknya:

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Voltan alternator puncak apabila fluks magnet berada di titik sifar-crossover:

(Polariti magnet sebenar tidak penting untuk jawapannya. Tanpa mengetahui arah mana gegelung itu luka dan dengan cara pemutar berputar, mustahil untuk menentukan polariti magnetik yang tepat, jadi jika jawapan anda "N" menghadap ke bawah dan " S "menghadap ke atas, masih boleh diterima.)

Nota:

Soalan ini mencabar pelajar untuk mengaitkan bentuk gelombang fluks magnet (φ) ke kedudukan pemutar seketika. Jawapannya mungkin mengejutkan sesetengah orang, yang mengharapkan voltan teraruh maksimum berlaku apabila pemutar berada dalam talian dengan tiang pemegun. Walau bagaimanapun, jawapan ini membuat kesilapan fluks mengelirukan (φ) dengan perubahan kadar-fluks dari masa ke masa (((dφ) / dt). Rotor yang dibariskan dengan kutub stator akan menghasilkan fluks maksimum (φ) melalui tiang-tiang itu, tetapi tidak kadar-fluks-perubahan maksimum dari masa ke masa (((dφ) / dt).

Soalan 8

Sekiranya alternator ini diputar pada 4500 RPM (revolusi seminit), apakah kekerapan voltan keluarannya "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00819x01.png">

Petunjuk: Berapa banyak kitaran AC dihasilkan untuk setiap revolusi pemutar?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

f = 75 Hz

Nota:

Pelajar perlu sedar bahawa terdapat satu kitaran voltan AC dihasilkan untuk setiap revolusi aci rotor. Dari sudut itu, masalahnya hanyalah soal penukaran unit.

Soalan 9

Berapa pantas mesti putaran alternator 12 kutub untuk menghasilkan kuasa AC 60 Hz? Tulis penyelesaian persamaan matematik untuk kelajuan (S) dari segi frekuensi (f) dan bilangan tiang (N).

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

S = 600 RPM, untuk f = 60 Hz.

S = 120 f


N

Soalan susulan: algebraa memanipulasi persamaan ini untuk menyelesaikan bilangan tiang (N) yang diperlukan dalam penjana yang diberi kelajuan (S) dan frekuensi (f).

Nota:

Ini mungkin amat membingungkan kepada sesetengah pelajar, sehingga mereka menyedari bahawa tiang alternator sentiasa gandaan 2 (alternator paling mudah yang mempunyai 2 tiang).

Soalan 10

Berapa tiang yang mempunyai alternator jika ia menjana kuasa 400 Hz pada kelajuan aci 6000 RPM?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

8 tiang, yang sama dengan 4 pasang tiang.

Persoalan susulan: algebraically memanipulasi persamaan kelajuan / tiang / kekerapan untuk menyelesaikan kekerapan yang dihasilkan (f) memandangkan bilangan tiang (N) dan kelajuan penjana (S).

Nota:

Sesetengah rujukan memberikan persamaan dari segi pasangan tiang dan bukan tiang pengganti individu.

Soalan 11

Dengan mengandaikan bahawa kekerapan output alternator mesti tetap malar (seperti yang berlaku dalam sistem kuasa kebangsaan, di mana kekerapan semua loji kuasa mestilah sama), bagaimanakah voltan keluarannya dikawal? Dengan kata lain, kerana kita tidak mempunyai kemewahan untuk meningkatkan atau menurunkan kelajuan putarannya untuk mengawal voltan, kerana itu akan mengubah kekerapan, bagaimana kita boleh memujuk alternator untuk menghasilkan voltan lebih atau kurang apabila permintaan?

Petunjuk: alternator automotif dibuat dengan ciri ini, walaupun tujuan dalam aplikasi itu adalah untuk mengekalkan voltan malar walaupun perubahan dalam kelajuan enjin. Dalam sistem elektrik automotif, kekerapan output pengganti adalah tidak relevan kerana AC "diperbetulkan" ke DC (kekerapan = 0 Hz) untuk mengecas bateri.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Pemutar tidak boleh menjadi magnet kekal, tetapi mestilah elektromagnet, di mana kita boleh menukar kekuatan medan magnetnya pada kehendaknya.

Persoalan susulan: bagaimana mungkin untuk menjalankan kuasa elektrik untuk belitan pada pemutar berputar? Sekiranya kita bertenaga pemutar rotor dengan AC atau DC? Terangkan jawapan anda.

Nota:

Tanya pelajar anda bagaimana strategi peraturan voltan ini dibandingkan dengan penjana DC. Mintalah mereka untuk menerangkan perbezaan antara "bar komutator" dan "gelang slip."

Soalan 12

Katakan kami mempunyai alternator dengan dua set belitan, A dan B :

Setiap pasangan lilitan dalam setiap set bersambung siri, jadi mereka bertindak sebagai dua belitan berasingan:

Sekiranya satu hujung setiap pasangan penggulungan dihubungkan bersama di titik yang sama, dan setiap pasangan penggulungan mengeluarkan 70 volt RMS, berapa voltan yang akan diukur di antara pasangan penggulungan terbuka berakhir // // www.beautycrew.com.au//sub .allaboutcircuits.com / images / quiz / 01886x03.png ">

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

99 volt

Petunjuk: jika anda tidak memahami bagaimana nilai voltan ini dikira, plotkan output voltan dua lilitan seolah-olah ia ditunjukkan pada osiloskop. Hubungan fasa antara dua tegasan adalah kunci kepada penyelesaian.

Soalan lanjutan: gambarkan gambarajah phasor menunjukkan bagaimana perbezaan potensi (voltan) antara hujung dawai adalah sama dengan 99 volt, apabila setiap voltan gegelung penggulungan adalah 70 volt.

Nota:

Persoalan ini adalah latihan yang baik bagi pengetahuan pelajar tentang peralihan fasa, dalam konteks yang sangat praktikal.

Soalan 13

Katakan kita mempunyai alternator dengan tiga set lilitan, A, B, dan C :

Setiap pasangan lilitan dalam setiap set bersambung siri, jadi mereka bertindak sebagai tiga belitan berasingan (perhatikan dengan titik-titik fasa!):

Jika satu hujung setiap pasangan penggulungan dihubungkan bersama di titik tanah yang sama, dan setiap pasangan penggulungan mengeluarkan 70 volt RMS, berapa voltan akan diukur antara mana-mana dua wayar terbuka "// www.beautycrew.com.au//sub. allaboutcircuits.com/images/quiz/01887x03.png ">

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

121.2 volt

Soalan lanjutan: gambarkan gambarajah pensor menunjukkan bagaimana perbezaan potensi (voltan) antara hujung dawai adalah sama dengan 121.2 volt, apabila setiap voltan gegelung penggulungan adalah 70 volt.

Nota:

Persoalan ini adalah latihan yang baik bagi pengetahuan pelajar tentang peralihan fasa, dalam konteks yang sangat praktikal.

  • ← Lembaran Kerja Sebelumnya

  • Indeks Lembaran Kerja

  • Lembaran kerja seterusnya →