גנרטור בהנדסת חשמל הוא מכשיר שבאמצעותו ממירים אנרגיה מסוג מכני לאנרגיה חשמלית. מכשירים כאלה נמצאים בשימוש נרחב בייצור ובמערכות טכניות מסוימות, למשל, במכוניות. פעולת הגנרטור מבוססת על תופעת האינדוקציה האלקטרומגנטית.
מכשיר אלטרנטור
בפועל משתמשים בכמה סוגים של גנרטורים. אבל כל אחד מהם כולל את אותם אבני בניין. אלה כוללים מגנט, שיוצר את השדה המתאים, וסליל תיל מיוחד, שבו נוצר כוח אלקטרומוטורי (EMF). במודל הפשוט ביותר של הגנרטור, תפקיד הפיתול ממלא מסגרת שיכולה להסתובב סביב ציר אופקי או אנכי. משרעת ה- EMF פרופורציונאלית למספר הסיבובים המתפתלים והמשרעת של תנודות השטף המגנטי.
כדי להשיג שטף מגנטי משמעותי, משתמשים בגנרטורים במערכת מיוחדת. הוא מורכב מצמד ליבות פלדה. הפיתולים, שיוצרים שדה מגנטי מתחלף, ממוקמים בחריצים של הראשון שבהם. התורים שמביאים EMF מונחים בחריצי הליבה השנייה.
הליבה הפנימית נקראת רוטור. הוא מסתובב סביב הציר יחד עם המתפתל עליו. הליבה שנותרה ללא תנועה משמשת כסטטור. כדי להפוך את שטף האינדוקציה המגנטית לחזק ביותר, ואובדן האנרגיה יהיה מינימלי, מנסים להפוך את המרחק בין הסטטור לרוטור לקטן ככל האפשר.
מהו עיקרון הגנרטור
הכוח האלקטרו-מנוע מתפתח בפיתולי הסטטור מיד לאחר הופעתו של שדה חשמלי, המאופיין בתצורות מערבולת. תהליכים אלה נוצרים על ידי שינוי השטף המגנטי, שנצפה במהלך סיבוב מואץ של הרוטור.
הזרם מהרוטור מועבר למעגל החשמלי באמצעות מגעים בצורת אלמנטים הזזה. על מנת להקל על כך, טבעות הנקראות טבעות מגע מחוברות לקצוות המתפתל. מברשות קבועות נלחצות כנגד הטבעות, דרכן מתבצע החיבור בין המעגל החשמלי ובין סלילת הרוטור הנע.
בסיבובים של מתפתל המגנט, שם נוצר שדה מגנטי, יש לזרם חוזק קטן יחסית בהשוואה לזרם שהגנרטור נותן למעגל החיצוני. מסיבה זו החליטו מעצבי הגנרטורים הראשונים להסיט את הזרם מהסלילות הממוקמות באופן סטטי, ולספק זרם חלש למגנט המסתובב דרך המגעים המספקים הזזה. בגנרטורים בעלי צריכת חשמל נמוכה, השדה יוצר מגנט קבוע שיכול להסתובב. עיצוב זה מאפשר לך לפשט את המערכת כולה ולא להשתמש בטבעות ובמברשות כלל.
מחולל תעשייתי מודרני של זרם חשמלי הוא מבנה מסיבי ומסורבל, המורכב ממבני מתכת, מבודדים ומוליכים מנחושת. המכשיר יכול להיות בגודל של כמה מטרים. אך גם למבנה כה מוצק, חשוב מאוד לשמור על המידות המדויקות של החלקים ועל הפערים בין החלקים הנעים של המכונה החשמלית.
