Mesin elektrik boleh didefinisikan sebagai alat yang menukar tenaga elektrik menjadi tenaga mekanikal atau tenaga mekanikal menjadi tenaga elektrik. Seorang penjana elektrik boleh didefinisikan sebagai mesin elektrik yang menukar tenaga mekanikal menjadi tenaga elektrik. Penjana elektrik biasanya terdiri daripada stator dan rotor dua bahagian. Terdapat pelbagai jenis generator elektrik seperti generator arus terus, generator arus ulang-alik, penjana kenderaan, penjana elektrik manusia, dan sebagainya. Dalam artikel ini, mari kita bincangkan mengenai prinsip kerja penjana segerak.
Penjana segerak
Bahagian berputar dan pegun mesin elektrik masing-masing boleh dipanggil rotor dan stator. Rotor atau stator mesin elektrik berfungsi sebagai komponen penghasil tenaga dan dipanggil sebagai angker. Elektromagnet atau magnet kekal yang dipasang pada stator atau rotor digunakan untuk menyediakan medan magnet mesin elektrik. Penjana di mana magnet kekal digunakan dan bukannya gegelung untuk menyediakan medan pengujaan disebut sebagai penjana segerak magnet kekal atau juga disebut sebagai penjana segerak.
Pembinaan Penjana Segerak
Secara amnya, penjana segerak terdiri daripada dua bahagian rotor dan stator. Bahagian rotor terdiri daripada tiang medan dan bahagian stator terdiri daripada konduktor angker. Putaran tiang medan di hadapan konduktor angker mendorong suatu voltan berselang-seli yang menghasilkan penjanaan tenaga elektrik.
Pembinaan Penjana Segerak
Kelajuan tiang medan adalah kelajuan segerak dan diberikan oleh
Di mana, ‘f’ menunjukkan frekuensi arus bolak-balik dan ‘P’ menunjukkan bilangan kutub.
Prinsip Kerja Penjana Segerak
Prinsip operasi penjana segerak adalah aruhan elektromagnetik. Sekiranya terdapat pergerakan relatif antara fluks dan konduktor, maka emf disebabkan oleh konduktor. Untuk memahami prinsip kerja penjana segerak, mari kita pertimbangkan dua kutub magnet bertentangan di antara mereka sebuah gegelung segi empat tepat atau putaran diletakkan seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah.
Konduktor Segi Empat diletakkan di antara dua Tiang Magnetik yang bertentangan
Sekiranya putaran segi empat tepat berpusing mengikut arah jam melawan paksi a-b seperti yang ditunjukkan pada rajah di bawah, maka setelah menyelesaikan putaran 90 darjah, sisi konduktor AB dan CD masing-masing datang di hadapan kutub S dan tiang-N. Oleh itu, sekarang kita dapat mengatakan bahawa gerakan tangensial konduktor adalah tegak lurus dengan garis fluks magnetik dari kutub utara ke selatan.
Arah Putaran Konduktor tegak lurus dengan Magnetic Flux
Jadi, di sini kadar pemotongan fluks oleh konduktor adalah maksimum dan aruhan arus pada konduktor, arah arus aruhan dapat ditentukan dengan menggunakan Peraturan tangan kanan Fleming . Oleh itu, kita dapat mengatakan bahawa arus akan berlalu dari A ke B dan dari C ke D. Sekiranya konduktor diputar pada arah pusingan jam untuk 90 darjah lagi, maka ia akan sampai ke kedudukan menegak seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah.
Arah Putaran Konduktor selari dengan Magnetic Flux
Sekarang, kedudukan saluran konduktor dan fluks magnetik selari antara satu sama lain dan oleh itu, tidak ada fluks yang memotong dan arus tidak akan disebabkan oleh konduktor. Kemudian, semasa konduktor berputar dari arah jarum jam selama 90 darjah lagi, giliran segi empat tepat sampai ke kedudukan mendatar seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah. Sehingga, konduktor AB dan CD masing-masing berada di bawah tiang N dan tiang S. Dengan menggunakan peraturan tangan kanan Fleming, arus mendorong pada konduktor AB dari titik B ke A dan arus mendorong dalam konduktor CD dari titik D hingga C.
Jadi, arah arus dapat ditunjukkan sebagai A - D - C - B dan arah arus untuk kedudukan mendatar giliran segi empat tepat sebelumnya adalah A - B - C - D. Sekiranya gilirannya dipusingkan lagi ke arah kedudukan menegak, maka arus aruhan kembali berkurang menjadi sifar. Oleh itu, untuk satu putaran lengkap segi empat tepat arus dalam konduktor mencapai maksimum & berkurang menjadi sifar dan kemudian ke arah yang bertentangan ia mencapai maksimum & sekali lagi mencapai sifar. Oleh itu, satu putaran lengkap putaran segi empat tepat menghasilkan satu gelombang sinus penuh arus teraruh pada konduktor yang boleh diistilahkan sebagai generasi arus bolak dengan memutar giliran di dalam medan magnet.
Sekarang, jika kita mempertimbangkan penjana segerak praktikal, maka magnet medan berputar di antara konduktor angker pegun. Rotor penjana segerak dan bilah poros atau turbin digabungkan secara mekanikal antara satu sama lain dan berputar pada kelajuan segerak. Oleh itu, fluks magnet pemotongan menghasilkan emf teraruh yang menyebabkan aliran arus pada konduktor angker. Oleh itu, untuk setiap penggulungan arus mengalir dalam satu arah untuk kitaran separuh pertama dan arus mengalir ke arah lain untuk kitaran separuh kedua dengan jeda waktu 120 darjah (kerana mereka berpindah sebanyak 120 darjah). Oleh itu, kuasa output penjana segerak dapat ditunjukkan seperti rajah di bawah.
Adakah anda ingin mengetahui lebih lanjut mengenai penjana segerak dan adakah anda berminat untuk merancang projek elektronik ? Jangan ragu untuk berkongsi pandangan, idea, cadangan, pertanyaan, dan komen anda di bahagian komen di bawah.
