Генератори баҳси саволҳои намунавӣ
Генератор дастгоҳи электромагнитӣ аст, ки энергияи механикиро ба энергияи барқӣ тавассути принсипи индуксияи электромагнитӣ табдил медиҳад. Намудҳои маъмултарини генераторҳо генераторҳои синхронӣ ва генераторҳои асинхронӣ (ё индуксия) мебошанд. Дар ин мақола якчанд мисолҳои масъалаҳо ва муҳокимаҳо дар бораи генераторҳо оварда шудаанд, то фаҳмиши моро дар бораи принсипҳои корӣ, ҷузъҳо ва татбиқи онҳо дар схемаҳои барқӣ амиқтар кунанд.
Принсипи кори генератор
Принсипи асосии кори генератор ба Қонуни Фарадей дар бораи индуксияи электромагнитӣ асос ёфтааст, ки дар он гуфта мешавад, ки тағирёбии ҷараёни магнитӣ дар ҳалқаи сим қувваи электроҳаракаткунанда (ЭЭМ)-ро ба вуҷуд меорад. Генератор аз якчанд ҷузъҳои асосӣ иборат аст:
1. Ротор: Қисми чархзананда.
2. Статор: Қисми статсионарӣ, ки дар он сим ё печи сахт ҷойгир карда шудааст.
3. Майдони магнитӣ: Аз ҷониби магнитҳои доимӣ ё электромагнитҳо ҳосил мешавад.
Намунаҳои саволҳо ва муҳокима
Саволи 1: Ҳисоб кардани шиддати индуксионӣ
Савол: Генератор 50 гардиш дар катушкаи статор дорад. Агар суръати гардиши ротор 1200 rpm (гардиш дар як дақиқа) бошад ва ҷараёни магнитӣ тавассути як гардиш ба андозаи 0,02 Вб тағйир ёбад, шиддати индуксионӣ (ЭҚ)-и генератор чӣ қадар аст?
Баҳс: Барои ҳисоб кардани шиддати индуксионӣ, мо метавонем аз муодилаи Қонуни Фарадей истифода барем:
\[ \text{EMF} = -N \frac{d\Phi}{dt} \]
ди мана:
– \( N \) шумораи гардишҳо аст,
– \( \Phi \) ҷараёни магнитӣ аст ва
– \( t \) вақт аст.
Қадами аввал табдил додани суръат аз RPM ба RPS (гардишҳо дар як сония) мебошад:
\[ 1200 \text{ RPM} = \frac{1200}{60} \text{ RPS} = 20 \text{ RPS} \]
Ҷараён бо ҳар як гардиш тағйир меёбад, аз ин рӯ басомади тағйирёбии ҷараён бо басомади гардиш, ки 20 Гц аст, якхела аст. Ҳамин тариқ, тағйирёбии ҷараён дар як сония (\( \frac{d\Phi}{dt} \)) чунин аст:
\[ \frac{d\Phi}{dt} = 0,02 \text{ Wb} \times 20 \text{ Hz} = 0,4 \text{ Wb/s} \]
Ҳамин тариқ, шиддати индуксионии ҳосилшуда чунин аст:
\[ \text{EMF} = -50 \times 0,4 \text{ V} = -20 \text{ V} \]
Азбаски EMF арзиши мутлақ аст, шиддати индуксионии ҳосилшуда 20 В аст.
Саволи 2: Қувваи баромади генератор
Савол: Агар генератор дар саволи қаблӣ аз сарбории муқовимати 10 ом ҷорӣ шавад, чӣ қадар нерӯи барқ истеҳсол мешавад?
Муҳокима: Аввалан, мо ҷараёни электрикиро бо истифода аз Қонуни Ом ҳисоб мекунем:
\[ I = \frac{V}{R} = \frac{20 \text{ V}}{10 \text{ ohm}} = 2 \text{ A} \]
Энергияи барқи истеҳсолшударо бо истифода аз формула ҳисоб кардан мумкин аст:
\[ P = V \times I = 20 \text{ V} \times 2 \text{ A} = 40 \text{ W} \]
Пас, қувваи барқи истеҳсолшуда 40 ватт аст.
Саволи 3: Самаранокии генератор
Савол: Генератор қувваи вуруди механикӣ 60 ватт ва қувваи баромади барқӣ 45 ватт дорад. Самаранокии генератор чӣ қадар аст?
Баҳс: Самаранокии генераторро бо истифода аз формулаи зерин ҳисоб кардан мумкин аст:
\[ \eta = \frac{P_{\text{out}}}{P_{\text{in}}} \times 100\% \]
ди мана:
– \( P_{\text{out}} \) қувваи баромади барқӣ аст,
– \( P_{\text{in}} \) қувваи вуруди механикӣ аст.
Пас, самаранокӣ чунин аст:
\[ \eta = \frac{45 \text{ W}}{60 \text{ W}} \times 100\% = 75\% \]
Саволи 4: Басомади шиддати тағйирёбандаи тавлидшуда
Савол: Генератори синхронӣ 4 қутб дорад ва бо суръати 1800 rpm дар як дақиқа чарх мезанад. Басомади шиддати тағйирёбандаи истеҳсолшуда чанд аст?
Баҳс: Басомади шиддати тағйирёбандаи аз ҷониби генератори синхронӣ тавлидшударо бо истифода аз формулаи зерин ҳисоб кардан мумкин аст:
\[ f = \frac{P \times N}{120} \]
ди мана:
– \( P \) шумораи қутбҳо аст,
– \( N \) суръати гардиш дар RPM аст.
Қиматҳои додашударо иваз кунед:
\[ f = \frac{4 \times 1800}{120} = 60 \text{ Hz} \]
Пас, басомади шиддати AC, ки дар он истеҳсол мешавад, 60 Гц аст.
Саволи 5: Суръати синхронӣ
Савол: Суръати синхронии генератореро, ки ба шабакаи барқии 50 Гц пайваст аст ва 6 қутб дорад, муайян кунед.
Баҳс: Суръати синхрониро бо истифода аз формулаи зерин ҳисоб кардан мумкин аст:
\[ N_s = \frac{120 \times f}{P} \]
ди мана:
– \( N_s \) суръати синхронӣ дар RPM аст,
– \( f \) басомад дар Герц аст,
– \( P \) шумораи қутбҳо аст.
Қиматҳои додашударо иваз кунед:
\[ N_s = \frac{120 \times 50}{6} = 1000 \text{ RPM} \]
Пас, суръати синхронии генератор 1000 RPM аст.
Хулоса
Дар ин мақола, мо принсипҳои асосии кори генераторро баррасӣ кардем ва якчанд мисолҳои масъалаҳоеро пешниҳод кардем, ки ҳисобҳои шиддати индуксияшуда, қувваи барқ, самаранокӣ, басомади шиддати AC ва суръати синхрониро дар бар мегиранд. Тавассути ин масъалаҳо, мо дидем, ки чӣ гуна параметрҳои гуногуни генератор бо ҳамдигар алоқаманданд ва чӣ гуна онҳо ба кори умумӣ таъсир мерасонанд. Фаҳмиши пурраи ин принсипҳо барои татбиқи амалӣ дар муҳандисии электрикӣ муҳим аст.
