Práca alternátora

Pre činnosť alternátora nie je dôležité, či sa otáča cievka v magnetickom poli, alebo naopak rotuje elektromagnet a cievka je v pokoji. Preto sa častejšie používa druhý spôsob, keď sa striedavý prúd z generátora odvádza pevnými svorkami. Odber prúdu je oveľa jednoduchší a vznikajú menšie straty, ako keby sa prúd odoberal z rotora. Keby sa prúd odoberal z rotota, vznikali by tepelné straty, ale aj straty iskrením vo vodivom spojωení rotora so zbernými vodičmi. Najčastejšie vznikajú takéto straty na pohyblivých svorkách,zberných krúžkoch.

Pri chode synchrónneho alternátora musíme rozoznávať niekoľko dôležitých pojmov:
Chod alternátora pri zatažení: na svorky statora pripojíme spotrebič, cez stator preteká trojfázový prúd, čo vyvolá otáčavé magn. pole, ktorému hovoríme reakcia kotvy.
Chod nakrátko:
spojíme všetky svorky statorového vinutia nakrátko, alternátor roztočíme a pomaly nabudzujeme, môžeme odčítať tzv. ustálený prúd nakrátko a skratový prúd - v prvom okamihu je veľmi veľký, postupne sa ustáli na hodnotu prúdu nakrátko

Regulácia napätia:
- svorkové napätie je menšie ako indukované, veľkosť svorkového napätia závisí na zaťažení, napätie sa udržuje budiacim prúdom v rotore, musí byť stále (aby neprišlo k poklesu napätia v sieti), čo sa dosiahne zmenou budenia:
- priamou zmenou - regul. odpor je zaradený priamo do obvodu, vhodné pre malé výkony, pri veľkých výkonoch je regulácia nehospodárna, vznikajú veľké straty
-nepriamou zmenou - ovládanie svorkového napätia budiča, rotorovým vinutím preteká vačší prúd, na svorkách sa zvýši napätie, používajú sa samočinné regulátory napätia, rýchloregulátory
-samostatne pracujúci alternátor - sám napája celú sieť, spúšťa sa pohan. motorom pri vypnutom budení, potom sa regulátorom vybudí menovité napätie, hl. vypínačom sa pripojí na sieť,

záťažové charakteristiky - závislosť svorkového napätia na zaťaženom prúde I1, paralelný chod alternátorov - dvoch alebo viacerých, ktorí dodávajú prúd do jednej siete. Pre ich dobrú súčinnosť sú určité podmienky spolupráce: rovnaké menovité napätie, rovnaká frekvencia, rovnaký sled fáz, ďalej musíme sledovať okamih pripojenia na sieť - synchronizovanie alebo sfázovanie

Napätia a výroba alternátora

Alternátory pre Slovenskú republiku ale aj pre Českú republiku sú vyrábane v závodoch ČKD Škoda Plzeň a ČKD Praha. Napätie z alternátora by sme mohli rozvádzať šiestimi vodičmi. V praxi sa využíva trojfázová sústava striedavých napätí, ktorú tvoria tri fázové vodiče L1, L2, L3 a jeden nulový vodič N, ktorý býva uzemnený. Obvody fázových vodičov nazývame fázy sústavy. Keby sme napríklad v čase t=T/2 sčítali okamžité napätia, zistíme, že U1+U2+U3= OV. Tento poznatok umožňuje spojiť jeden koniec cievok alternátoru do spoločného uzla. Fázové vodiče sú pripojené k druhému koncu cievok a nulovací vodič N je spojený s uzlom. Medzi fázovými vodičmi a nulovacím vodičom je fázové napätie U1, U2, U3. V našej spotrebiteľskej rozvodnej sieti majú fázove napätia efektívnu hodnotu U=230V. Medzi ľubovolnými fázovými vodičmi je združené napätie U12, U13, U23. Ich efektívna hodnota je 230 krát odmocnina z 3 = 397V.

Indukované napätia v jednotlivých cievkach sú fázovo posunuté o 1/3 periódy a platia pre ne rovnice:

u1 =Um.sin ω.t

u2 =Um.sin (ω.t - 2/3 π)

u3 =Um.sin (ω.t - 4/3 π)

Elektrické spotrebiče pripájame najčastejšie k fázovému a nulovaciemu vodiču. Keď spotrebiče pripojené k jednotlivým fázovým vodičom majú rovnaký odpor R, bude nulovacím vodičom prechádzať prúd IN=I1+I2+I3=(U1+U2+U3)/R = OA, takže nulovací vodič by bolo možné vynechať. Alternátor vyrába napätie 10-15 kV, podľa veľkosti generátora. Ešte v objekte elektrárne sa prúd transformuje na veľmi vysoké napätie. U väčšiny elektrární na 400 kV. Potom sa rozvádza vedením do rozvodnej siete. Z pôvodných dvoch koncepcií – rozvod striedavého prúdu a rozvod jednosmerného prúdu, sa ukázala ako jednoznačne výhodnejšia koncepcia prvá. Striedavý prúd je totiž možné vďaka transformácii rozvádzať pri veľmi vysokom napätí, čo v konečnom dôsledku znamená, že straty spôsobené odporom vodiča výrazne klesnú. Aby to bolo možné, musia tisícky malých transformačných staníc znižovať vysoké napätie na nízke napätie v trojfázovej sústave 3x397/230 V(v minulosti 3x380/220 V), ktoré odoberáme do našich spotrebičov. Fázové napätie je v bežnej domácej zásuvke, združené napätie využívajú spotrebiče s väčším výkonom(elektromotory,čerpadlá, píly), ktoré pripájame ku všetkým fázovým vodičom.