AC motorlar elektrik üretebilir, ancak elektrik üretme kabiliyetleri çalışma moduna bağlıdır. AC motorlar esasen "motor" ve "jeneratör"ün bir birleşimidir ve temel prensipleri elektromanyetik indüksiyon yasasına dayanır. "Elektrik" veya "güç üretimi" işlevleri arasında geçiş yalnızca enerji giriş yöntemini (elektrik enerjisi → mekanik enerji veya mekanik enerji → elektrik enerjisi) değiştirerek sağlanır.
1、 Temel ilke: Elektromanyetik indüksiyonun “çift yönlülüğü”
AC motorların hem “elektrik modu” hem de “güç üretim modu” elektromanyetik indüksiyon etrafında döner, tek fark “enerji akış yönü”dür:
Elektrik modu (güç tüketimi): harici giriş AC gücü → stator sargısı dönen manyetik alan oluşturur → manyetik alan rotoru (iletken veya sargı) çalıştırarak manyetik indüksiyon hatlarını keser → rotor indüklenen akımı oluşturur → akım manyetik alanda amper kuvvetine maruz kalır → rotorun dönüşünü sağlar (elektrik enerjisi → mekanik enerji).
Güç üretim modu (elektrik üretimi): Dış mekanik kuvvet (motor, yel değirmeni, su türbini gibi) rotoru döndürür → rotorun oluşturduğu manyetik alan (kalıcı mıknatıs veya uyartım sargısı) rotorla birlikte döner → manyetik indüksiyon hattı stator sargısı tarafından kesilir ve döndürülür → stator sargısı alternatif elektromotor kuvveti oluşturur → yüke bağlandıktan sonra alternatif akım (mekanik enerji → elektrik enerjisi) çıkışı verir.
2、 AC motor gücü üretimi için üç temel koşul
Tüm AC motorlar sadece çalıştırılarak elektrik üretemez. Etkin elektrik enerjisi çıkışı için aşağıdaki üç temel koşulun karşılanması gerekir:
1. "Dönen bir manyetik alan" (manyetik kaynak) olmalıdır
Stator sargısında elektromotor kuvvetini indüklemek için öncelikle “değişken manyetik alan” (dönen manyetik alan en tipik formdur) gerekir ve manyetik kaynakların kaynakları iki kategoriye ayrılır:
Kalıcı mıknatıs tipi: Rotorun kendisi, ek güç kaynağı gerektirmeyen ve dönüş sırasında doğrudan dönen bir manyetik alan oluşturan kalıcı bir mıknatıstır (örneğin, kalıcı mıknatıslı senkron motor). Basit bir yapıya sahiptir ve genellikle küçük jeneratörlerde (ev tipi rüzgar türbinleri ve taşınabilir güç üretim ekipmanları gibi) kullanılır.
Uyarım türü: Rotor, rotorda bir manyetik alan (bir elektromıknatısa benzer) oluşturmak için harici bir “uyartım akımı” (DC veya AC) gerektiren yaygın bir sargıdır (asenkron motorlar ve senkron jeneratörler gibi).
2. "Mekanik bir itici güç" (ters torku aşan) olmalıdır
Güç üretiminin özü mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmektir, bu nedenle rotorun dönmesini sağlamak için harici bir mekanik kuvvet olmalı ve hız iki gereksinimi karşılamalıdır:
“Senkron hız”dan daha yüksek (senkron motorlar için): Senkron motorların güç üretim frekansı (örneğin 50 Hz) kesinlikle hızla ilişkilidir (formül: hız n=60f/p, f frekans, p kutup sayısıdır) ve kararlı çıkış frekansını sağlamak için hızın mekanik kuvvetle hassas bir şekilde kontrol edilmesi gerekir (örneğin elektrik santrallerindeki buhar türbini jeneratörleri).
Kayma oranına karşılık gelen kritik hızın üstünde (asenkron motorlar için): Asenkron bir motor elektrik ürettiğinde, stator sargısının manyetik alanı keserek elektrik enerjisi üretebilmesi için rotor hızının statorun dönen manyetik alanının hızından (“süper senkron hız”) biraz daha yüksek olması gerekir (aksi takdirde bu sadece “elektrikli çalışma”dır).
3. "Kapalı devre" (yük veya enerji depolama) olmalıdır
Stator sargısı, "alternatif elektromotor kuvveti" oluşturur ve bu kuvvetin "alternatif akım" oluşturmak için kapalı bir devreye (dirençli yük, pil veya elektrik şebekesi gibi) bağlanması gerekir. Açık devre (yüksüz) varsa, yalnızca elektromotor kuvveti vardır ancak elektrik enerjisi çıkışı yoktur ve yüksek voltaj nedeniyle sargı yalıtımı zarar görebilir.