Генераторы переменного тока
Генераторы переменного тока
доповідь з фізики
ліцеїста тл нтуу
"КПі"
групи фм - 43
демиденка германа
на тему:
" генератори
змінного струму"
Генераторы
переменного тока
Электрический ток вырабатывается в генераторах - устройствах,
преобразующих энергию того или иного вида в электрическую энергию. К
генераторам относятся гальванические элементы, электростатические машины,
термобатареи, солнечные батареи и т.п. Область применения каждого из
перечисленных видов генераторов электроэнергии определяется их
характеристиками. Так, электростатические машины создают высокую разность
потенциалов, но неспособны создать в цепи сколько-нибудь значительную силу
тока. Гальванические элементы могут дать большой ток, но продолжительность их
действия невелика. Преобладающую роль в наше время играют электромеханические
индукционные генераторы переменного тока. В этих генераторах механическая
энергия превращается в электрическую. Их действие основано на явлении
электромагнитной индукции. Такие генераторы имеют сравнительно простое
устройство и позволяют получать большие токи при достаточно высоком напряжении.
В настоящее время имеется много типов индукционных генераторов. Но все
они состоят из одних и тех же основных частей. Это, во-первых, электромагнит
или постоянный магнит, создающий магнитное поле, и, во-вторых, обмотка,
в которой индуцируется переменная ЭДС (в рассмотренной модели это вращающаяся
рамка). Так как ЭДС, наводимые в последовательно соединенных витках,
складываются, то амплитуда ЭДС индукции в рамке пропорциональна числу витков в
ней. Она пропорциональна также амплитуде переменного магнитного потока
Ф=BS через
каждый виток. Для получения большого магнитного потока в генераторах применяют
специальную магнитную систему, состоящую из двух сердечников, сделанных
из электротехнической стали. Обмотки, создающие магнитное поле, размещены в
пазах одного из сердечников, а обмотки, в которых индуцируется ЭДС, - в пазах
другого. Один из сердечников (обычно внутренний) вместе со своей обмоткой
вращается вокруг горизонтальной или вертикальной оси. Поэтому он называется ротором.
Неподвижный сердечник с его обмоткой называют статором. Зазор между
сердечниками статора и ротора делают как можно меньшим. Этим обеспечивается
наибольшее значение потока магнитной индукции. В больших промышленных
генераторах вращается электромагнит, который является ротором, в то время как
обмотки, в которых наводится ЭДС, уложены в пазах статора и остаются
неподвижными. Дело в том, что подводить ток к ротору или отводить его из
обмотки ротора во внешнюю цепь приходиться при помощи скользящих контактов. Для
этого ротор снабжается контактными кольцами, присоединенными к
концам его обмотки. Неподвижные пластины - щетки - прижаты к кольцам и
осуществляют связь обмотки ротора с внешней цепью. Сила тока в обмотках
электромагнита, создающего магнитное поле, значительно меньше силы тока,
отдаваемого генератором во внешнюю цепь. Поэтому генерируемый ток удобнее
снимать с неподвижных обмоток, а через скользящие контакты подводить
сравнительно слабый ток к вращающемуся электромагниту. Этот ток вырабатывается
отдельным генератором постоянного тока (возбудителем), расположенным на
том же валу. В маломощных генераторах магнитное поле создается вращающимся
постоянным магнитом. В таком случае кольца и щетки вообще не нужны. Появление
ЭДС в неподвижных обмотках статора объясняется возникновением в них вихревого
электрического поля, порожденного изменением магнитного потока при вращении
ротора.
Современный генератор электрического тока - это внушительное сооружение
из медных проводов, изоляционных материалов и стальных конструкций. При
размерах в несколько метров важнейшие детали генераторов изготовляются с
точностью до миллиметра. Нигде в природе нет такого сочетания движущихся
частей, которые могли бы порождать электрическую энергию столь же непрерывно и
экономично.