Научная Петербургская Академия

: 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.



(C) 2009