Каталог :: Технология

: 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.