Принцип дії генератора змінного струму. ЕРС. Структурна схема генератора.

29.07.2015

Генератор змінного струму

В даний час є багато різних типів індукційних генераторів. Але всі вони складаються з одних і тих неї основних частин. Це, по-перше, електромагніт або постійний магніт, що створює магнітне поле, і, по-друге, обмотка, в якій індукується мінлива ЕРС — електро рушійна сила (у розглянутій моделі генератора це обертається рамка). Оскільки ЕРС, що наводяться в послідовно з’єднаних витках, складаються, то амплітуда ЕРС індукції в рамці пропорційна числу витків в ній. Вона пропорційна також амплітуди змінного магнітного потоку (Фм = BS) через кожен виток.

Принцип дії генератора змінного струму наступна. Для отримання великого магнітного потоку в генераторах застосовують спеціальну магнітну систему, що складається з двох сердечників, зроблених з електротехнічної сталі. Обмотки, що створюють магнітне поле, розміщені в пазах одного з осердь, а обмотки, в яких індукується ЕРС, — в пазах іншого. Один з сердечників (зазвичай внутрішній) разом зі своєю обмоткою обертається навколо горизонтальної або вертикальної осі. Тому він називається ротором. Нерухомий сердечник з його обмоткою називають статором. Зазор між серцевиною статора і ротора роблять як можна меншим для збільшення потоку магнітної індукції.

В зображеної на малюнку моделі генератора обертається дротова рамка, яка є ротором (правда, без залізного сердечника). Магнітне поле створює нерухомий постійний магніт. Зрозуміло, можна було б зробити і навпаки: обертати магніт, а рамку залишити нерухомою.

У великих промислових генераторах обертається саме електромагніт, який є ротором, в той час як обмотки, в яких наводиться ЕРС, покладені в пазах статора і залишаються нерухомими. Справа в тому, що підводити струм до ротора або відводити його з обмотки ротора в зовнішній ланцюг доводиться за допомогою ковзних контактів. Для цього ротор забезпечується контактними кільцями, приєднаними до кінців його обмотки.

Принцип дії генератора змінного струму. ЕРС. Структурна схема генератора.

Рис.1. Структурна схема генератора змінного струму.

Нерухомі пластини — щітки — притиснуті до кілець і здійснюють зв’язок обмотки ротора з зовнішньої ланцюгом. Сила струму в обмотках електромагніту, що створює магнітне поле, значно менше сили струму, що віддається генератором в зовнішній ланцюг. Тому генерований струм зручніше знімати з нерухомих обмоток, а через ковзні контакти підводити порівняно слабкий струм до обертового электромагниту. Цей струм виробляється окремим генератором постійного струму (збудником), розташованим на те лівіше валу (В даний час постійний струм в обмотку ротора найчастіше подають з статорної обмотки цього ж генератора через випрямляч).

В малопотужних генераторах магнітне поле створюється обертовим постійним магнітом. У такому разі кільця і щітки взагалі не потрібні.

Поява ЕДС в нерухомих обмотках статора пояснюється виникненням у них вихрового електричного поля, породженого зміною магнітного потоку при обертанні ротора.

Сучасний генератор електричного струму — це значне споруда з мідних дротів, ізоляційних матеріалів і сталевих конструкцій. При розмірах в кілька метрів найважливіші деталі генераторів виготовляються з точністю до міліметра. Ніде в природі немає такого поєднання рухомих частин, які могли б породжувати електричну енергію настільки ж безперервно і економічно.

Короткий опис статті: електричний генератор Джерела енергії, альтернативна енергетика, електростанції, генератори

Джерело: Принцип дії генератора змінного струму. ЕРС. Структурна схема генератора. — Будинок енергії uk

Також ви можете прочитати