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.