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 не способны 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.
Не подходит? Заказать реферат нашим авторам? Вы также можете добавить свой реферат
Реферат прочитали 605 чел.