Генератор переменного тока ( устаревшее «альтернатор») презентация

Генератор переменного тока (устаревшее «альтерна́тор»)

Генератор тока- это электрическая машина, которая преобразует механическую* энергию в электрическую*.

Генератор переменного тока может генерировать как постоянный, так и переменный ток. Постоянный ток — электрический ток, который с течением времени не изменяется по величине и направлению.

Переменный ток, в отличие от тока постоянного, непрерывно изменяется как по величине, так и по направлению, причем изменения эти происходят периодически, т. е. точно повторяются через равные промежутки времени.

Генератор работает на основе закона электромагнитной индукции Фарадея. Принцип действия генератора основан на законе электромагнитной индукции — индуцирование электродвижущей силы в прямоугольном контуре (проволочной рамке), находящейся в однородном вращающемся магнитном поле. Или наоборот, прямоугольный контур вращается в однородном неподвижном магнитном поле.

В прямоугольном контуре вращается постоянный магнит.

Для получения в замкнутой электрической цепи переменного тока созданы источники электрической энергии, индуктирующие переменную электродвижущую силу. Они получили название генераторов переменного тока. Генератор переменного тока имеет магнитную систему для создания магнитного поля и проводники, в которых индуктируется электродвижущая сила, когда при своем движении они пересекают магнитный поток .

Если катушка, например, из медного провода, пронизывает магнитный поток, то при его изменении на выводах катушки появляется переменное электрическое напряжение. И наоборот, для образования магнитного потока достаточно пропустить через катушку электрический ток.

Таким образом, для получения переменного электрического тока требуются катушка, по которой протекает постоянный электрический ток, образуя магнитный поток, называемая обмоткой возбуждения и стальная полюсная система, назначение которой — подвести магнитный поток к катушкам, называемым обмоткой статора, в которых наводится переменное напряжение.

Эти катушки помещены в пазы стальной конструкции, магнитопровода (пакета железа) статора. Обмотка статора с его магнитопроводом образует собственно статор генератора, его важнейшую неподвижную часть, в которой образуется электрический ток, а обмотка возбуждения с полюсной системой и некоторыми другими деталями (валом, контактными кольцами) — ротор, его важнейшую вращающуюся часть.

При вращении ротора напротив катушек обмотки статора появляются попеременно «северный», и «южный» полюсы ротора, т. е. направление магнитного потока, пронизывающего катушку, меняется, что и вызывает появление в ней переменного напряжения. Частота этого напряжения f зависит от частоты вращения ротора генератора N и числа его пар полюсов р:

Устройство генератора переменного тока

Изучать схему работы генератора легче всего на простейшей его модели:

В простейшем генераторе переменного тока проводники, выполненные в виде рамки, соединены своими концами с контактными кольцами. Кольца вращаются вместе с рамкой, по их поверхности скользят щетки, соединяющие генератор со внешней цепью.

Для индуктирования электродвижущей силы приведем рамку во вращение с постоянной скоростью от постороннего источника механической энергии. Возникающие в обеих рабочих сторонах рамки А и Б электродвижущие силы (э. д. с ) действуют согласно и суммируются в общую электродвижущую силу рамки. Если к щеткам присоединить замкнутую внешнюю электрическую цепь с резистором нагрузки RH, то под действием электродвижущей силы в ней будет проходить электрический ток.

При горизонтальном положении рамки ее рабочие стороны А и Б как бы скользят вдоль магнитных силовых линий, не пересекая их, поэтому электродвижущая сила и сила тока в цепи имеют нулевое значение( см. п «а»)

По мере поворота рамки электродвижущая сила и ток будут непрерывно увеличиваться до максимальных значений при вертикальном положении рамки (б) и вновь примут нулевые значения при угле поворота рамки 180° от первоначального положения (в).

При дальнейшем повороте рамки направление индуктируемой э. д. с. в каждой ее рабочей стороне меняется на обратное (г) После прохождения горизонтального положения (д) цикл изменения э. д. с. и тока полностью повторится

Таким образом, полный цикл изменения э. д. с. в рамке, равный по времени периоду Т, совершается за один полный ее оборот.

Современные генераторы переменного тока имеют довольно широкую область применения.