Принципът на работа на генератора

Генераторите са машини превръщайки механичната енергия в електрическа… Принципът на действие на генератора се основава на явлението електромагнитна индукция, когато ЕМП се индуцира в проводник, движещ се в магнитно поле и пресичащ магнитните си сили. Следователно такъв проводник може да се разглежда от нас като източник на електрическа енергия.

Методът за получаване на индуцирана ЕМП, при който проводникът се движи в магнитно поле, движейки се нагоре или надолу, е много неудобен за практическата му употреба. Следователно в генераторите се използва не праволинейно, а ротационно движение на проводника.

Основните части на всеки генератор са: система от магнити или най -често електромагнити, създаващи магнитно поле, и система от проводници, пресичащи това магнитно поле.

Нека вземем проводник под формата на извит контур, който допълнително ще наречем рамка (фиг. 1), и го поставете в магнитно поле, създадено от полюсите на магнит. Ако на такава рамка бъде дадено ротационно движение около оста 00, тогава нейните страни, обърнати към полюсите, ще пресичат магнитните силови линии и в тях ще бъде индуцирана ЕМП.

Ориз. 1. Индукция на ЕМП в пелеподобен проводник (рамка), въртящ се в магнитно поле

Свързвайки електрическа крушка към рамката с помощта на меки проводници, по този начин ще затворим веригата и светлината ще светне. Електрическата крушка ще продължи да гори, докато рамката се върти в магнитно поле. Такова устройство е най -простият генератор, който преобразува механичната енергия, изразходвана за въртенето на рамката, в електрическа.

Такъв прост генератор има доста значителен недостатък. След кратък период от време меките проводници, свързващи крушката към въртящата се рамка, ще се усукат и ще се счупят. За да се избегнат такива прекъсвания във веригата, краищата на рамката (фиг. 2) са прикрепени към два медни пръстена 1 и 2, които се въртят заедно с рамката.

Тези пръстени се наричат ​​хлъзгащи пръстени. Електрическият ток се отклонява от плъзгащите пръстени към външната верига (към крушката) чрез еластични пластини 3 и 4, съседни на пръстените. Тези плочи се наричат ​​четки.

Ориз. 2. Посоката на индуцираната ЕМП (и ток) в проводници А и В на рамката, въртяща се в магнитно поле: 1 и 2 — плъзгащи пръстени, 3 и 4 — четки.

При такова свързване на въртящата се рамка към външната верига, прекъсването на свързващите проводници няма да настъпи и генераторът ще работи нормално.

Нека сега разгледаме посоката на ЕМП, индуцирана в проводниците на рамката, или, която е същата, посоката на тока, индуциран в рамката със затворена външна верига.

С посоката на въртене на рамката, която е показана на фиг. 2, в левия проводник АА, ЕМП ще бъде индуцирана в посока от нас извън равнината на чертежа, а в десния експлозив — поради равнината на чертежа върху нас.

Тъй като двете половини на проводника на рамката са свързани последователно помежду си, индуцираният ЕМП в тях ще се увеличи и на четката 4 ще има положителен полюс на генератора и отрицателен полюс на четката 3.

Нека проследим промяната в индуцираната ЕМП при пълно завъртане на рамката. Ако рамката, въртяща се по часовниковата стрелка, се завърта на 90 ° от позицията, показана на фиг. 2, тогава половинките на проводника му в този момент ще се движат по магнитните силови линии и индукцията на ЕМП в тях ще спре.

По -нататъшното завъртане на рамката с още 90 ° ще доведе до факта, че проводниците на рамката отново ще пресичат силовите линии на магнитното поле (фиг. 3), но проводникът АА ще се движи по отношение на силовите линии не отдолу нагоре, а отгоре надолу, докато проводникът ВВ напротив, той ще пресича силовите линии, движейки се отдолу нагоре.

Ориз. 3. Промяна на посоката на индуцираната e. и т.н. с. (и ток), когато рамката се завърти на 180 ° по отношение на позицията, показана на фиг. 2.

С ново положение на рамката посоката на индуцираната ЕМП в проводниците AL и BB ще се промени в обратна посока. Това следва от факта, че самата посока, в която всеки от тези проводници пресича в този случай магнитните силови линии се е променила. В резултат на това полярността на четките на генератора също ще се промени: четката 3 сега ще стане положителна, а четката 4 отрицателна.

Завъртайки рамката по -нататък, отново ще имаме движението на проводниците АА и ВВ по магнитните силови линии, а в бъдеще — повторението на всички процеси от самото начало.

По този начин, при едно пълно завъртане на рамката, индуцираната ЕМП променя посоката си два пъти и стойността й през същото време също достига най -високите си стойности два пъти (когато проводниците на рамката преминават под полюсите) и два пъти равна на нула (в моментите на движение на проводниците по магнитните силови линии).

Съвсем ясно е, че ЕМП, която се променя по посока и величина, ще предизвика електрически ток, който се променя по посока и величина в затворена външна верига.

Така например, ако електрическа крушка е свързана към клемите на този най -прост генератор, тогава през първата половина на завъртането на рамката електрическият ток през крушката ще отиде в една посока, а през втората половина на завоя, в другия.

Ориз. 4. Крива на промяна на индуцирания ток за един оборот на рамката

Кривата на фиг. 1 дава представа за естеството на промяната на тока, когато рамката се завърти на 360 °, тоест в един пълен оборот. 4. Извиква се електрически ток, непрекъснато променящ се по величина и посока променлив ток.