Получаване на променлив електрически ток
Променлив ток, в традиционния смисъл, е токът, получен от променливо, хармонично променящо се (синусоидално) напрежение. Променливо напрежение се генерира в електроцентралата и постоянно присъства във всеки контакт на стената.
Променливият ток се използва и за предаване на електричество на дълги разстояния, тъй като променливото напрежение лесно се повишава. с помощта на трансформатор, и по този начин електрическата енергия може да се предава на разстояние с минимални загуби и след това да се намали обратно с помощта на трансформатор до стойност, приемлива за битова мрежа.
Извършва се генериране на променливо напрежение (и съответно ток) в електроцентралатакъдето индустриален генераторЗадвижванията с променлив ток се задвижват от турбини, задвижвани от пара под високо налягане. Парата се произвежда от вода, която се нагрява силно от топлината, генерирана от ядрена реакция или от изгаряне на изкопаеми горива, в зависимост от вида на електроцентралата. Във всеки случай въртенето на алтернатора е причината за образуването на променливо напрежение и ток.
За да отговорите на въпроса как се формира генераторът променлив ток, достатъчно е да разгледаме елементарен модел, състоящ се от парче тел и магнит, припомняйки едновременно Сила на Лоренц и закон за електромагнитна индукция… Да речем, че на масата лежи жица с дължина 10 см, а в ръката ни има силен неодимов магнит, чийто размер е малко по -малък от жицата. Прикрепяме чувствителен галванометър или циферблатен волтметър към краищата на проводника.
Довеждаме магнита с един от полюсите близо до проводника, на разстояние по -малко от 1 см и бързо изтегляме магнита върху проводника през него отляво надясно — ще пресечем проводника с магнитното поле на магнита . Иглата на галванометъра рязко ще се отклони в определена посока, след което ще се върне в първоначалното си положение.
Обърнете магнита с другия полюс към проводника. И отново, движейки ръката отляво надясно, бързо пресечете експерименталния проводник с магнитно поле. Иглата на галванометъра рязко се отклони в другата посока, след което се върна в първоначалното си положение. Вместо да обърнете магнита, първо можете да се движите отляво надясно, а след това отдясно наляво, ефектът от промяната на посоката на генерирания ток ще бъде същият.
Експериментът показа, че за да получим променливо напрежение, трябва или да преместим магнита през проводника надясно и наляво, или да пресечем проводника с редуващи се магнитни полюси. В генератора в електроцентралата (и във всички традиционни алтернатори) се прилага втората опция.
Принципът на действие на генератора — получаване на променлива електромоторна сила (напрежение)
AC синусоидално напрежение
Алтернатор в електроцентрала се състои от ротор и статор. Механичната енергия на въртящата се турбина се предава на ротора. Магнитното поле на ротора е концентрирано върху неговите полюсни части и се създава или от постоянни магнити, прикрепени към него, или от постоянен ток на напрежение, протичащ в медната намотка на ротора.
Обикновено намотката на статора се състои от три отделни намотки, разположени една спрямо друга, което води до променливо напрежение и ток във всяка от трите намотки.По този начин всяка от трите статорни намотки е източник на променливо напрежение, а моментните стойности на напреженията се изместват във фаза една спрямо друга със 120 градуса. Това се нарича трифазен променлив ток.
Получаване на трифазно променливо напрежение и ток
Роторът на генератор с два магнитни полюса, въртящ се при 3000 об / мин, дава 50 пресичания от всяка фаза на намотката на статора в секунда. И тъй като между магнитните полюси има нулева точка, тоест мястото, където индукцията на магнитното поле е нула, то при всяко пълно завъртане на ротора, напрежението, индуцирано в намотката, преминава през нула, след което променя полярността. В резултат на това изходното напрежение има синусоидална форма и честота 50 Hz.
Когато източник на променливо напрежение е свързан към товар, във веригата се произвежда променлив ток. Напрежението и максимално допустимият ток на статора са колкото по -високо, толкова по -силно е магнитното поле на ротора, т.е. толкова по -голям е токът, протичащ в намотките на ротора. При синхронни генератори с външно възбуждане напрежението и токът в намотките на ротора се създават от тиристорна възбудителна система или възбудител — малък генератор на вала на основния генератор.
Вижте също:
Основни характеристики (параметри) на променлив ток