Звідки береться електрика? Як з'являється струм у наших розетках? Чому автомобільні генератори виробляють змінний струм? Як виробляється електричний струм

По десятку разів на день, включаючи і вимикаючи світло і користуючись побутовою технікою, ми навіть не замислюємося, звідки береться електрика і якою є його природа. Зрозуміло звичайно, що з ЛЕП ( лінія електропередач) воно надходить від найближчої електростанції, але це дуже обмежене уявлення про навколишній світ. Адже якщо вироблення електроенергії у всьому світі припиниться хоча б на пару днів, кількість загиблих вимірюватиметься сотнями мільйонів.

Як виникає струм?

З курсу фізики ми знаємо, що:

• Вся матерія складається з атомів, найдрібніших частинок.
• По орбіті навколо ядра атома обертаються електрони, мають негативний заряд.
• У ядрі розташовуються позитивно заряджені протони.
• У нормі ця система перебуває у стані рівноваги.

А ось якщо хоч один атом втратить лише один електрон:

1. Його заряд стане позитивним.
2. Позитивно заряджений атом почне притягувати себе електрон, через різниці зарядів.
3. Щоб отримати для себе недостатній електрон, його доведеться «зірвати» з чиєїсь орбіти.
4. В результаті, ще один атом стане позитивно зарядженим і все повториться, починаючи з першого пункту.
5. Така циклічність призведе до утворення електричного ланцюга та лінійного поширення струму.

Так що з точки зору ядерної фізики все дуже просто, атом намагається отримати те, чого йому найбільше не вистачає і таким чином запускає початок реакції .

«Золоте століття» електроенергії

Під свої потреби людина пристосувала закони Всесвіту відносно недавно. А сталося це приблизно два століття тому, коли винахідник на прізвище Вольтрозробив перший акумулятор, здатний тривалий час зберігати заряд достатньої потужності.

Спроби використовувати струм собі на благо мають давню історію. Археологічні розкопки показали, що ще в римських святилищах, а потім і в перших християнських храмах були кустарні батарейки з міді, які давали мінімальну напругу. Така система підключалася до вівтаря або його огорожі і щойно віруючий торкався споруди, він відразу отримував « божественну іскру». Швидше це винахід одного умільця, ніж повсюдна практика, але факт цікавий у будь-якому випадку.

Двадцяте століття стало періодом розквіту електроенергії:

1. З'являлися як нові види генераторів і акумуляторів, а й розроблялися унікальні концепції видобутку цієї енергії.
2. Електричні прилади за кілька десятиліть щільно увійшли до життя кожної людини на планеті.
3. Не залишилося країн, окрім найменш розвинених, де не були б побудовані електростанціїта проведені лінії електропередач.
4. Весь подальший прогрес спирався на можливості електрики та пристроїв, які від нього працюють.
5. Епоха комп'ютеризації зробила людину залежною від струму, у сенсі цього терміну.

Як отримати електрику?

Представляти людину у вигляді наркомана, якому регулярно потрібна «живильна доза електрики» трохи наївно, але спробуйте повністю знеструмити своє житло і спокійно прожити хоча б добу. Відчай може змусити згадати оригінальні способи видобутку струму. На практиці це мало кому стане в нагоді, але може комусь пара Вольт врятує життя або допоможе справити враження на дитину:

• Акумулятор, що розрядився.телефону можна потерти про одяг, підійдуть джинси або вовняний светр. Статичної електрики надовго не вистачить, але це вже щось.
• Якщо поруч є морська водаможна налити її в дві банки або склянки, з'єднати їх мідним дротом, попередньо обмотавши його обидва кінці фольгою. Звичайно для цього, крім солоної води, знадобляться ще ємності, мідь і фольга. Не найкращий варіант для екстремальних ситуацій.
• Куди реалістичніша наявність залізного цвяхата невеликого мідного приладу. Два шматки металу слід використовувати як анод та катод – цвях у найближче дерево, мідь у землю. Між ними натягнути будь-яку нитку, нехитра конструкція дасть приблизно один Вольт.
• Якщо використовувати дорогоцінні метали- золото і срібло, вдасться досягти більшої напруги.

Як заощаджувати електрику?

У економії електроенергії можуть бути різні причини – бажання зберегти екологію, спробу зменшити щомісячні рахунки чи щось інше. Але способи завжди приблизно одні:

Не завжди слід себе чимось суворо обмежувати, щоб знизити витрати. Є ще одна непогана порада - відключайте від мережі всі прилади, доки ви ними не користуєтеся.

Холодильник, природно, не береться до уваги. Навіть перебуваючи в режимі, що «жде», техніка споживає деяку кількість електрики. Але якщо хоч на секунду замислитись, то можна прийти до думки, що майже всі прилади більшу частину доби вам не потрібні. І весь цей час вони продовжують спалювати вашу електрику .

Сучасні технології також націлені на те, щоб знизити загальний рівень споживання електроенергії. Чого варті хоча б енергозберігаючі лампочки, які можуть зменшити витрати на освітлення приміщення, разів так у п'ять. Порада жити за «сонячним годинником» може здатися дикою та абсурдною, але вже давно доведено, що штучне освітлення підвищує ризик розвитку депресії.

Як виробляється електрика?

Якщо заглиблюватись у наукові деталі:

1. Струм з'являється за рахунок втрати атома електрона.
2. Позитивно заряджений атом притягує себе негативно заряджені частки.
3. Відбувається втрата іншим атомом своїх електронів з орбіти та історія повторюється знову.
4. Це пояснює спрямований рух струму та наявність вектора розповсюдження.

А взагалі електрика виробляється електростанціями. Там або спалюють паливо, або використовують енергію розщеплення атомів, а може навіть пускають у хід природні стихії. Йдеться про сонячні батареї, вітряки та ГРЕС.

Отриману механічну або теплову енергію за рахунок генератора переводять у струм. Він накопичується в акумуляторах і ЛЕП надходить у кожен будинок.

Сьогодні не обов'язково знати, звідки береться електрика, щоб користуватися всіма благами, які вона надає. Люди вже давно відійшли від первісної суті речей і потихеньку починають про неї забувати.

Відео: звідки надходить електрика до нас?

У цьому відео буде показано шлях електрики від електростанції до нас, звідки воно береться і як надходить у наш будинок:

Генератори є пристроями, які перетворюють механічну енергію в електричну. Як правило, вони виробляють електричний струм двох видів – постійний та змінний.

Генератори постійного та змінного струму

Якщо розглядати генератор постійного струму, то його склад його конструкції входить нерухомий статор з обертовим ротором і додатковою обмоткою. З допомогою руху ротора виробляється електричний струм. Генератори постійного струму в основному використовуються в металургійній промисловості, морських судах та громадському транспорті.

Генератори змінного струмувиробляють енергію з допомогою обертання ротора магнітному полі. Шляхом обертання прямокутного контуру навколо нерухомого магнітного поля, механічна енергія перетворюється на електричний струм. Цей вид генератора має перевагу в тому, що ротор (основний рушійний елемент) обертається швидше, ніж у генераторах змінного струму.

Синхронні та асинхронні генератори

Генератори, що виробляють змінний струм, бувають синхроннимиі асинхронними. Вони відрізняються одна від одної своїми можливостями. Ми не будемо докладно розглядати їхній принцип роботи, а зупинимося лише на деяких особливостях.

Синхронний генераторконструктивно складніше асинхронного, виробляє чистіший струм і при цьому легко переносить пускові навантаження. Синхронні агрегати відмінно використовуються для підключення техніки, яка реагує на перепади напруги (комп'ютери, телевізори та різні електронні пристрої). Також, відмінно справляються з живленням електродвигунів та електроінструментів.

Асинхронні генераториЗавдяки простоті конструкції досить стійкі до короткого замикання. З цієї причини вони використовуються для живлення зварювальної техніки та електроінструментів. До даних агрегатів у жодному разі не можна підключати високоточну техніку.

Однофазні та трифазні генератори

Необхідно враховувати характеристику, пов'язану з типом струму, що виробляється. Однофазнімоделі видають 220 В, трифазні- 380 В. Це дуже важливі технічні параметри, які потрібно знати кожному покупцю.

Однофазні моделі вважаються найпоширенішими, оскільки часто використовуються для побутових потреб. Трифазні дозволяють безпосередньо постачати електроенергією великі промислові об'єкти, будівлі та цілі селища.

Перед покупкою генератора, необхідно володіти певною технічною інформацією, розуміти, чим вони відрізняються, оскільки це допоможе Вам вибрати гідну модель, конкретно для ваших потреб, а також позбутися зайвого клопоту та заощадити кошти.

Компанія ТОВ «Кронвус-Південь»реалізує та виготовляє , та , які ви можете купити за вигідною ціною.

Електричним генератором називається машина або установка, призначена для перетворення енергії неелектричної — в електричну: механічної — в електричну, хімічної — в електричну, теплової — в електричну тощо. енергії – в електричну.

Це може бути дизельний або бензиновий переносний генератор, генератор атомної електростанції, автомобільний генератор, саморобний генератор з асинхронного електродвигуна або тихохідний генератор для малопотужного вітряка. Наприкінці статті ми розглянемо як приклад два найбільш поширені генератори, але спочатку поговоримо про принципи їх роботи.

Так чи інакше, з фізичної точки зору принцип роботи кожного з механічних генераторів — той самий: коли при перетині лініями магнітного поля провідника — у цьому провіднику виникає ЕРС індукції. Джерелами сили, що призводить до взаємного переміщення провідника та магнітного поля, можуть бути різні процеси, проте в результаті від генератора завжди потрібно отримати ЕРС та струм для живлення навантаження.

Принцип роботи електричного генератора - Закон Фарадея.

Принцип роботи електричного генератора було відкрито далекого 1831 року англійським фізиком Майклом Фарадеєм. Згодом цей принцип назвали законом Фарадея. Він полягає в тому, що при перетині провідником перпендикулярно магнітного поля, на кінцях цього провідника виникає різниця потенціалів.

Перший генератор був побудований самим Фарадеєм згідно з відкритим ним принципом, це був «диск Фарадея» - уніполярний генератор, у якому мідний диск обертався між полюсами підковоподібного магніту. Пристрій давав значний струм при незначній напрузі.

Пізніше було встановлено, що окремі ізольовані провідники в генераторах проявляють себе набагато ефективніше з практичної точки зору, ніж суцільний диск. І в сучасних генераторах застосовуються тепер саме дротяні обмотки статора (у найпростішому демонстраційному випадку – виток із дроту).

Генератор змінного струму

У переважній більшості сучасні генератори - це синхронні генератори змінного струму. У них на статорі розташовується якірна обмотка, від якої і відводиться електрична енергія, що генерується. На роторі розташовується обмотка збудження, на яку через пару контактних кілець подається постійний струм, щоб отримати магнітне поле, що обертається, від обертового ротора.

За рахунок явища електромагнітної індукції, при обертанні ротора від зовнішнього приводу (наприклад від ДВС), його магнітний потік по черзі перетинає кожну з фаз обмотки статора, і таким чином наводить в них ЕРС.

Найчастіше фаз три, вони зміщені фізично на якорі один щодо одного на 120 градусів, так виходить трифазний синусоїдальний струм. Фази можна з'єднати за схемою "зірка" або "трикутник", щоб отримати .

Частота синусоїдальної ЕРС f пропорційна частоті обертання ротора: f = np/60, де p - число пар магнітних плюсів ротора, n - кількість обертів ротора за хвилину. Зазвичай максимальна швидкість обертання ротора – 3000 оборотів за хвилину. Якщо підключити до обмотування статора такого синхронного генератора трифазний випрямляч, то вийде генератор постійного струму (так працюють, до речі, всі автомобільні генератори).

Тримашинний синхронний генератор

Звичайно, класичний синхронний генератор має один серйозний мінус — на роторі розташовуються контактні кільця і ​​щітки, прилеглі до них. Щітки виблискують і зношуються через тертя та електричну ерозію. У вибухонебезпечному середовищі це неприпустимо. Тому в авіації та в дизель-генераторах найбільш поширені безконтактні синхронні генератори, зокрема тримашинні.

У трьохмашинних пристроїв в одному корпусі встановлено три машини: передзбудник, збудник та генератор на загальному валу. Передзбудник - це синхронний генератор, він збуджується від постійних магнітів на валу, напруга, що генерується ним, подається на обмотку статора збудника.

Статор збудника діє на обмотку на роторі, з'єднану із закріпленим на ній трифазним випрямлячем, від якого живиться основна обмотка збудження генератора. Генератор генерує у своєму статорі струм.

Газові, дизельні та бензинові переносні генератори

Сьогодні дуже поширені в домашніх господарствах, які як приводні двигуни використовують ДВС - двигун внутрішнього згоряння, що передає механічне обертання на ротор генератора.

У генераторів на рідкому паливі є паливні баки, газовим генераторам необхідно подавати паливо через трубопровід, щоб потім газ був подано в карбюратор, де перетвориться на складову частину паливної суміші.

У всіх випадках паливна суміш спалюється в поршневій системі, обертаючи колінвал. Це схоже на роботу автомобільного двигуна. Колінвал обертає ротор безконтактного синхронного генератора (альтернатора).

Андрій Повний

Це упорядкований рух певних заряджених частинок. Для того, щоб грамотно використовувати весь потенціал електрики, необхідно чітко розуміти всі принципи пристрою та роботи електричного струму. Отже, давайте розберемося, що таке робота і потужність струму.

Звідки взагалі береться електричний струм?

Незважаючи на простоту питання, деякі здатні дати на нього зрозумілу відповідь. Звичайно, в наші дні, коли технології розвиваються з неймовірною швидкістю, людина особливо не замислюється про такі елементарні речі, як принцип дії електричного струму. Звідки береться електрика? Напевно багато хто дасть відповідь "Ну, з розетки, ясна річ" або ж просто знизають плечима. А тим часом дуже важливо розуміти, як відбувається робота струму. Це слід знати не лише вченим, а й людям, які ніяк не пов'язані зі світом наук, для їхнього ж загального різнобічного розвитку. А ось вміти грамотно використати принцип роботи струму під силу не кожному.

Отже, для початку слід зрозуміти, що електрика не виникає нізвідки: її виробляють спеціальні генератори, що знаходяться на різних електростанціях. Завдяки роботі обертання лопат турбін парою, отриманою в результаті нагрівання води вугіллям або нафтою, виникає енергія, яка згодом за допомогою генератора перетворюється на електрику. Генератор влаштований дуже просто: у центрі пристрою знаходиться величезний і дуже сильний магніт, який змушує електричні заряди рухатися мідними проводами.

Як електричний струм доходить до наших будинків?

Після того, як за допомогою енергії (теплової або ядерної) було отримано певну кількість електричного струму, його можна подавати людям. Працює така подача електрики таким чином: щоб електрика успішно дійшла до всіх квартир та підприємств, її потрібно "підштовхнути". А для цього потрібно збільшити силу, яка і це робитиме. Вона називається напругою електричного струму. Принцип дії має такий вигляд: струм проходить через трансформатор, який збільшує його напругу. Далі електричний струм йде кабелями, встановленим глибоко під землею або на висоті (бо напруга часом досягає 10000 Вольт, що є смертельно небезпечним для людини). Коли струм дістається місця призначення, він знову повинен пройти через трансформатор, який тепер вже зменшить його напругу. Потім він проходить проводами до встановлених щитів у багатоквартирних будинках або інших будівлях.

Проведену через дроти електрику можна використовувати завдяки системі розеток, підключаючи до них побутові прилади. У стінах проводяться додаткові дроти, через які тече електричний струм, і завдяки саме йому працює освітлення і вся техніка в будинку.

Що таке робота струму?

Енергія, яку несе в собі електричний струм, з часом перетворюється на світлову або теплову. Наприклад, коли ми вмикаємо лампу, електричний вид енергії перетворюється на світлову.

Якщо говорити доступною мовою, то робота струму - це та дія, яка справила саму електрику. При цьому її можна легко підрахувати за формулою. Виходячи із закону про збереження енергії, можемо зробити висновок, що електрична енергія не пропала, вона повністю або частково перейшла в інший вид, віддавши при цьому певну кількість теплоти. Ця теплота є робота струму, коли він проходить по провіднику і нагріває його (відбувається теплообмін). Так виглядає формула Джоуля-Ленца: A = Q = U * I * t (робота дорівнює кількості теплоти або твору потужності струму на час, за який він протікав по провіднику).

Що означає постійний струм?

Електричний струм буває двох видів: змінний та постійний. Вони різняться тим, що останній не змінює свого напрямку, він має два затиски (позитивний "+" і негативний "-") і починає свій рух завжди з "+". А змінний струм має дві клеми – фазу та нуль. Саме через наявність однієї фази на кінці провідника його називають також однофазним.

Принципи пристрою однофазного змінного і постійного електричного струму абсолютно різні: на відміну від постійного, змінний змінює свій напрямок (утворюючи потік як з фази в напрямку до нуля, так з нуля у напрямку до фази), і свою величину. Приміром, змінний струм періодично змінює значення свого заряду. Виходить, що при частоті 50 Гц (50 коливань в секунду) електрони змінюють напрямок свого руху рівно 100 разів.

Де використовується постійний струм?

Постійний електричний струм має деякі особливості. Зважаючи на те, що він тече строго по одному напрямку, його складніше трансформувати. Джерелами постійного струму можна вважати такі елементи:

• акумулятори (як лужні, і кислотні);
• звичайні батареї, що використовуються у дрібних приладах;
• а також різні пристрої типу перетворювачів.

Робота постійного струму

Які його основні параметри? Це робота та потужність струму, причому обидва ці поняття дуже тісно пов'язані один з одним. Потужність передбачає швидкість роботи в одиницю часу (за 1 с). За законом Джоуля-Ленца отримуємо, що робота постійного електричного струму дорівнює добутку сили самого струму, напруги та часу, протягом якого було виконано роботу електричного поля з перенесення зарядів вздовж провідника.

Так виглядає формула знаходження роботи струму з урахуванням закону Ому про опір у провідниках: A = I 2 *R*t (робота дорівнює квадрату сили струму помноженому на значення опору провідника і ще раз помноженому на значення часу, за який здійснювалася робота).

Електричний струм є основним видом енергії, що робить корисну роботу у всіх сферах людського життя. Він рухає різні механізми, дає світло, обігріває будинки і оживляє безліч пристроїв, які забезпечують наше комфортне існування на планеті. Воістину цей вид енергії універсальний. З неї можна отримати все, що завгодно, і навіть великі руйнування при невмілому використанні.

Але був час, коли електричні ефекти були присутні в природі, але ніяк не допомагали людині. Що ж змінилося з того часу? Люди стали вивчати фізичні явища і вигадали цікаві машини - перетворювачі, які, загалом, і зробили революційний стрибок нашої цивілізації, дозволивши людині отримувати одну енергію з іншої.

Так люди навчилися виробляти електрику зі звичайного металу, магнітів та механічного руху – тільки й усього. Були побудовані генератори, здатні видавати колосальні потужності потоки енергії, обчислювані мегаватами. Але цікаво, що принцип дії цих машин не такий вже й складний і цілком може бути зрозумілий навіть підлітку. Що ж таке? Спробуємо розібратися в цьому питанні.

Ефект електромагнітної індукції

Основою появи у провіднику електричного струму є електрорушійна сила – ЕРС. Вона здатна змусити переміщатися заряджені частинки, яких багато у будь-якому металі. Ця сила з'являється тільки у випадку, якщо провідник відчуває зміну інтенсивності магнітного поля. Сам ефект отримав назву електромагнітної індукції. ЕРС тим більше, чим більша швидкість зміни потоку магнітних хвиль. Тобто, можна біля постійного магніту переміщати провідник, або на нерухомий провід впливати полем електромагніту, змінюючи його силу, ефект буде один і той самий - у провіднику з'явиться електричний струм.

Над цим питанням у першій половині XIX століття працювали вчені Ерстед та Фарадей. Вони ж відкрили це фізичне явище. Згодом на основі електромагнітної індукції було створено генератори струму та електродвигуни. Цікаво, що ці машини легко можуть бути перетворені одна на одну.

Як працюють генератори постійного та змінного струму

Зрозуміло, що генератор електричного струму – це електромеханічна машина, що виробляє струм. Але насправді вона є перетворювачем енергії: вітру, води, тепла, чого завгодно в ЕРС, яка вже викликає струм у провіднику. Пристрій будь-якого генератора принципово нічим не відрізняється від замкнутого провідного контуру, що обертається між полюсами магніту, як у перших дослідах вчених. Тільки набагато більша величина магнітного потоку, створюваного потужними постійними або частіше електричними магнітами. Замкнений контур має вигляд багатовиткової обмотки, яких у сучасному генераторі не одна, а мінімум три. Все це зроблено для того, щоб отримати якнайбільшу ЕРС.

Стандартний електричний генератор змінного струму (або постійного) складається з:

• Корпуси. Виконує функцію рами, усередині якої кріплять статор із полюсами електромагніту. У ньому встановлено підшипники кочення роторного валу. Його виготовляють із металу, він також захищає всю внутрішню начинку машини.
• Статора із магнітними полюсами.На ньому закріплена обмотка збудження магнітного потоку. Його виконують із феромагнітної сталі.
• Ротора чи якоря.Це рухлива частина генератора, вал якої приводить у обертальний рух стороння сила. На сердечнику якоря мають у своєму розпорядженні обмотку самозбудження, де і утворюється електричний струм.
• Вузла комутації.Цей елемент конструкції служить для відведення електрики рухомого валу ротора. Він включає провідні кільця, які рухомо з'єднані з графітовими струмознімальними контактами.

Створення постійного струму

У генераторі, що продукує постійний струм, що проводить контур, обертається в просторі магнітної насиченості. Причому за певний момент обертання кожна половина контуру виявляється поблизу того чи іншого полюсника. Заряд у провіднику за цей напівобіг рухається в одному напрямку.

Щоб отримати знімання частинок, зроблено механізм відведення енергії. Його особливість у тому, що кожна половина обмотки (рамки) з'єднана з струмопровідним півкільцем. Півкільця між собою не замкнені, а закріплені на діелектричному матеріалі. За період коли одна частина обмотки починає проходити певний полюс, півкільце замикається в електричну схему щітковими контактними групами. Виходить, на кожну клему приходить лише один вид потенціалу.

Правильніше назвати енергію не постійною, а пульсуючою, з постійною полярністю. Пульсація викликана тим, що магнітний потік на провідник при обертанні як максимальний, так і мінімальний вплив. Щоб цю пульсацію вирівняти, застосовують кілька обмоток на роторі та потужні конденсатори на вході схеми. Для зменшення втрат магнітного потоку зазор між якорем та статором роблять мінімальним.

Схема генератора змінного струму

Коли відбувається обертання рухомої частини струму пристрою, що генерує, у провідниках рамки також наводиться ЕРС, як і в генераторі постійного струму. Але невелика особливість – генератор змінного струму пристрій колекторного вузла має інше. У ньому кожен висновок з'єднаний зі своїм струмопровідним кільцем.

Принцип роботи генератора змінного струму наступний: коли половина обмотки проходить біля одного полюса (інша, відповідно, протилежного полюса), в ланцюзі рухається струм в одному напрямку від мінімуму до найвищого свого значення і знову до нуля. Як тільки обмотки змінюють своє становище щодо полюсів, струм починає свій рух у зворотному напрямку з тією самою закономірністю.

При цьому на вході схеми виходить форма сигналу у вигляді синусоїди з частотою напівхвиль, що відповідає періоду обертання валу ротора. Для того щоб отримати на виході стабільний сигнал, де частота генератора змінного струму постійна, період обертання механічної частини повинен бути незмінним.

газового типу

Конструкції генераторів струму, де замість металевої рамки як носій зарядів використовують струмопровідну плазму, рідину або газ отримали назву МГД-генераторів. Речовини під тиском проганяють у полі магнітної напруги. Під впливом тієї ж ЕРС індукції заряджені частки знаходять спрямований рух, створюючи електричний струм. Величина струму прямо пропорційна швидкості проходження через магнітний потік, і навіть його потужності.

Генератори МГД мають простіше конструктивне рішення - у них відсутній механізм обертання ротора. Такі джерела живлення здатні видавати великі потужності енергії за короткі проміжки часу. Їх застосовують як резервні пристрої та в умовах екстрених аварійних ситуацій. Коефіцієнт, який визначає корисну дію (ККД) цих машин вище, ніж має електричний генератор змінного струму.

Генератор синхронний змінного струму

Існують такі типи генераторів змінного струму:

• Машини синхронні
• Асинхронні машини.

Синхронний генератор змінного струму має сувору фізичну залежність між обертальним рухом ротора та електрики. У таких системах ротор - це електромагніт, зібраний із сердечників, полюсів та збуджуючих обмоток. Останні запитуються від джерела постійного струму за допомогою щіток та кільцевих контактів. Статор є котушки дроту, з'єднані між собою за принципом зірки із загальною точкою - нулем. Вони вже наводиться ЕРС і виробляється струм.

Вал ротора наводиться в рух сторонньою силою, зазвичай турбінами, частота руху яких синхронізована та постійна. Електричний ланцюг, що підключається до такого генератора, є трифазною схемою, частота струму в окремій лінії якої зміщена на фазу в 120 градусів щодо інших ліній. Щоб отримати правильну синусоїду, напрямок магнітного потоку в просвіті між статорною і роторною частиною регулюють конструкцією останніх.

Порушення генератора змінного струму реалізують двома методами:

1. Контактним.
2. Безконтактним.

У схемі контактного збудження на обмотки електромагніта через пару подають електроенергію з іншого генератора. Цей генератор може бути поєднаний з основним валом. Він, як правило, має меншу потужність, але достатньо, щоб створити сильне магнітне поле.

Безконтактний принцип передбачає, що синхронний генератор змінного струму на валу має додаткові трифазні обмотки, у яких при обертанні наводиться ЕРС та виробляється електрика. Воно через схему, що випрямляє, надходить на котушки збудження ротора. Конструктивно у такій системі відсутні рухливі контакти, що спрощує систему, роблячи її надійнішою.

Асинхронний генератор

Існує асинхронний генератор змінного струму. Пристрій відрізняється від синхронного. У ньому немає точної залежності ЕРС від частоти з якою вал ротора обертається. Є таке поняття як «ковзання S», яке характеризує цю різницю впливу. Величина ковзання визначається обчисленням, так що неправильно думати, ніби немає закономірності електромеханічного процесу в асинхронному двигуні.

Якщо генератор, що працює вхолосту, навантажити, то струм, що протікає в обмотках, буде створювати магнітний потік, що перешкоджає обертанню ротора із заданою частотою. Так утворюється ковзання, що, природно, впливає вироблення ЭРС.

Сучасний асинхронний генератор змінного струму пристрій рухомої частини має у трьох різних виконаннях:

1. Порожній ротор.
2. Короткозамкнений ротор.
3. Фазний ротор.

Такі машини можуть мати само- та незалежне збудження. Перша схема реалізується за рахунок включення в обмотку конденсаторів та напівпровідникових перетворювачів. Порушення незалежного типу створюється додатковим джерелом змінного струму.

Схеми включення генераторів

Усі потужні джерела живлення ліній електропередач виробляють трифазний електричний струм. Вони містять у собі три обмотки, у яких утворюються змінні струми зі зміщеною один від одного фазою на 1/3 періоду. Якщо розглядати кожну окрему обмотку такого джерела живлення, отримаємо однофазний змінний струм, що йде в лінію. Напруга в десятки тисяч вольт може виробляти генератор. споживач отримує з розподільчого трансформатора.

Будь-який генератор змінного струму пристрій обмоток має стандартне, але підключення до навантаження буває двох типів:

• зіркою;
• трикутник.

Принцип роботи генератора змінного струму, включеного зіркою, передбачає об'єднання всіх дротів (нульових) в один, які йдуть від навантаження назад до генератора. Це зумовлено тим, що сигнал (електричний струм) передається в основному через провід обмотки (лінійний), який і називають фазою. На практиці це дуже зручно, адже не потрібно тягнути три додаткові дроти для підключення споживача. Напруга між лінійними проводами та лінійним та нульовим проводом відрізнятимуться.

З'єднуючи трикутником обмотки генератора, замикають їх один з одним послідовно в один контур. З точок їхнього з'єднання виводять лінії до споживача. Тоді взагалі не потрібен нульовий провід, а напруга на кожній лінії буде однаковою незалежно від навантаження.

Перевагою трифазного струму перед однофазним є його менша пульсація під час випрямлення. Це позитивно позначається на приладах, що живляться, особливо двигунах постійної напруги. Також трифазний струм створює потік магнітного поля, що обертається, який здатний приводити в рух потужні асинхронні двигуни.

Де застосовні генератори постійного та змінного струму

Генератори постійного струму значно менші за розмірами та масою, ніж машини змінної напруги. Маючи більш складне конструктивне виконання ніж останні, вони все ж таки знайшли застосування в багатьох галузях промисловості.

Основне поширення вони отримали як високооборотні приводи в машинах, де потрібне регулювання частоти обертання, наприклад, в металообробних механізмах, підйомниках шахт, прокатних станах. У транспорті такі генератори встановлені на тепловозах, різних судах. Багато моделей вітрогенераторів зібрані на основі джерел постійної напруги.

Генератори постійного струму спеціального призначення застосовують у зварюванні, для збудження обмоток генераторів синхронного типу, як підсилювачі постійного струму, для живлення гальванічних та електролізних установок.

Призначення генератора змінного струму - виробляти електроенергію у промислових масштабах. Такий вид енергії подарував людству Нікола Тесла. Чому саме що змінює полярність струм, а чи не постійний знайшов широке застосування? Це з тим, що з передачі постійного напруги йдуть великі втрати у проводах. І чим довше дріт, тим втрати вищі. Змінну напругу можна транспортувати на великі відстані при менших витратах. Причому легко можна перетворювати змінну напругу (знижуючи та підвищуючи його), який виробив генератор 220 Ст.

Висновок

Людина до кінця не пізнала, що пронизує все навколо. І електрична енергія - це лише мала частина відкритих таємниць світобудови. Машини, які ми називаємо генераторами енергії, насправді дуже прості, але те, що вони можуть нам дати, просто вражає уяву. Все ж таки справжнє диво тут не в техніці, а в думці людини, яка змогла проникнути в невичерпний резервуар ідей, розлитих у просторі!