Generatoriaus veikimo principas
Generatoriai yra mašinos mechaninę energiją paverčiant elektros energija… Generatoriaus veikimo principas pagrįstas elektromagnetinės indukcijos reiškinys, kai magnetiniame lauke judančiame ir jo magnetines jėgas kertančiame laidininke indukuojamas EML. Todėl tokį laidininką galime laikyti elektros energijos šaltiniu.
Indukuoto EML gavimo būdas, kai laidas juda magnetiniame lauke, juda aukštyn arba žemyn, yra labai nepatogus praktiškai. Todėl generatoriuose naudojamas ne tiesinis, o sukamasis laido judėjimas.
Pagrindinės bet kurio generatoriaus dalys yra: magnetų, arba dažniau elektromagnetų, sistema, sukurianti magnetinį lauką, ir laidų, kertančių šį magnetinį lauką, sistema.
Paimkime lenktos kilpos pavidalo laidą, kurį toliau vadinsime rėmeliu (1 pav.), ir pastatykime jį į magnetinį lauką, kurį sukuria magneto poliai. Jei tokiam rėmui sukamasis judesys apie 00 ašį, tai jo pusės, nukreiptos į polius, kirs magnetinio lauko linijas ir jose bus sukeltas EML.
Ryžiai. 1. EML indukcija varpo formos laidininke (rėme), besisukančiame magnetiniame lauke
Minkštais laidais prie rėmo prijungę lemputę, tokiu būdu uždarysime grandinę ir užsidegs lemputė. Lemputė ir toliau degs, kol rėmas sukasi magnetiniame lauke. Toks įrenginys yra paprasčiausias generatorius, kuris mechaninę energiją, sunaudotą rėmo sukimuisi, paverčia elektros energija.
Toks paprastas generatorius turi gana reikšmingą trūkumą. Po trumpo laiko minkšti laidai, jungiantys lemputę su besisukančiu rėmu, susisuks ir nutrūks. Norint išvengti tokių grandinės pertraukų, rėmo galai (2 pav.) tvirtinami prie dviejų varinių žiedų 1 ir 2, kurie sukasi kartu su rėmu.
Šie žiedai vadinami slydimo žiedais. Elektros srovė nuo slydimo žiedų nukreipiama į išorinę grandinę (į lemputę) per elastingas plokštes 3 ir 4, esančias šalia žiedų. Šios plokštės vadinamos šepečiais.
Ryžiai. 2. Magnetiniame lauke besisukančio rėmo laiduose A ir B sukeltos EML (ir srovės) kryptis: 1 ir 2 — slydimo žiedai, 3 ir 4 — šepečiai.
Su tokiu besisukančio rėmo prijungimu prie išorinės grandinės jungiamieji laidai neatsijungs ir generatorius veiks normaliai.
Dabar apsvarstykime EML, sukelto rėmo laiduose, kryptį arba, kas yra ta pati, srovės, sukeltos kadre, kai išorinė grandinė yra uždaryta, kryptį.
Su rėmo sukimosi kryptimi, kuri parodyta fig. 2, kairiajame laidininke AA EML bus sukeltas kryptimi nuo mūsų už piešinio plokštumos, o dešiniajame sprogmenyje - dėl piešinio ant mūsų plokštumos.
Kadangi dvi rėmo laido pusės yra nuosekliai sujungtos viena su kita, jose sukeltas EML padidės, o ant 4 šepečio bus teigiamas generatoriaus polius ir neigiamas 3 šepečio polius.
Stebėkime sukeltos EML pokyčius, kai rėmas visiškai sukasi. Jei rėmas pagal laikrodžio rodyklę pasukamas 90° nuo padėties, parodytos Fig. 2, tada jo laidininko pusės tuo momentu judės išilgai magnetinio lauko linijų ir EML indukcija jose sustos.
Tolesnis rėmo pasukimas dar 90° lems tai, kad rėmo laidai vėl kirs magnetinio lauko jėgos linijas (3 pav.), tačiau laidas AA judės jėgos linijų atžvilgiu. ne iš apačios į viršų, o iš viršaus į apačią, o viela BB, priešingai, kirs jėgos linijas, judėdama iš apačios į viršų.
Ryžiai. 3. Sukeltos e krypties keitimas. ir tt s (ir srovė), kai rėmas pasukamas 180°, palyginti su padėtimi, parodyta fig. 2.
Su nauja rėmo padėtimi, laiduose AL ir BB indukuoto emf kryptis pasikeis priešinga kryptimi. Tai išplaukia iš to, kad šiuo atveju pasikeitė pati kryptis, kuria kiekvienas iš šių laidų kerta magnetinio lauko linijas. Dėl to pasikeis ir generatoriaus šepečių poliškumas: 3 šepetėlis dabar taps teigiamas, o 4 šepetys neigiamas.
Pasukus rėmą toliau, vėl turėsime laidų AA ir BB judėjimą pagal magnetines jėgos linijas, o ateityje – visų procesų kartojimą nuo pat pradžių.
Taigi per vieną pilną rėmo sukimąsi sukeltas EMF du kartus pakeičia kryptį, o jo vertė per tą patį laiką taip pat pasiekia didžiausias reikšmes du kartus (kai rėmo laidai eina po poliais) ir du kartus lygi nuliui. (laidų judėjimo išilgai magnetinio lauko linijų momentais).
Visiškai aišku, kad EML, besikeičiantis kryptimi ir dydžiu, uždaroje išorinėje grandinėje sukels elektros srovę, kurios kryptis ir dydis kinta.
Taigi, pavyzdžiui, jei prie šio paprasčiausio generatoriaus gnybtų prijungiama lemputė, tai pirmoje rėmo sukimosi pusėje elektros srovė per lemputę eis viena kryptimi, o antroje pusėje. pasukti, kitoje.
Ryžiai. 4. Indukuotos srovės pokyčio kreivė vienam rėmo apsisukimui
Kreivė pav. 1 pateikia idėją apie dabartinio pokyčio pobūdį, kai rėmas pasukamas 360 °, tai yra per vieną pilną apsisukimą. 4. Indukuojama elektros srovė, kuri nuolat kinta savo dydžiu ir kryptimi kintamoji srovė.