Статьи

Принцип работы генератора

Генератор – это устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую. Такие источники энергии востребованы как для частного использования, так и для использования в крупных производствах. В частных домах генераторы обычно используются, как источники дополнительной электроэнергии. Приобрести генератор можно в любой специализированной организации, такой как «ТехноЭнерго». Специалисты «ТехноЭнерго» помогут Вам решить сложный вопрос выбора электрогенератора.

В принципе работы генератора нет ничего сложного. Давайте попробуем разобраться, как же работает это устройство.

Генератор работает благодаря явлению электромагнитной индукции. Еще 1832 году английский ученый Майкл Фарадей выявил, что если проводник двигать перпендикулярно магнитному полю, то между концами этого проводника возникает разность потенциалов. Ну, а теперь разберемся в том, что написано в предыдущем предложении. Не будем вдаваться в термины, они лишь нас запутают. Просто следует иметь представление, как генератор генерирует для нас электроэнергию. Есть магнит и есть провод. Когда провод движется в поле магнита, в нем возникает ток. Далее этот ток нужно как-то вывести, чтобы потребитель мог им воспользоваться. Прямолинейное передвижение проводника в магнитном поле неудобно и непрактично, поэтому в генераторах используется вращательное движение.

По этому принципу Фарадей создал первый электрогенератор, названный «Диском Фарадея». Прибор генерировал электричество, вращая металлический диск между концами подковообразного постоянного магнита. Так как «Диск Фарадея» терял много электричества из-за частей диска, не проходящих через магнитное поле, то он являлся неэффективным. А первый эффективный генератор был создан Ипполитом Пикси. Данный прибор получил название динамо-машины, и он уже обладал достаточной мощностью для промышленности.

Электрогенератор состоит из трех систем: магнитной системы, системы проводников и системы отвода напряжений. Магнитная система создает магнитное поле, система проводников преобразует это поле в электрическое, а система отвода напряжения выводит напряжение потребителю. Генераторы бывают разные, но в конструкции любого из них есть статор, ротор, щетки токосъемника и механический коммутатор.

Для закрепления полученных знаний можно провести эксперимент и сделать простейший генератор. Наш генератор будет состоять из проводника в виде изогнутой петли и двух магнитов (см. рис.). Проводник будем именовать в дальнейшем рамкой. Помещаем рамку в магнитное поле, создаваемое нашими магнитами. К концам рамки подключаем электрическую лампочку с помощью мягких проводников. Начинаем вращать рамку относительно оси ОО. Если Вы все сделали правильно, то лампочка загорится. Конечно же, спустя небольшой промежуток времени провода, соединяющие рамку и лампу, скрутятся и разорвутся, но для получения опыта и понимания того, как работает источник электроэнергии, достаточна и такая установка.

В настоящих генераторах проблему разрывов в цепи решили очень просто. К концам рамки вместо мягких проводников присоединяются два медных кольца, которые будут вращаться вместе с рамкой. Кольца называются контактными. Ток от колец отводится с помощью щеток (упругих пластин), прилегающих к кольцам.

А теперь попробуем разобраться, в каком направление индуцируется ЭДС (электродвижущая сила), то есть определим, в каком направлении течет ток при замкнутой внешней цепи. Если рамка вращается так, как указано на втором рисунке, то ток в правой стороне рамки, то есть по стороне АА, потечет от нас, так как провод пересекает силовые линии снизу вверх. По стороне ВВ ток потечет к нам, так как эта сторона пересекает силовые линии сверху вниз. Там, где ток идет от нас – минус, там, где к нам - плюс. Так как эти стороны соединены, то ЭДС будет суммироваться. На щетке под номером 4 получится положительный полюс, а под номером 5 – отрицательный.

Если мы повернем рамку на 180°, то и направление ЭДС в рамке изменится на противоположное. Так как в таком случае сторона ВВ уже будет пересекать силовые линии снизу вверх, а сторона АА будет пересекать силовые линии сверху вниз. В момент времени, когда рамка повернется на 90 градусов от начально положения, то есть будет находиться перпендикулярно относительно силовых линий, стороны рамки будет двигаться вдоль силовых линий. В этот момент ЭДС будет равна нулю. Так во время вращения рамки направление ЭДС непрерывно меняется от максимума к минимуму. Такой ток называется переменным.

Наглядный пример изменения ЭДС за один оборот рамки: