Меню

В генератор электрического тока электромагнитная энергия преобразуется во внутреннюю

Принцип действия генератора электрического тока

Действие генератора электрического тока основано на явлении электромагнитной индукции.

Основным элементом генератора электрического тока является рамка, которую вращают в магнитном поле. При этом пронизывающий рамку магнитный поток изменяется во времени, вследствие чего в рамке возникает индукционный ток (рис. 16.2).

При равномерном вращении рамки в ней индуцируется переменный электрический ток: сила тока изменяется по синусоидальному закону (рис. 16.3).

Отрицательные значения силы тока соответствуют противоположному направлению тока.

Чтобы «снимать» с вращающейся рамки ток, не перекручивая при этом проводов, используют скользящие контакты, называемые щетками (рис. 16.2).

Напряжение в сети переменного тока можно повышать и понижать практически без потерь с помощью трансформаторов. Как мы увидим ниже, без этого была бы просто невозможна передача электроэнергии на большие расстояния.

Щетки обеспечивают, конечно, худший контакт, чем закрепленные проводники. Из-за большого сопротивления щетки греются и, кроме того, вследствие трения они стираются.

Поэтому в современных небольших генераторах электрического тока вращают не рамку, а постоянные магниты: при такой конструкции генератора скользящие контакты не нужны.

В промышленных генераторах на электростанциях вращают тоже не рамки, в которых индуцируется ток, а электромагниты. Ток к вращающимся электромагнитам приходится подводить с помощью скользящих контактов, но этот ток значительно меньше, чем индукционный ток в рамке.

Источник



Электрогенератор

Электрический генератор (от латинского — «производитель») — устройство, вырабатывающее электрическую энергию, то есть преобразующее механическую энергию в электрический ток.

Электрический генератор

Благодаря изобретению генератора уже в середине XIX в. у промышленности и населения появилась реальная возможность производства и использования электричества, например, для работы станков или освещения домов и улиц. Кстати, электрические двигатели постоянного тока по своей конструкции практически полностью аналогичны генераторам. Более того, если вращать якорь электромотора постоянного тока (например, от электрической машинки или другой игрушки), он, как и генератор, начнет вырабатывать ток.

Принцип работы первого генератора

В 1831 г. английский ученый Майкл Фарадей открыл электромагнитную индукцию. Сущность этого открытия заключалась в том, что если вращать проводник между полюсами магнита, то в нем возникнет электромагнитное поле. Такое поле возбуждает движение электронов, и по проводнику начинает течь электрический ток. Благодаря этому открытию стало возможным создание электрического генератора и электрического двигателя.

Электрическая цепь

Как работает электрогенератор?

Работа электрогенератора состоит во взаимодействии статора, ротора и контактных колец. Статор во включенном генераторе остается неподвижным. Расстояние между статором и ротором составляет всего лишь несколько миллиметров, поэтому между ними возникает очень сильное магнитное поле, и в обмотке ротора появляется электрический ток большой мощности. Обмотка статора при подаче напряжения от внешнего источника превращается в электромагнит.

Ротор соединен с валом механического устройства (двигатель внутреннего сгорания, ветряной или водяной двигатель и т. п.) и вращается во время работы генератора. Обмотка ротора в момент своего движения постоянно пересекает магнитное поле, создаваемое обмотками статора, и в ней образуется электрический ток.

Такая конструкция позволила избавиться от больших и тяжелых постоянных магнитов. Контактные кольца предназначены для съема электрической энергии с обмоток ротора. Они представляют собой барабан со множеством медных пластин, к которым подключены обмотки ротора. Снаружи с ними соприкасаются графитовые щетки, к которым с помощью проводов подключен потребитель электрической энергии.

Устройство генератора

Современный водяной двигатель

В современных водяных двигателях колесо с лопастями заменено более скоростной водяной турбиной (образовано от слова «турбо» — «вихрь»). Чаще всего она имеет спиральный кожух, по форме напоминающий раковину улитки. Вода поступает в широкий конец кожуха. Так как «коридор», по которому она течет, все время сужается, ее напор увеличивается.

Читайте также:  Нервный импульс это электрический ток

Затем усиленный поток воды поступает на вогнутые лопатки турбины, которая расположена в центре «улитки», и вращает ее. Так энергия потока воды преобразуется в механическую работу.

Электричество из воды

В наши дни электричество производят на гидроэлектростанциях, которые используют энергию движущейся воды.

Схема работы гидроэлектростанции

Гидроэлектростанция состоит из двух основных частей: энергоблока и плотины (или дамбы), накапливающей воду. В энергоблоке расположены генераторы, вырабатывающие электрический ток. Их роторы вращаются благодаря водяным турбинам. Так энергия потока воды преобразуется в электрическую.

Гидроэлектростанции-гиганты

Одна из самых мощных в мире гидроэлектростанций была построена в Китае на реке Янцзы и получила название «Три ущелья». Ее бетонная плотина имеет длину 2309 м и высоту 185 м. Общая мощность электрогенераторов станции составляет почти 23 МВт (1 МВт = 1 млн Вт). За год они вырабатывают около 100 млрд кВт/ч электроэнергии.

Гидроэлектростанция

Лишь немногим меньше электроэнергии вырабатывает гидроэлектростанция «Итайпу», расположенная на реке Парана (на границе Бразилии и Парагвая), которая имеет самую большую плотину. Высота этого гигантского сооружения достигает 196 м, а длина — 7235 м.

Источник

Генератор тока.

Генератор тока — это такой тип электрической машины, которая способствует преобразованию механической энергии в электрическую. Основано действие генераторов тока по принципу электромагнитной индукции: электродвижущая сила (ЭДС) наводится в движущемся в магнитном поле проводе.

Генератор тока

Производить генератор тока может не только постоянный, но и переменный ток. На латыни слово генератор (generator) означает — производитель.

На мировом рынке наиболее известными поставщиками генераторов являются компании: General Electric (GE), ABB, Siemens AG, Mecc Alte.

Генераторы постоянного тока.

Единственным типом источника для получения электроэнергии на протяжении долгого времени были электрические генераторы.

Переменный ток индуктируется в обмотке якоря генератора постоянного тока, затем он электромеханическим выпрямителем — коллектором преобразуется в постоянный ток. Особенно при большой частоте вращения якоря генератора, процесс выпрямления тока коллектором связан с очень частым износом щеток и коллектора.

Генератор тока.

Различаются генераторы постоянного тока по характеру их возбуждения, они бывают с самовозбуждением и независимого возбуждения. К независимому источнику питания в генераторах с электромагнитным возбуждением подключается обмотка возбуждения, располагающаяся на главных полюсах.

Постоянными магнитами, из которых производятся полюсы машины, возбуждаются генераторы с магнитоэлектрическим возбуждением. Основное применение генераторы постоянного тока находят в тех отраслях промышленности, где постоянный ток является предпочтительным по условиям производства (предприятия электролизной и металлургической промышленности, суда, транспорт и прочие). В качестве источников постоянного тока и возбудителей синхронных генераторов применяются генераторы постоянного тока на электростанциях.

Может достигать до 10 Мегаватт мощность генератора тока.

Генераторы переменного тока.

При достаточно высоком напряжении получать большие токи позволяют генераторы переменного тока. Несколько типов индукционных генераторов различают в настоящее время.

Они состоят из создающего магнитное поле постоянного магнита или электромагнита и обмотки, индуцируется в которой переменная ЭДС. Так как складываются наводимые в последовательно соединенных витках ЭДС, то в рамке индукции амплитуда ЭДС будет пропорциональна количеству в ней витков. Также она пропорциональна через каждый виток амплитуде переменного магнитного потока. В генераторах тока, чтобы получить большой магнитный поток применяется специальная магнитная система, состоящая из двух сердечников, изготовленных из электротехнической стали. В пазах одного из сердечников размещены создающие магнитное поле обмотки, а в пазах второго располагаются обмотки, в которых индуцируется ЭДС. Один из сердечников называется ротором, так как он вращается вокруг вертикальной или горизонтальной оси, вместе со своей обмоткой.

Читайте также:  Куда направлен ток в проводнике тест 9 класс

Генераторы переменного тока

Другой сердечник называется статором — это неподвижный сердечник с его обмоткой. Как можно меньшим делается зазор между сердечниками ротора и статора, наибольшее значение потока магнитной индукции обеспечивается этим. Электромагнит, являющийся ротором вращается в больших промышленных генераторах, а обмотки, уложенные в пазах статора и в которых наводится ЭДС остаются неподвижными.

С помощью скользящих контактов приходится во внешнюю цепь подводить ток к ротору или отводить его из обмотки ротора. Контактными кольцами, которые присоединены к концам его обмотки для этого снабжается ротор. К кольцам прижаты неподвижные пластины-щетки, они осуществляют связь с внешней цепью обмотки ротора. В обмотках создающего магнитное поле электромагнита, сила тока значительно меньше той силы тока, которую отдает генератор тока во внешнюю цепь. Поэтому гораздо удобнее снимать генерируемый ток с неподвижных обмоток, а сравнительно слабый ток подводить через скользящие контакты к вращающемуся электромагниту. Вырабатывается этот ток, расположенным на том же валу отдельным генератором постоянного тока (возбудителем). Вращающимся магнитом создается магнитное поле в маломощных генераторах тока, щетки и кольца в таком случае вообще не требуются.

генератор переменного тока

Бывают двух типов обмотки возбуждения синхронных генераторов: с явнополюсными и неявнополюсными роторами. Выступают из индуктора несущие обмотки возбуждения в генераторах с явнополюсными роторами полюса. На сравнительно низкие частоты вращения рассчитаны генераторы данного типа, они используются для работы с приводом от поршневых паровых машин, гидротурбин, дизельных двигателей. Для привода синхронных генераторов с неявнополюсными роторами применяются газовые и паровые турбины. Стальную поковку с фрезерованными продольными пазами для витков обмотки возбуждения, которые обычно выполнены в виде медных пластин, представляет собой ротор такого генератора. В пазах фиксируются витки, а для снижения потерь мощности и уровня шума, связанных с сопротивлением воздуха шлифуется, а затем полируется поверхность ротора.

По большей части трехфазными делаются обмотки генераторов тока. Подобное сочетание движущихся частей, способных создавать энергию также экономично и непрерывно, встречается в механике редко.

Современный генератор тока является внушительным сооружением, состоящим из медных проводов, стальных конструкций и изоляционных материалов. С точностью до 1 миллиметра изготавливаются важнейшие детали генераторов, которые сами имеют размеры несколько метров.

Источник

Тест 9 класс Генератор переменного тока. Трансформаторы
тест по физике (9 класс)

Шаропова Мария Николаевна

Генератор переменного тока. Трансформаторы

Скачать:

Вложение Размер
test_9_klass_generator_peremennogo_toka._transformatory.docx 82.27 КБ

Предварительный просмотр:

Тест по физике 9 класс

Генератор переменного тока. Трансформаторы

Вопрос № 1
Какое явление лежит в основе действия генератора переменного тока?

Интерференция
Намагничивание
Электролиз
Электромагнитная индукция

Вопрос № 2
Как называется неподвижная часть генератора?

Ротор
Статор
Генератор
Трансформатор

Вопрос № 3
Напряжения на концах первичной и вторичной обмоток ненагруженного трансформатора равны U1 = 220 В и U2 = 20 В. Каково отношение числа витков в первичной обмотке к числу витков во вторичной?

Вопрос № 4
Стандартная частота переменного тока в России равна

75 Гц
60 Гц
125 Гц
50 Гц

Вопрос № 5
Повышающий трансформатор на электростанциях используется для

Трансформатор вообще не используется на электростанциях
увеличения силы тока в ЛЭП
уменьшения потерь энергии в ЛЭП
увеличения частоты передаваемого напряжения

Вопрос № 6
Где происходит промышленное получение переменного тока?

На заводах
В квартирах
На электростанциях
На фабриках

Вопрос № 7
Определите период переменного тока в России.

0,04 с
0,017 с
0,02 с
1 с

Вопрос № 8
Какие изменения энергий происходят в генераторе переменного тока?

Механическая энергия ротора и магнитная статора в электрическую энергию
магнитной энергии статора в электрическую
Электрической энергии тока и механической энергии ротора в магнитную энергию
Механической и магнитной энергии ротора в электрическую

Вопрос № 9
в электрических сетях нашей страны используется

постоянныцй
переменный
постоянно-переменный
пременно-постоянный

Вопрос № 1
Какое явление лежит в основе действия генератора переменного тока?

Интерференция
Намагничивание
Электролиз
Электромагнитная индукция

Вопрос № 2
Как называется неподвижная часть генератора?

Ротор
Статор
Генератор
Трансформатор

Вопрос № 3
Напряжения на концах первичной и вторичной обмоток ненагруженного трансформатора равны U1 = 220 В и U2 = 20 В. Каково отношение числа витков в первичной обмотке к числу витков во вторичной?

Коэффициент трансформации даёт нам возможность установить следующее соотношение:
где U1, U2 — напряжения, а N1, N2 — число витков на каждой из соотвественных обмоток. 220/20=11

Вопрос № 4
Стандартная частота переменного тока в России равна

75 Гц
60 Гц
125 Гц
50 Гц

Вопрос № 5
Повышающий трансформатор на электростанциях используется для

Трансформатор вообще не используется на электростанциях
увеличения силы тока в ЛЭП
уменьшения потерь энергии в ЛЭП
увеличения частоты передаваемого напряжения

Вопрос № 6
Где происходит промышленное получение переменного тока?

На заводах
В квартирах
На электростанциях Его дальнейшее преобразование происходит на трансформаторных подстанциях
На фабриках

Вопрос № 7
Определите период переменного тока в России.

0,04 с
0,017 с
0,02 с период Т = 1/50гц = 0,02 сек
1 с

Вопрос № 8
Какие изменения энергий происходят в генераторе переменного тока?

Механическая энергия ротора и магнитная статора в электрическую энергию
магнитной энергии статора в электрическую
Электрической энергии тока и механической энергии ротора в магнитную энергию
Механической и магнитной энергии ротора в электрическую

Вопрос № 9
в электрических сетях нашей страны используется

постоянныцй
переменный
постоянно-переменный
пременно-постоянный

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Генерирование электрической энергии. Генератор переменного тока.

В презентации показаны различные традиционные способы получения электрической энергии, а так же альтернативные генераторы электрической энергии. Рассмотрено устройство и принцип действия генератора пе.

Презентация к уроку «Получение и передача переменного электрического тока. Трансформатор»

Презентация к уроку по физике «Получение и передача переменного электрического тока. Трансформатор» (9кл.).

презентация «Генератор переменного тока»

Может быть использована при изучении темы «Производство, передача и использование электрической энергии» в 11 классе.

Цель урока: · изучить устройство и принцип действия трансформатора.

Презентация рассказывает о истории создания генератора переменного тока и различных магнитоэлектрических машинах и их назначени. Работа завершается небольшим опросником для слушателей 9 и 11 классов н.

Генератор переменного тока

В материале представлена презентация к учебному занятию по указанной теме.

Урок физики 11 класс Активное сопротивление. Действующее значение силы тока и напряжения. Емкость и индуктивность в цепи переменного тока

Источник