Принцип дії генератора змінного струму

Пристрій генератора змінного струму

На практиці використовується кілька видів генераторів. Але кожен з них включає в себе одні й ті ж складові елементи. До них відносяться магніт, який створює відповідне поле, і спеціальна дротяна обмотка, де створюється електрорушійна сила (ЕРС). У простій моделі генератора роль обмотки виконує рамка, здатна обертатися навколо горизонтальної або вертикальної осі. Амплітуда ЕРС пропорційна кількості витків, наявних на обмотці, і розмаху коливань магнітного потоку.

Щоб отримати значний за силою магнітний потік, в генераторах використовують особливу систему. Вона складається з пари сталевих сердечників. Обмотки, які створюють змінне магнітне поле, поміщають в пази першого з них. Ті витки, які індукують ЕРС, укладають в пази другого сердечника.

Внутрішній сердечник називають ротором. Він обертається навколо осі разом з наявною на ньому обмоткою. Той сердечник, який залишається без руху, виконує функцію статора. Щоб зробити потік магнітної індукції найбільш сильним, а втрати енергії мінімальними, відстань між статором і ротором намагаються зробити якомога менше.

За яким принципом працює генератор

Електрорушійна сила виникає в обмотках статора відразу після появи електричного поля, для якого характерні вихрові освіти. Ці процеси породжуються зміною магнітного потоку, яке спостерігається при прискореному обертанні ротора.

Струм від ротора подається в електричний ланцюг за допомогою контактів, що мають вигляд елементів ковзання. Щоб зробити це було легше, до кінців обмотки приєднують кільця, звані контактними. До кілець притискаються нерухомі щітки, через які і здійснюється зв`язок між електричним колом і обмоткою рухомого ротора.

У витках обмотки магніту, де створюється магнітне поле, струм має порівняно невелику силу, якщо порівнювати його з тим струмом, який генератор віддає зовнішнього ланцюга. З цієї причини вже конструктори перших генераторів вирішили відводити струм від обмоток, розташованих статично, а слабкий струм до обертового магніту подавати через контакти, що забезпечують ковзання. У генераторах малої потужності поле створює магніт постійного типу, який здатний обертатися. Така конструкція дозволяє спростити всю систему і зовсім не використовувати кільця і щітки.

Сучасний промисловий генератор електричного струму являє собою масивне і громіздке споруда, яка складається з металевих конструкцій, ізоляторів і мідних жил. Розміри пристрою можуть становити кілька метрів. Але навіть для такого солідного споруди дуже важливо витримати точні габарити деталей і зазори між рухомими частинами електричної машини.