Генератор- энергияны түрлендіретін құрылғы әртүрлі түрлеріэлектрге. Генераторлар өндіреді электр тогы. Генераторлардың мысалдары: гальваникалық элементтер, электростатикалық машиналар, күн панельдеріт.б сипаттамаларына қарай генераторлар қолданылады әртүрлі түрлері.
Мысалы, электростатикалық машиналарды пайдалану арқылы сіз өте жоғары кернеу жасай аласыз, бірақ ток өте аз болады. Ал гальваникалық элементтердің көмегімен сіз қолайлы ток күшін жасай аласыз, бірақ олар қысқа уақыт ішінде ғана жұмыс істей алады.
Генератор құрылымы
Индукциялық электромеханикалық генераторды қарастырайық AC. Бұл түрдегі көптеген генераторлар бар, бірақ олардың әрқайсысында ортақ негізгі бөліктер бар.- Тұрақты немесе электромагнит. Ол магнит өрісін жасайды.
- Орам. Онда айнымалы ЭҚК индукцияланады.
ЭҚК амплитудасы орамның әрбір айналымында индукцияланады. Бұрылыстар тізбектей қосылғандықтан, EMF мәндері қосылады. Рамадағы ЭҚК орамадағы бұрылыстар санына пропорционал болады. Қабылдау үшін үлкен маңызы барГенераторлардағы магнит ағыны екі ядродан тұратын арнайы жүйеден жасалған.
Бір ядроның ойықтарында магнит өрісін тудыратын орамдар, ал екіншісінің ойықтарында эмф индукцияланған орамдар бар. Өзекшелердің бірі айналады, ол ротор деп аталады. Екіншісі стационарлық және статор деп аталады. Олар магниттік индукция векторының ағынын арттыру үшін өзектер арасындағы алшақтықты мүмкіндігінше аз етуге тырысады.
Суретте қарапайым генератордың үлгісі көрсетілген.
Генератордың жұмыс принципі
Моделі суретте көрсетілген генераторда магнит өрісі жасалады тұрақты магнит, ал сым жақтауы оның ішінде айналады. Негізінде, сіз жақтауды қозғалыссыз қалдырып, магнитті айналдыра аласыз. бастап ештеңе өзгермес еді.
Бұл өнеркәсіптік генераторларда дәл солай жасалады. Электромагнит айналады, ал ЭҚК пайда болатын орамдар қозғалыссыз қалады. Бұл роторға ток беру немесе оны ротор орамаларынан шығару үшін жылжымалы контактілерді пайдалану қажет екендігіне байланысты. Бұл үшін щеткалар мен сырғанау сақиналары қолданылады. Роторды айналдыратын ток күші орамалардан алып тастайтын күштен әлдеқайда аз.
Сондықтан роторға ток беру және статордан ток шығару ыңғайлырақ. Төмен қуатты генераторларда, жасау үшін магнит өрісіОлар айналмалы тұрақты магнитті пайдаланады, содан кейін роторға ток беру мүлдем қажет емес. Ал щеткалар мен сақиналарды пайдаланудың қажеті жоқ.
Ротор айналған кезде статор орамаларында эмф пайда болады. Бұл құйынның пайда болуына байланысты болады электр өрісі. Қазіргі генераторлар өте үлкен машиналар. Сонымен қатар, мұндай өлшемдермен (бірнеше метр) ең маңызды ішкі бөліктердің кейбірі миллиметрлік дәлдікпен жасалған.
Трансформаторлар
Электр станцияларында орналасқан генераторлар өте қуатты ЭҚК шығарады. Іс жүзінде мұндай шиеленіс сирек қажет. Сондықтан мұндай кернеуді түрлендіру керек.
Кернеуді түрлендіру үшін трансформаторлар деп аталатын құрылғылар қолданылады. Трансформаторлар кернеуді жоғарылатуы немесе азайтуы мүмкін. Кернеуді арттырмайтын немесе төмендетпейтін тұрақтандырушы трансформаторлар да бар.
Келесі суретте трансформатордың дизайнын қарастырыңыз.
Трансформатор белгісі: 
Трансформатордың конструкциясы және жұмысы
Трансформатор сым орамалары бар екі катушкадан тұрады. Бұл катушкалар болат өзекке орналастырылған. Өзек монолитті емес, бірақ жұқа пластиналардан жиналған.
Орамдардың бірі бастапқы деп аталады. Генератордан келетін және түрлендіруді қажет ететін айнымалы кернеу осы орамға қосылады. Басқа орамды қайталама орам деп атайды. Оған жүк қосылған. Жүктеме - бұл энергияны тұтынатын барлық құрылғылар мен құрылғылар.
Келесі суретте көрсетілген символытрансформатор.
сурет
Трансформатордың жұмысы құбылысқа негізделген электромагниттік индукция. Айнымалы ток бастапқы орамнан өткенде, ядрода айнымалы магнит ағыны пайда болады. Ал ядро ортақ болғандықтан, магнит ағыны басқа катушкада ток индукциялайды.
Трансформатордың бастапқы орамында N 1 айналым бар, оның жалпы индукциялық ЭҚК e 1 = N 1 e тең, мұндағы e - барлық айналымдардағы индукцияланған ЭҚК-нің лездік мәні. e екі орамның барлық бұрылыстары үшін бірдей.
Екінші реттік орамада N 2 бұрылыс бар. Онда ЭҚК e 2 = N 2 e индукцияланады.
Сондықтан: e 1 / e 2 = N 1 / N 2.
Біз орамның кедергісін елемейміз. Демек, индукцияланған ЭҚК және кернеу мәндері шама бойынша шамамен тең болады: |u 1 |≈|e 1 |.
Екінші реттік орама тізбегі ашық болғанда, онда ток жүрмейді, сондықтан: |u 2 |=|e 2 |.
ЭҚК e 1, e 2 лездік мәндері бір фазада тербеледі. Олардың қатынасын тиімді ЭҚК мәндерінің қатынасымен ауыстыруға болады: E 1 және E 2 . Және біз лездік кернеу мәндерінің қатынасын тиімді кернеу мәндерімен ауыстырамыз. Біз аламыз:
E 1 /E 2 ≈U 1 /U 2 ≈N 1 / N 2 = K
K – түрлендіру коэффициенті. Сағат K>0кезде трансформатор кернеуді арттырады Қ<0 – трансформатор кернеуді төмендетеді. Егер екінші реттік орамның ұштарына жүктеме қосылса, екінші тізбекте айнымалы ток пайда болады, бұл өзекте басқа магнит ағынының пайда болуына әкеледі.
Бұл магнит ағыны ядроның магнит ағынының өзгеруін азайтады. үшін жүктелдітрансформатор, келесі формула жарамды болады: U 1 /U 2 ≈ I 2 /I 1.
Яғни, кернеу бірнеше есе жоғарылағанда, біз токты бірдей мөлшерде азайтамыз.
Бүгінгі күні бәріміз тұрмыстық электр генераторларымен таныспыз. Тұтынылатын отынға, пайдаланылатын қозғалтқыштың мақсатына және түріне байланысты бұл бензин, газ, дизель және тіпті жел электр генераторлары болуы мүмкін. Бұл құрылғылар біздің өміріміздің бір бөлігіне айналды, біз оларды ауылдық жерлерде және кемпингтерде, құрылыс алаңдарында және гаражда қолдануға үйрендік. Электр генераторлары мен электр құрылғыларының көптеген түрлері біз үшін жұмыс істейді. Портативті қол электр генераторлары фонарьларға, күн панельдері қашықтан басқару құралдары мен сенсорларына, ғарыштық спутниктерге және альпинистер жабдықтарына салынған. Бірақ әрқашан бұлай болған жоқ. 19 ғасырдың басы электр және магнетизмге қатысты жаңалықтардың тұтас сериясымен басталды.
Электромагниттік индукцияның ашылуы мен зерттелуінен және жүргізілген есептеулерден кейін механикалық энергияны электр энергиясына түрлендіретін электр генераторын жасауға болатыны белгілі болды. Сымның тұйық орамында ток алу үшін ол арқылы өтетін индукция ағынын өзгерту қажет. Мұны екі жолмен жасауға болады: магнитті сым катушкасына қатысты жылжытыңыз немесе сым катушкасын магнитке қатысты жылжытыңыз.
1832 жылы салынған бірінші қолдан жасалған магниттік электр тогының генераторы өте қарапайым қондырғы болды. Оның сызбасына қараңызшы: сіз оның катушкаларының орамасындағы ЭҚК жылқы магнитінің айналуынан қозғалғанын көресіз. Мұндай машина жасаған ток гальваникалық элементтен шыққан токқа ұқсамады - ол бір жаққа, біресе бағытын өзгертіп, бір жаққа жүгіретін сияқты болды. Бұл ток айырмашылығы айнымалы деп аталды DCгальваникалық элемент арқылы өндіріледі.
Басқа электр генераторын орнату басқаша көрінді: магниттің қозғалмайтын полюстері арасында айналатын өткізгіш жақтау. Оның ұштары раманың айналу осіндегі екі сақинаға қосылды, ал сырғанау контактілері арқылы сақиналарға электр тізбегі қосылды. Сақиналардың контактілерінде «плюс» немесе «минус» пайда болды, бұл EMF айнымалысының генерациясын білдіреді.
Тоқтың ауыспалы болуын кемшілік санап, оны түзетудің жолын іздей бастады. Бұл үшін олар коммутатор деп аталатынға жүгінді. Екінші станокта, мысалы, жақтаудың екі ұшы сақинаға қосылды, ол жартысы кесіліп, әрбір жартысы өткізбейтін зат қабатымен оқшауланған. Бір сырғымалы контакт «плюс» бар айналмалы жақтаудың ұшына ғана тиді, ал екінші контакт «минусқа» жабылды. Бірақ тізбектегі ток бағыты бойынша тұрақты болғанымен, оның шамасы кадрдың әрбір жарты айналымымен өзгерді.
Ағымдағы мәннің кенеттен өзгеруін болдырмау үшін кадрлар саны көбейтілді. Олардың ұштары электр генераторының кесілген коллекторлық сақинасының диаметральді қарама-қарсы бөліктеріне қосылды. Мұндай магниттік генератордан келетін ток тұрақтыға неғұрлым ұқсас болса, соғұрлым айналатын барабанда - роторда жақтаулар көп болады (мұндай машинадағы тұрақты магниттер статор деп аталады).
Тұрақты және айнымалы ток электр генераторлары конструкциясы бойынша электр қозғалтқыштарына өте ұқсас. Сонымен қатар, тұрақты ток электр қозғалтқышының арматурасын айналдырсаңыз, оның орамдарында потенциалдар айырмашылығы пайда болады - қозғалтқыш электр генераторына айнала отырып, электр тогын шығара бастайды. Дегенмен, техникалық себептерге байланысты электр тогы генераторлары электр қозғалтқыштарына қарағанда біршама басқаша салынған.
Мысалы, үлкен жылу электр станциясындағы айнымалы ток генераторын алайық.
Оның статорының ішінде электр тогы пайда болатын орам бар. Ротор екі магниттік полюсі бар цилиндр: солтүстік және оңтүстік. Егер сіз роторды сыртқы көзден полюс орамаларына тұрақты ток өткізіп, магниттелетін болсаңыз, содан кейін оны айналдыра бастасаңыз, статор орамында айнымалы ток пайда болады.
Роторды қоздыру және басқару үшін әдетте жеке шағын тұрақты ток генераторы қолданылады. Бұл электр генераторы ротордың білігіне тікелей орналастырылған. Басқа дизайн нұсқасы бар - қоздырғыш генератордың орнына жартылай өткізгіш ток түзеткіш жұмыс істейді. Ол электр генераторының қуаттылығының елеусіз бөлігін алады, айнымалы токты түзетеді және алынған токпен ротор орамына қуат береді.
Біздің елде секундына 50 цикл – 50 Гц айнымалы ток жиілігінің стандарты қабылданған. Бұл бір секунд ішінде ток бір бағытта 50 рет, екінші бағытта 50 рет өтуі керек дегенді білдіреді. Тиісінше, ротор секундына дәл 50 айналым немесе минутына 3000 айналым жасауы керек. Жылу электр станцияларындағы электр генераторлары осындай жылдамдықпен жұмыс істейді: олар осы жылдамдық үшін арнайы жасалған газ турбиналық қондырғылармен қозғалады.
Бұл газ турбиналық қондырғының айналу жылдамдығы 3000 айн / мин болатын жылу электр станциясындағы электр генераторында жиі кездеседі. Осылайша, мұнда 50 кезеңнің жиілігі сақталады.
Кешен туралы қарапайым – электр энергиясын өндіруге арналған электр генераторлары
- Суреттер, суреттер, фотосуреттер галереясы.
- Электр генераторлары – негіздері, мүмкіндіктері, болашағы, дамуы.
- Қызықты деректер, пайдалы ақпарат.
- Green News – Электр генераторлары.
- Материалдар мен көздерге сілтемелер – Электр энергиясын өндіруге арналған электр генераторлары.
>>Ұрпақ электр энергиясы
ЭЛЕКТР ЭНЕРГИЯСЫН ӨНДІРУ, ЖЕТКІЗУ ЖӘНЕ ПАЙДАЛАНУ 5-тарау.
Электр энергиясыэнергияның барлық басқа түрлерінен даусыз артықшылықтарға ие. Ол салыстырмалы түрде аз шығынмен үлкен қашықтыққа сым арқылы берілуі мүмкін және тұтынушылар арасында ыңғайлы таратылуы мүмкін. Ең бастысы, бұл энергияның көмегімен жеткілікті қарапайым құрылғыларкез келген басқа түрлерге оңай түрленеді: механикалық, ішкі (денелерді қыздыру), жарық энергиясы және т.б.
Айнымалы токтың тұрақты токқа қарағанда артықшылығы бар, бұл кернеу мен токты өте кең ауқымда энергия жоғалтпай дерлік түрлендіруге (түрлендіруге) болады. Мұндай түрлендірулер көптеген электр және радиотехникалық құрылғыларда қажет. Бірақ кернеу мен токты түрлендіру әсіресе электр энергиясын ұзақ қашықтыққа тасымалдау кезінде қажет.
§ 37 ЭЛЕКТР ЭНЕРГИЯСЫН ӨНДІРУ
ішінде электр тогы пайда болады генераторлар- бір немесе басқа түрдегі энергияны электр энергиясына түрлендіретін құрылғылар. Генераторларға гальваникалық элементтер, электростатикалық машиналар, термопильдер 1, күн батареялары және т.б. жатады. Генераторлардың принципті жаңа түрлерін жасау мүмкіндіктері зерттелуде.
1 Термопильдер контактілер арасындағы температура айырмашылығына байланысты ЭҚК жасау үшін бір-біріне ұқсамайтын материалдардың екі контактісінің қасиетін пайдаланады.
Мысалы, деп аталатын отын жасушалары, онда сутегінің оттегімен әрекеттесуі нәтижесінде бөлінетін энергия тікелей электр энергиясына айналады.
Электр генераторларының аталған түрлерінің әрқайсысының қолдану аясы олардың сипаттамаларымен анықталады. Осылайша, электростатикалық машиналар жоғары потенциалдар айырмашылығын жасайды, бірақ тізбекте ешқандай маңызды кернеуді жасауға қабілетті емес. ток күші. Гальваникалық элементтер үлкен ток шығара алады, бірақ олардың әрекет ету ұзақтығы қысқа.
Біздің уақытымызда негізгі рөлді электромеханикалық индукциялық айнымалы ток генераторлары атқарады. Бұл генераторларда механикалық энергия электр энергиясына айналады. Олардың әрекеті электромагниттік индукция құбылысына негізделген. Мұндай генераторлар салыстырмалы түрде қарапайым дизайнға ие және жеткілікті жоғары кернеуде үлкен токтарды алуға мүмкіндік береді.
Болашақта генераторлар туралы айтқанда, біз индукциялық электромеханикалық генераторларды айтамыз.
Альтернатор.Айнымалы ток генераторының жұмыс принципі § 31-де талқыланды.
Қазіргі уақытта индукциялық генераторлардың көптеген түрлері бар. Бірақ олардың барлығы бірдей негізгі бөліктерден тұрады. Бұл, біріншіден, магнит өрісін тудыратын электромагнит немесе тұрақты магнит, екіншіден, айнымалы ЭҚК индукцияланатын орам (қарастырылып отырған генератор үлгісінде бұл айналмалы жақтау). Тізбектей жалғанған бұрылыстарда индукцияланған ЭҚК қосылатындықтан, ЭҚК амплитудасы индукциякадрдағы оның бұрылыстарының санына пропорционал. Ол сондай-ақ әрбір айналым арқылы өтетін айнымалы магнит ағынының амплитудасына (Ф m = BS) пропорционал (§ 31 қараңыз).
Үлкен магнит ағынын алу үшін генераторлар электрлік болаттан жасалған екі ядродан тұратын арнайы магниттік жүйені пайдаланады. Магнит өрісін тудыратын орамдар
ядролардың бірінің ойықтарында орналасқан, ал ЭҚК индукцияланатын орамдар екіншісінің ойықтарында болады. Өзекшелердің бірі (әдетте ішкі) ораммен бірге көлденең немесе тік осьтің айналасында айналады. Сондықтан оны ротор деп атайды. Орамы бар қозғалмайтын өзек статор деп аталады. Магниттік индукция векторының ағынын арттыру үшін статор мен ротордың өзектері арасындағы саңылау мүмкіндігінше аз болады.
5.1-суретте көрсетілген генератор үлгісінде ротор (темір өзегі жоқ) болып табылатын сым жақтау айналады. Магниттік өрістұрақты тұрақты магнит жасайды. Әрине, сіз керісінше жасай аласыз: магнитті айналдырып, жақтауды қозғалыссыз қалдырыңыз.
Үлкен көлемде өнеркәсіптік генераторларБұл ротор болып табылатын электромагнит айналады, ал ЭҚК индукцияланатын орамдар статор негізіне орналастырылады және қозғалыссыз қалады. Шындығында, ток роторға берілуі немесе сырғымалы контактілерді пайдаланып ротор орамынан сыртқы тізбекке шығарылуы керек. Ол үшін ротор оның орамасының ұштарына бекітілген сырғанау сақиналарымен жабдықталған (5.2-сурет). Бекітілген пластиналар - щеткалар - сақиналарға қарсы басылады және ротордың орамасын сыртқы тізбекпен байланыстырады. Магнит өрісін тудыратын электромагниттің орамдарындағы ток күші айтарлықтай аз күшгенератормен сыртқы тізбекке берілетін ток. Сондықтан қозғалмайтын орамдардан түзілген токты алып тастау, ал сырғанау контактілері арқылы айналмалы электромагнитке салыстырмалы түрде әлсіз ток беру ыңғайлырақ. Бұл ток бір білікке орналасқан жеке тұрақты ток генераторы (қоздырғыш) арқылы жасалады.
Төмен қуатты генераторларда магнит өрісі айналатын тұрақты магнит арқылы жасалады. Бұл жағдайда сақиналар мен щеткалар мүлдем қажет емес.
Статор орамаларында ЭҚК пайда болуы оларда құйынның пайда болуымен түсіндіріледі. электр өрісі, ротор айналу кезінде магнит ағынының өзгеруі нәтижесінде пайда болады.
Сабақтың мазмұны сабақ жазбаларытірек тірек сабақ презентация жеделдету әдістері интерактивті технологиялар Жаттығу тапсырмалар мен жаттығулар өзін-өзі тексеру практикумдары, тренингтер, кейстер, квесттер үй тапсырмасын талқылау сұрақтары студенттердің риторикалық сұрақтары Иллюстрациялар аудио, бейнеклиптер және мультимедиафотосуреттер, суреттер, графика, кестелер, диаграммалар, юмор, анекдоттар, әзілдер, комикстер, нақыл сөздер, нақыл сөздер, сөзжұмбақ, дәйексөз Қосымшалар рефераттармақалалар қызық бесікке арналған трюктар оқулықтар негізгі және қосымша терминдер сөздігі басқа Оқулықтар мен сабақтарды жетілдіруоқулықтағы қателерді түзетуоқулықтағы үзіндіні, сабақтағы инновация элементтерін жаңарту, ескірген білімді жаңасымен ауыстыру Тек мұғалімдерге арналған тамаша сабақтаржылға арналған күнтізбелік жоспар әдістемелік ұсыныстарталқылау бағдарламалары Біріктірілген сабақтар