Схема, асаблівасці, прынцып дзеяння і прылада генератара пастаяннага току

Эпоха электрыфікацыі пачалася не так даўно і за пару стагоддзяў цалкам змяніла наш лад жыцця. Паглядзіце вакол, усюды, дзе толькі падае вачэй, абавязкова ўбачыце якой-небудзь электрычны прыбор. Людзі настолькі прывыклі да розных машынам, якія выконваюць за іх практычна ўсю працу, што ўзнікае ілюзія, быццам бы так было заўсёды. Але зазірнем за бок заслоны, якая хавае ад нас працэс жыццядзейнасці электрычных сяброў. Разбяром прынцып дзеяння і прылада генератара пастаяннага току.

трохі гісторыі

Электрычнасць назіралі яшчэ старажытныя грэкі. Было заўважана ўласцівасць бурштыну прыцягваць да сябе розныя часціцы. Людзі лічылі гэта магнетызмам, уласцівым смале. Але пазней заўважылі здольнасць і іншых матэрыялаў набываць магнетызм. Напрыклад, шкло пры шмараванні таксама пачынала прыцягваць да сябе дробныя лёгкія элементы: часціцы паперы, валасінкі і пыл. Так стала зразумелым, што магнітны эфект узнікае па нейкім законе.

Пасля, у XVIII стагоддзі, быў створаны прататып сучаснага кандэнсатара, ахрышчаны па імя вынаходніка «Лейдэнскага слоікам». Гэты нескладаны механізм ўмеў назапашваць зарад, які ў той час лічылі своеасаблівай вадкасцю, насычаць цвёрдыя цела і здольнай перацякаць ад аднаго цела да іншага з дзіўнай хуткасцю - на некалькі міль за долі секунд.

Калі быў адкрыты атам і яго складнікі ядро і электрон, усё стала на свае месцы. Людзі зразумелі, што менавіта электроны і з'яўляюцца тымі зарадамі, якія стваралі такія невытлумачальныя з'явы, як электрычныя разрады. Але пакуль гэта былі толькі статычныя зарады. З досведаў Фарадея і Эрстэда бярэ свой пачатак электрычнасць, якое мы ведаем зараз. Яны вынайшлі макет-генератар пастаяннага току, прылада і прынцып дзеяння якога заснаваныя на з'яве электрарухаючая сілы ЭРС.

Сіла руху электрычнасці

Як воды ракі прыводзіць у рух прыцягненне зямлі, так зараджаныя часціцы ў правадыру прымушае перамяшчацца ЭРС. Гэтая сіла цесна звязана з магнітным з'явай, а менавіта з'яўляецца, як толькі змяняецца паток, які ствараецца магнітам. ЭРС здольная працаваць толькі ў рэчыве, дзе заўсёды ў наяўнасці ёсць вольныя зарады. Такой уласцівасцю валодаюць металы і солевыя растворы.

ЭРС тым больш, чым хутчэй змяняецца інтэнсіўнасць магнітных хваль. Як вядома, магніт два полюса мае заўсёды. У адпаведнасці з тым, у якім кірунку змяняецца паток адносна правадыра, ток ў правадыру цячэ ў той ці іншы бок. Станоўчыя і адмоўныя зарады самі ствараюць паміж сабой энергетычнае поле, якое мы называем напругай, яно тым больш, чым мацней сумарны электрычны зарад аднайменнага полюса.

Што такое электрычны генератар?

Канструкцыя або машына, якая здольная пераўтвараць любую механічную сілу ў электрычную энергію, атрымала назву генератара электрычнасці. Прынцып дзеяння і прылада генератара пастаяннага току злучаны з магнетызмам. Калі ўзяць пастаянны магніт і перасякаць поле яго напружанасці правадніком, то ў апошнім з'яўляецца сіла, якая прымушае рухацца ў адным кірунку зараджаныя часціцы - з'яўляецца ток. Тое ж самае будзе адбывацца пры нерухомым правадыру і які рухаецца магніце.

Эксперыментальна навукоўцамі ўстаноўлена, што велічыня току тым больш, чым больш:

• Велічыня магнітнага патоку паміж полюсамі магніта.
• Хуткасць скрыжавання ліній напружанасці.
• Даўжыня токаводнымі провада.

Калі ж перамяшчаць правадыр паралельна таму, як ідзе паток, то індукцыі ў ім не назіраецца. З гэтага вывелі закон правай рукі, які дапамагае зразумець, у якім кірунку рухаецца ток. Пры размяшчэнні рукі правай часткі цела далонню так, каб у яе ўваходзілі магнітныя лініі напружанага поля, а палец вялікі быў адхіліць і паказваў туды, куды адбываецца рух правадыра, астатнія чатыры пальца пакажуць шлях току. У магніце вектар руху поля накіраваны ад поўначы да поўдня.

Схема працы элементарнага генератара

Прынцып дзеяння і прылада генератара пастаяннага току простага тыпу наступныя: рамка выраблена з токаводных матэрыялу, насаджаная на вось і вырабляе кручэнне паміж полюсамі магніта. Кожны вольны канец рамкі падлучаны да свайго кантакту, які мае выгляд дугападобнай пласціны. Разам кантакты складаюць акружнасць, разарваную ў двух кропках (калектар). Гэтыя паўкруглыя кантакты рухома злучаны з подпружиненными праводзяць шчоткамі. Яны здымаюць ток.

У прасторы рамка адносна кантактаў арыентавана так, што пры перасячэнні кожнай яе паловы участкаў найбольшай велічыні магнітнага патоку шчоткі замкнёныя на кантактах. Калі ж элементы рамкі праходзяць фазу руху ўздоўж ліній - щеточные кантакты растуленыя з калектарам.

Калі падключыць асцылограф, відаць, што генератар пастаяннага току прылада і прынцып дзеяння мае такі, што выдае чаргаванне паўхваляў, якія знаходзяцца па адзін бок каардынатаў і змяняюць сваё значэнне ад нулявога да найвышэйшаму і зноў да нуля. Частата прытрымлівання іх залежыць ад хуткасці павароту рамкі. Гэта азначае, што ток у такой сістэме рухаецца ў адным кірунку (пастаянны), але мае пульсавалы выгляд.

Прынцып дзеяння і прылада генератара пастаяннага току

Рэальны генератар току сталага уладкаваны больш складана, хоць прынцып яго дзеяння нічым не адрозніваецца ад разгледжанага вышэй. Замест адной рамкі і пары паўкруглых кантактаў ён мае мноства рамак і кантактаў калектара. Гэта, па-першае, павышае магутнасць такой машыны, па-другое, згладжвае пульсацыі току, так як кожная рамка стварае сваю паўхваляў, якія, наладжваючы адзін на аднаго, утвараюць сумарны ток. Такая круцельная сістэма атрымала назву якара або ротара.

Магніт генератара таксама відазменены. Яго ролю выконвае электрамагніт, які складаецца з абмоткі і стрыжня. Выкарыстоўваючы электрамагніты, можна ствараць вялікі магнітны паток, які не пад сілу для звычайнага сталага. Да таго ж велічыню патоку можна лёгка мяняць. Нерухомая частка генератара названая статарам.

У залежнасці ад рэжыму працы машыны падчас кручэння вала, паміж статарам і ротарам назіраюцца наступныя працэсы:

1. Да генератара не падключана нагрузка. У выпадку такой халасты працы якар вырабляе кручэнне, у ім ЭРС наводзіцца, але току ў абмотцы няма, так як ланцуг ня замкнёная.
2. Генератар пастаяннага току, схема прылады якога падключана да ланцуга, працуе ў рэжыме нагрузкі. У гэтым выпадку ў якары цячэ ток і з'яўляецца новая складнік - магнітны паток, які ствараецца якарам (рэакцыя якара). Гэты паток рухаецца ў такім кірунку, што процідзейнічае асноўным сілавым лініям, ствараным электрамагнітам. У выніку рэальная ЭРС будзе ніжэй, то ёсць зніжаецца магутнасць генератара. І чым больш нагрузка генератара, тым больш энергіі траціцца на пераадоленне рэакцыі якара пры кручэнні вала.

Каб нівеліраваць магнітны паток якара, у схему ротара ўводзяць так званыя кампенсацыйныя абмоткі, у якіх утворыцца магнітны паток, паслабляльны рэакцыю якара.

Тыпы генератараў, якія выпрацоўваюць пастаяннае электрычнасць

Прынцып дзеяння і прылада генератараў пастаяннага току адрозніваюцца па выкананні схемы ўзбуджэння. Яны бываюць:

• Магнитоэлектрическими. У іх для стварэння магнітнага патоку ўжываюць пастаянныя магніты. Такія машыны, звычайна невялікі магутнасці, маюць высокі ККД, так як няма страт у абмотках ўзбуджэння. Недахоп прылад у складанасці рэгулявання.
• Генератарамі з незалежнай схемай узрушанасці. Гэта прылады, абмотка электрамагнітаў якіх запитана ад іншых крыніц сілкавання: акумулятара або генератара.
• Самовозбуждающимися генератарамі пастаяннага току. Такія прылады сілкуюць электрамагніты ад свайго ж якара. Галоўнай умовай самаўзбуджэння з'яўляецца рэшткавы магнітны струмень. Канструкцыя, прынцып дзеяння генератараў і схема іх уключэння бывае компаундной, шунтовой і сериесной.

Прынцып працы і прылада генератара з электрарухавіка

Прынцып зварачальнасці электрычных машын кажа пра тое, што любы электрарухавік можа быць ператвораны ў генератар і наадварот. Бо абодва гэтых прылады выкарыстоўваюць ЭРС індукцыі, як аснову сваёй працы. Толькі ў рухавіку на ротар падаюць электрычны ток, які, ствараючы магнітны паток, адштурхваецца ад палюсоў магніта статара, здзяйсняючы вярчальны рух.

Калі ж вал рухавіка круціць з пэўнай хуткасцю, у абмотках якара пачне наводзіцца ЭРС індукцыі і пацячэ ток. Абмежаванне толькі ў таўшчыні провада абмоткі якара. Калі провад тонкі, то атрымаць вялікую магутнасць у такога генератара не атрымаецца.

Дзе знайшоў прымяненне крыніца пастаяннага току?

Нягледзячы на тое што пастаяннае электрычнасць можна атрымаць метадам выпроствання пераменнага, шырока выкарыстоўваюць генератар пастаяннага току. Прынцып дзеяння, схема такой машыны незаменныя на металургічных прадпрыемствах, у магутных электролизных устаноўках заводаў. У транспартнай прамысловасці агрэгаты працуюць у электравозаў, пароходных судах. Для харчавання узбуджальных абмотак генератараў пераменнага току на электрастанцыях таксама дастасавальныя крыніцы пастаяннага напружання. Для бытавых мэтаў распрацаваны дынама-машыны току сталага. Іх можна ўбачыць на роварах, дзе яны сілкуюць асвятляльныя фары.

заключэнне

Генератары току пастаяннай палярнасці добрыя тым, што могуць выпрацоўваць электрычнасць пры рознай хуткасці кручэння вала. У іх не трэба вытрымліваць дакладную частату, як, напрыклад, у генератараў пераменнага току, дзе яна павінна быць у 50 Гц. Такія машыны вельмі зручна выкарыстоўваць у якасці альтэрнатыўных крыніц электрычнасці, напрыклад у ветрагенератары.