Добијање наизменичне електричне струје
Наизменична струја, у традиционалном смислу, је струја добијена од наизменичног, хармонично променљивог (синусоидног) напона. Наизменични напон се генерише у електрани и стално је присутан у свакој утичници на зиду.
Наизменична струја се такође користи за пренос електричне енергије на велике удаљености јер се наизменични напон лако повећава. коришћењем трансформатора, па се тако електрична енергија може пренети на даљину уз минималне губитке и затим свести назад уз помоћ трансформатора на вредност прихватљиву за кућну мрежу.
Генерише се наизменични напон (а самим тим и струја). у електранигде се индустријски генераторски погони наизменичне струје покрећу турбинама које покреће пара високог притиска. Пара се производи од воде која се снажно загрева топлотом произведеном нуклеарном реакцијом или сагоревањем фосилних горива, у зависности од типа електране. У сваком случају, ротација алтернатора је узрок формирања наизменичног напона и струје.
Да одговорим на питање како се формира генератор наизменична струја, довољно је размотрити елементарни модел који се састоји од комада жице и магнета, подсећајући истовремено Лоренцова сила и закон електромагнетне индукције... Рецимо да на столу лежи жица дужине 10 цм, а у нашој руци је јак неодимијумски магнет чија је величина нешто мања од жице. На крајеве жице причвршћујемо осетљиви галванометар или волтметар са бирањем.
Приводимо магнет једним од полова близу жице, на растојању мање од 1 цм, и брзо повлачимо магнет на жицу кроз њега с лева на десно — укрстићемо жицу са магнетним пољем магнета. . Игла галванометра ће се изненада скренути у одређеном правцу, а затим ће се вратити у првобитни положај.
Окрените магнет са другим полом према жици. И опет, померајући руку с лева на десно, брзо пређите експерименталну жицу са магнетним пољем. Игла галванометра је нагло замахнула у другом правцу, а затим се вратила у првобитни положај. Уместо окретања магнета, прво можете да се крећете с лева на десно, а затим с десна на лево, ефекат промене смера генерисане струје биће исти.
Експеримент је показао да за добијање наизменичног напона морамо или померити магнет преко жице удесно и улево, или прећи жицу са наизменичним магнетним половима. У генератору у електрани (и у свим традиционалним алтернаторима) друга опција се примењује.
Принцип рада генератора — добијање наизменичне електромоторне силе (напона)
АЦ синусни напон
Алтернатор у електрани се састоји од ротора и статора.Механичка енергија ротирајуће турбине се преноси на ротор. Магнетно поље ротора је концентрисано на деловима његових полова и ствара се или помоћу трајних магнета причвршћених за њега или од струје константног напона која тече у бакарном намотају ротора.
Нормално, намотај статора се састоји од три одвојена намотаја распоређена један према другом, што резултира наизменичним напоном и струјом у сваком од три намотаја.Тако, сваки од три намотаја статора је извор наизменичног напона, а тренутне вредности напона се померају у фази један са другим за 120 степени. Ово се зове трофазна наизменична струја.
Добијање трофазног наизменичног напона и струје
Ротор генератора са два магнетна пола, који се окреће брзином од 3000 о/мин, даје 50 укрштања сваке фазе намотаја статора у секунди. А пошто између магнетних полова постоји нулта тачка, односно место где је индукција магнетног поља нула, онда са сваком потпуном ротацијом ротора, напон индукован у калему пролази кроз нулу, затим мења поларитет. Као резултат тога, излазни напон има синусоидног облика а фреквенција 50 Хз.
Када је извор наизменичног напона повезан на оптерећење, у колу се производи наизменична струја. Напон и највећа дозвољена струја статора су утолико већи, што је јаче магнетно поље ротора, тј. што је већа струја која тече у намотајима ротора. Код синхроних генератора са спољашњом побудом, напон и струја у намотајима ротора стварају тиристорски побудни систем или побудник - мали генератор на вратилу главног генератора.
Такође видети:
Главне карактеристике (параметри) наизменичне струје
Генерисање и пренос наизменичне електричне струје