Принцип рада генератора

Генератори су машине претварање механичке енергије у електричну… Принцип рада генератора је заснован на феномен електромагнетне индукције, када се ЕМФ индукује у проводнику који се креће у магнетном пољу и прелази његове магнетне силе. Стога се такав проводник може сматрати извором електричне енергије.

Метода добијања индуковане ЕМФ, у којој се жица креће у магнетном пољу, крећући се горе или доле, веома је незгодна за његову практичну употребу. Због тога се у генераторима користи не праволинијско, већ ротационо кретање жице.

Главни делови сваког генератора су: систем магнета, или чешће електромагнета, који стварају магнетно поље, и систем жица које прелазе ово магнетно поље.

Узмимо жицу у облику закривљене петље коју ћемо даље звати оквир (слика 1) и поставити је у магнетно поље које стварају полови магнета. Ако се таквом оквиру да ротационо кретање око осе 00, онда ће његове стране окренуте према половима укрштати линије магнетног поља и у њима ће се индуковати ЕМФ.

Пиринач. 1. ЕМФ индукција у проводнику (оквиру) у облику звона који се ротира у магнетном пољу

Повезивањем сијалице са рамом помоћу меких жица, на овај начин ћемо затворити коло и светло ће се упалити. Сијалица ће наставити да гори док се оквир ротира у магнетном пољу. Такав уређај је најједноставнији генератор, који претвара механичку енергију потрошену на ротацију рама у електричну енергију.

Такав једноставан генератор има прилично значајан недостатак. Након кратког временског периода, мекане жице које повезују сијалицу са ротирајућим оквиром ће се уврнути и поломити. Да би се избегли такви прекиди у колу, крајеви оквира (слика 2) су причвршћени за два бакарна прстена 1 и 2, који се ротирају заједно са оквиром.

Ови прстенови се називају клизни прстенови. Електрична струја се преусмерава са клизних прстенова на спољашње коло (до сијалице) преко еластичних плоча 3 и 4 поред прстенова. Ове плоче се зову четке.

Пиринач. 2. Правац индуковане ЕМФ (и струје) у жицама А и Б оквира који се окреће у магнетном пољу: 1 и 2 — клизни прстенови, 3 и 4 — четке.

Са таквим повезивањем ротирајућег оквира са спољним колом, неће доћи до искључења прикључних жица и генератор ће радити нормално.

Размотримо сада смер ЕМФ индуковане у водовима оквира, или, што је исто, смер струје индуковане у оквиру са затвореним спољним колом.

Са смером ротације рама, који је приказан на сл. 2, у левом проводнику АА, ЕМФ ће бити индукован у правцу од нас ван равни цртежа, а у десном експлозиву - због равни цртежа на нама.

Пошто су две половине жице оквира повезане у серију једна са другом, индукована ЕМФ у њима ће се повећати, а на четкици 4 ће постојати позитиван пол генератора и негативан пол четке 3.

Хајде да пратимо промену индуковане ЕМФ док се оквир потпуно ротира. Ако се оквир у смеру казаљке на сату окрене за 90° од положаја приказаног на сл. 2, тада ће се половине његовог проводника у том тренутку кретати дуж линија магнетног поља и индукција ЕМФ у њима ће престати.

Даља ротација оквира за још 90 ° ће довести до чињенице да ће жице оквира поново прећи линије силе магнетног поља (слика 3), али ће се жица АА кретати у односу на линије силе. не одоздо према горе, већ одозго надоле, док ће жица ББ, напротив, прелазити линије силе, крећући се одоздо према горе.

Пиринач. 3. Промена смера индукованог е. итд. с (и струју) када се оквир ротира за 180° у односу на позицију приказану на сл. 2.

Са новом позицијом оквира, смер индуковане емф у жицама АЛ и ББ ће се променити у супротном смеру. Ово произилази из чињенице да се у овом случају променио сам смер у коме свака од ових жица прелази линије магнетног поља. Као резултат тога, поларитет четкица генератора ће се такође променити: четка 3 ће сада постати позитивна, а четка 4 негативна.

Даље окрећући оквир, поново ћемо имати кретање жица АА и ББ дуж линија магнетне силе, а у будућности - понављање свих процеса од почетка.

Дакле, током једне потпуне ротације оквира, индукована ЕМФ два пута мења свој правац, а његова вредност за исто време такође достиже своје највеће вредности два пута (када жице оквира пролазе испод полова) и два пута једнака нули (у тренуцима кретања жица дуж линија магнетног поља).

Сасвим је јасно да ће ЕМФ који се мења у правцу и величини индуковати електричну струју која мења смер и величину у затвореном спољашњем колу.

Тако, на пример, ако је сијалица повезана на терминале овог најједноставнијег генератора, тада ће током прве половине ротације оквира електрична струја кроз сијалицу ићи у једном смеру, а током друге половине окренути, у другом.

Пиринач. 4. Крива промене индуковане струје за један обрт рама

Крива на сл. 1 даје идеју о природи тренутне промене када се оквир ротира за 360 °, односно у једној потпуној револуцији. 4. Индукује се електрична струја која се непрекидно мења по величини и правцу наизменична струја.