|
Причиной появления напряжения на
клеммах генератора является явление электромагнитной
индукции, которое заключается в следующем.
При пересечении проводником
электрического
тока (проводом или рамкой) силовых
линий магнитного поля в нем наводится (индуцируется)
электрическое напряжение. При этом совершенно
безразлично, движется ли проводник в неподвижном
магнитном поле или, наоборот,
магнитное поле
движется
относительно проводника.
Величина индуцируемого напряжения
возрастает
с усилением магнитного поля. То есть
напряжение
тем выше, чем больше плотность силовых линий
магнитного поля и чем больше
скорость, с которой
проводник пересекает эти линии.
Чтобы усилить действие
электромагнитной индукции, в генераторах
предусматривают не одну проволочную петлю,
подверженную действию переменного магнитного
поля, а множество петель,
образующих
обмотку.
Система электрической машины, состоящая из
обмотки и сердечника, называется
якорем или ротором.
В позиции 1 проволочная петля (рамка)
расположена горизонтально. В этом положении силовые
линии магнитного поля не
пересекаются, так как
образующий петлю провод располагается
параллельно им. Поэтому напряжение в
проводнике не
создается. В позиции 3 рамка
пересекает силовые
линии точно под прямым углом.
Соответственно в
этом положении в проводнике наводится
наибольшее напряжение.
В позиции 5 рамка повернулась на 180°
и вновь заняла горизонтальное положение, поэтому
напряжение в ней отсутствует. С этого момента
полярность напряжения изменяет свой знак на
обратный.
В позиции 7 напряжение снова
достигает своего
максимального значения, но уже с
противоположным знаком, а в позиции 9 напряжение
вновь снижается до нуля. Показанная на рисунке
кривая соответствует повороту рамки на 360°. Время
за которое рамка делает один оборот называют
периодом.
Если генератор должен вырабатывать
ток с частотой 50 Гц (Герц), то рамка должна
совершать 50
оборотов в секунду, что соответствует
3000 оборотов в минуту.
Частота тока зависит, таким образом,
от частоты
вращения ротора и соответствует числу
периодов
в секунду. Она зависит также от числа
полюсов генератора.
Электротехнической промышленностью выпускаются в
основном синхронные и асинхронные генераторы. Проще
всего можно определить тип генератора по конструкции
ротора. Ротор синхронного генератора (см. рис. 4)
снабжен токопроводящей обмоткой. Короткозамкнутый
ротор асинхронного генератора (см. рис. 5) обмотки
не имеет, а вместо нее применяется так называемая
«беличья клетка» из алюминия.
Примеры
конструкций генераторов и их
деталей:
Коэффициент мощности (cos j)
Коэффициент активной мощности
представляет собою отношение активной мощности к
полной
мощности. Чем больше индуктивность
включенного в электрическую цепь потребителя, тем
большая доля полной мощности приходится на ее
реактивную составляющую. С увеличением индуктивности
нагрузки коэффициент мощности уменьшается и
фактически используемая активная мощность снижается.
Расчет производится по формуле:
сos
φ
= P
(Активная мощность в Вт)/S
(Полная мощность в В·А)
Пример:
сos
φ
=16000
Вт/ 20000 В·А
сos
φ=
0,8
Коэффициент мощности зависит от
параметров подключенного потребителя. Лампам
накаливания и электрическим нагревательным приборам
соответствует коэффициент мощности, равный единице
(cos
φ=1),
так как они потребляют только активную мощность. |
