Что представляет собой принцип работы генератора?

Каков принцип работы генератора?

Определение генератора

Генератор — это устройство, которое использует электромагнитную индукцию для преобразования механической энергии в электроэнергию переменного тока.

Принцип работы

Генератор работает на основе закона Фарадея, согласно которому движение между проводником и магнитным полем вызывает появление электрического тока.

Процесс индукции

Предположим, что этот одноразовый цикл ABCD может вращаться вокруг осей a-b. Допустим, цикл начинает вращаться по часовой стрелке. После поворота на 90 градусов: одна сторона петли AB или проводник AB находится перед южным полюсом, а проводник CD — перед северным полюсом. В этой позиции касательное движение проводника AB перпендикулярно линиям напряженности от северного к южному полюсу. Поэтому скорость резания потока проводником AB максимальна, и из-за этого резания проводник AB будет генерировать индуцированный ток, направление которого можно определить по правилу правой руки Флеминга. Согласно этому правилу, направление тока будет от A к B. Одновременно проводник CD находится под северным полюсом, и если здесь применить правило правой руки Флеминга, мы найдем направление индуцированного тока, который будет идти от C к D.

После дальнейшего поворота по часовой стрелке на 90 градусов кольцо ABCD достигает вертикального положения. Здесь движение проводников AB и CD параллельно линиям напряженности, поэтому магнитный поток не разрезается, и, следовательно, ток не генерируется.

Переменный ток

После еще одного поворота на 90 градусов по часовой стрелке, снова до горизонтального положения, где проводник AB находится под северным полюсом, а CD — под южным. Здесь, если снова применить правило правой руки Флеминга, мы увидим, что индуцированный ток в проводнике AB идет от точки B к A, а индуцированный ток в проводнике CD — от D к C.

По мере того как петля перемещается от вертикального к горизонтальному положению, ток в проводнике увеличивается от нуля до максимума. Ток течет от B к A, A к D, D к C, C к B, от A к B, B к C, C к D и D к A в замкнутой петле. Когда петля снова приближается к вертикальному положению, ток падает до нуля. При продолжении вращения ток меняет направление. Каждый полный оборот вызывает пик тока, затем его падение до нуля, пик в противоположном направлении, и затем возвращение к нулю, завершая один цикл синусоиды за 360 градусов вращения. Этот процесс иллюстрирует, как можно генерировать переменный ток, вращая проводник в магнитном поле.

Практическая конфигурация

Современные генераторы обычно имеют неподвижные якоря и вращающиеся магнитные поля, что повышает эффективность генерации трехфазного переменного тока для широкого диапазона распределения электроэнергии.