Яка принцип роботи генератора?

Який принцип роботи генератора?

Визначення генератора

Генератор - це пристрій, який використовує електромагнітну індукцію для перетворення механічної енергії на електричну енергію змінного струму.

Принцип роботи

Генератор працює на основі закону Фарадея, за яким рух між провідником та магнітним полем індукує електричний струм.

Процес індукції

Припустимо, що цей однотурній цикл ABCD можна обертати навколо осей a-b. Скажімо, цикл починає обертатися за годинниковою стрілкою. Після повороту на 90 градусів: одна сторона контура AB або провідник AB знаходиться перед S-полюсом, а провідник CD - перед N-полюсом. У цьому положенні, дотичний рух провідника AB є перпендикулярним до ліній напруженості від N до S-полюсів. Тому швидкість розрізання потоку провідником AB найбільша, і через це розрізання провідник AB буде генерувати спричинений струм, напрямок якого можна визначити за правилом правої руки Флемінга. Згідно з цим правилом, напрямок цього струму буде від A до B. Одночасно, провідник CD знаходиться під N-полюсом, і тут також, якщо ми застосуємо правило правої руки Флемінга, ми знайдемо напрямок спричиненого струму, який буде йти від C до D.

Після подальшого обертання за годинниковою стрілкою на 90 градусів, кільце ABCD досягає вертикального положення. Тут, рух провідників AB і CD є паралельним до ліній напруженості, тому магнітний потік не розрізається, і відповідно, струм не генерується.

Змінний струм

Після ще одного обертання за годинниковою стрілкою на 90 градусів, кільце знову повертається у горизонтальне положення, де провідник AB знаходиться під N-полюсом, а CD - під S-полюсом. Тут, якщо ми знову застосуємо правило правої руки Флемінга, ми побачимо, що спричинений струм у провіднику AB йде від точки B до A, а спричинений струм у провіднику CD - від D до C.

Коли контур переходить з вертикального положення в горизонтальне, струм у провіднику зростає від нуля до максимального значення. Струм протікає від B до A, A до D, D до C, C до B, від A до B, B до C, C до D, і D до A в замкнутому контурі. Коли контур знову наближається до вертикального положення, струм зменшується до нуля. Продовжуючи обертатися, струм змінює напрямок. Кожен повний оберт призводить до того, що струм досягає максимуму, зменшується до нуля, досягає максимуму в протилежному напрямку, і знову повертається до нуля, завершуючи один цикл синусоїди на 360 градусів обертання. Цей процес ілюструє, як можна генерувати змінний струм, обертаючи провідник у магнітному полі.

Практична конфігурація

Сучасні генератори зазвичай мають нерухомі якорі та обертові магнітні поля, що збільшує ефективність генерації трифазного змінного струму для широкого діапазону розподілу електроенергії.