Получение переменного тока

Получение переменного тока
Для получения переменного тока промышленной частоты (50 гц) на электрических станциях установлены электромашинные синхронные генераторы переменного тока. В этих машинах, как и в генераторах неизменного тока, употребляется явление электромагнитной индукции. Средством генератора переменного тока механическая энергия, сообщаемая первичным движком (паровой либо гидравлической турбиной), преобразуется в электрическую энергию переменного тока.
Синхронный генератор (рис. 1) состоит из недвижной части 1 — статора и вращающейся части 2 — ротора .
Статор собирается из листовой электротехнической стали. Он имеет форму полого цилиндра. В пазах (каналообразных впадинах), изготовленных повдоль внутренней поверхности статора, уложены изолированные проводники, соединенные меж собой и образующие обмотку переменного тока статора.

Рис. 1 Схема устройства генератора переменного тока
Ротор представляет собой электромагнит, возбуждаемый постоянным током. Этот ток возбуждения подается в обмотку ротора через медные кольца, укрепленные на валу ротора. По кольцам скользят недвижные щетки, соединенные проводами с возбудителем — маленьким относительно генератором постоянного тока.

Рис. 2 Неявнополюсный ротор турбогенератора
Конструкция ротора находится в зависимости от рабочей скорости вращения на которую рассчитан генератор. Для быстроходных генераторов, вращаемых паровыми турбинами (турбогенераторы), роторы изготовляются неявнополюсными (рис.2). Для тихоходных генераторов, вращаемых гидравлическими турбинами (гидрогенераторы) роторы изготовляются явнополюсными (рис.3).
Простой по устройству неявнополюсный ротор (3000 и. 1500 об/мин)представляет собой громоздкую железную поковку (см. рис. 2), в круговых пазах которой укрепляются металлическими клиньями проводники обмотки возбуждения.

Рис. 3 Явнополюсный ротор
Магнитный поток ротора проходит через тело ротора, два воздушных промежутка меж статором и ротором и сердечник, статора (см. рис. 1). При вращении ротора этот магнитный поток Ф пересекает проводники статора и индуктирует в их переменную э. д. с. Потому что магнитный поток в воздушном зазоре направлен перпендикулярно к проводникам обмотки статора, та согласно закону электрической индукции в каждом из этих проводников при вращении потока индуктируется э. д. с.
е = BLV
где B — магнитная индукция в пазе, где находится данный проводник;
L — активная длина проводника, т. е. длина той части проводника, которая находится в магнитном поле; V— окружная скорость, т. е. скорость движения магнитного потока по отношению к проводнику.
Почти всегда окружная скорость генератора поддерживается неизменной (v = const) и потому что длина L тоже постоянна, то изменение э. д. с. е при вращении ротора вызывается только переменами магнитной индукции B повдоль окружности ротора. Если эта индукция распределена повдоль окружности ротора синусоидально (В = Вm sin а), то э. д. с. меняется во времени тоже синусоидально (е = Еm sin wt) Это событие используется при построении генераторов переменного тока для того, чтоб получать от их синусоидальное напряжение.
Одному обороту двухполюсного ротора соответствует один период переменной э. д. е., индуктируемой в проводниках обмотки статора. Если же статор имеет р пар полюсов, то поворот ротора на угол, занимаемый одной парой полюсов, обуславливает один период конфигурации э. д. с. В данном случае одному обороту ротора соответствует р периодов переменной э. д. с. Ротор делает n об/мин; как следует, за минуту переменная э. д. с. генератора будет иметь p • n периодов. Число периодов за секунду генератора переменного тока, т. е. частота его переменной э. д. е., будет в 60 раз меньше:
f=pn/60
Но генератор должен давать переменный ток стандартной частоты f = 50 гц. При всем этом условии p• n = 3000.
Таким макаром, наибольшая скорость, которую может иметь генератор переменного тока промышленной частоты, соответствует одной паре полюсов p= 1. При этой скорости n= 3000 об/мин работают вышеупомянутые турбогенераторы. Выгодно строить машины с большей допустимой скоростью, так как при одной и той же мощности, чем быстроходнее машина, тем меньше ее вес и габариты.
Но скорость гидрогенератора определяется скоростью движения воды, потому при постройке гидростанции на реках с медленным течением приходится пичкать роторы гидрогенераторов огромным числом полюсов. К примеру, генераторы Днепровской гидростанции им. Ленина делают 83,3 об/мин, а их роторы имеют по 72 полюса (т. е. p= 36).
Комментарии
Получение переменного тока — Комментариев нет