Генераторами именуются машины, модифицирующие механическую энергию в электронную. Принцип деяния генератора основан на явлении электрической индукции, когда в проводнике, двигающемся в магнитном поле и пересекающем его магнитные силовые полосы, индуктируется ЭДС Как следует, таковой проводник может нами рассматриваться как источник электронной энергии.

Метод получения индуктированной ЭДС, при котором проводник перемещается в магнитном поле, двигаясь ввысь либо вниз, очень неудобен при практическом его использовании. Потому в генераторах применяется не прямолинейное, а вращательное движение проводника.

Основными частями всякого генератора являются: система магнитов либо в большинстве случаев электромагнитов, создающих магнитное поле, и система проводников, пересекающих это магнитное поле.

Возьмем проводник в виде изогнутой петли, которую в предстоящем будем именовать рамкой (рис. 1), и поместим ее в магнитное поле, создаваемое полюсами магнита. Если таковой рамке сказать вращательное движение относительно оси 00, то стороны ее, обращенные к полюсам, будут пересекать магнитные силовые полосы и в их будет индуктироваться ЭДС.

Рис. 1. Индуктирование ЭДС в пелеобразном проводнике (рамке), вращающемся в магнитном поле

Присоединив к рамке с помощью мягеньких проводников электронную лампочку, мы этим самым замкнем цепь, и лампочка зажгется. Горение лампочки будет длиться до того времени, пока рамка будет крутиться в магнитном поле. Схожее устройство представляет собой простой генератор, модифицирующий механическую энергию, затрачиваемую на вращение рамки, в электронную энергию.

Таковой простой генератор имеет достаточно значимый недочет. Через маленький просвет времени мягенькие проводника, соединяющие лампочку с вращающейся рамкой, скрутятся и разорвутся. Для того чтоб избежать схожих разрывов в цепи, концы рамки (рис.2) присоединяются к двум медные кольцам 1 и 2, вращающимся совместно с рамкой.

Эти кольца получили заглавие контактных колец. Отведение электронного тока с контактных колец во внешнюю цепь (к лампочке) осуществляется упругими пластинками 3 и 4, прилегающими к кольцам. Эти пластинки именуются щетками.

Рис. 2. Направление индуктированной ЭДС (и тока) в проводниках А и Б рамки, вращающейся в магнитном поле: 1 и 2 — контактные кольца, 3 и 4 — щетки.

При таком соединении вращающейся рамки с наружной цепью разрыва соединительных проводов не произойдет, и генератор будет работать нормально.

Разглядим сейчас направление индуктирующейся в проводниках рамки ЭДС либо, что то же самое, направление индуктированного в рамке тока при замкнутой наружной цепи.

При направлении вращения рамки, которое показано на рис. 2, в левом проводнике АА ЭДС будет индуктироваться в направлении от нас за плоскость чертежа, а в правом ВВ — из-за плоскости чертежа на нас.

Потому что обе половины проводника рамки соединены меж собой поочередно, то индуктированные ЭДС в их будут складываться, и на щетке 4 будет положительный полюс генератора, а на щетке 3 отрицательный.

Проследим за конфигурацией индуктированной ЭДС за полный оборот рамки. Если рамка, вращаясь в направлении часовой стрелки, оборотится на 90° от положения, изображенного на рис. 2, то половинки ее проводника в этот момент будут двигаться повдоль магнитных силовых линий, и индуктирование ЭДС в их закончится.

Предстоящий поворот рамки еще на 90° приведет к тому, что проводники рамки опять будут пересекать силовые полосы магнитного поля (рис. 3), но проводник АА будет при всем этом по отношению к силовым линиям двигаться не снизу ввысь, а сверху вниз, проводник же ВВ, напротив, будет пересекать силовые полосы, двигаясь снизу ввысь.

Рис. 3. Изменение направления индуктированной э. д. с. (и тока) при повороте рамки на 180° по отношению к положению, приведенному на рис. 2.

При новеньком положении рамки направление индуктированной ЭДС в проводниках АЛ и ВВ поменяется на оборотное. Это следует из того, что самое направление, в каком любой из этих проводников пересекает в данном случае магнитные силовые полосы, поменялось. В итоге полярность щеток генератора также поменяется: щетка 3 станет сейчас положительной, а щетка 4 отрицательной.

Вращая рамку далее, опять будем иметь движение проводников АА и ВВ повдоль магнитных силовых линий, а в предстоящем — повторение всех процессов поначалу.

Таким макаром, за один полный оборот рамки индуктированная ЭДС два раза меняла свое направление, при этом величина ее за это время также два раза достигала больших значений (когда проводники рамки проходили под полюсами) и два раза равнялась нулю (в моменты движения проводников повдоль магнитных силовых линий).

Полностью понятно, что изменяющаяся по направлению и величине ЭДС вызовет в замкнутой наружной цепи изменяющийся по направлению и величине электронный ток.

Так, к примеру, если к зажимам данного простого генератора присоединить электронную лампочку, то за первую половину оборота рамки электронный ток через лампочку будет идти в одном направлении, а за вторую .половину оборота — в другом.

Рис. 4. Кривая конфигурации индуктированного тока за один оборот рамки

Представление о нраве конфигурации тока при повороте рамки на 360°, т. е. за один полный оборот, дает кривая на рис. 4. Электронный ток, безпрерывно изменяющийся по величине и направлению, носит заглавие переменного тока.

Школа для электрика

Базы электротехники