Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng generator

Ang mga generator ay mga makina pagpapalit ng mekanikal na enerhiya sa elektrikal na enerhiya… Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng generator ay batay sa ang kababalaghan ng electromagnetic induction, kapag ang isang EMF ay na-induce sa isang conductor na gumagalaw sa isang magnetic field at tumatawid sa magnetic forces nito. Samakatuwid, ang naturang konduktor ay maaaring isaalang-alang namin bilang isang mapagkukunan ng elektrikal na enerhiya.

Ang paraan ng pagkuha ng sapilitan na EMF, kung saan ang wire ay gumagalaw sa isang magnetic field, gumagalaw pataas o pababa, ay lubhang hindi maginhawa para sa praktikal na paggamit nito. Samakatuwid, sa mga generator, hindi rectilinear, ngunit rotational movement ng wire ang ginagamit.

Ang mga pangunahing bahagi ng anumang generator ay: isang sistema ng mga magnet, o mas madalas na mga electromagnet, na lumilikha ng magnetic field, at isang sistema ng mga wire na tumatawid sa magnetic field na ito.

Kumuha tayo ng wire sa anyo ng curved loop, na tatawagin pa nating frame (Fig. 1), at ilagay ito sa magnetic field na nilikha ng mga pole ng magnet. Kung ang naturang frame ay binibigyan ng rotational motion tungkol sa 00 axis, kung gayon ang mga gilid nito na nakaharap sa mga pole ay tatawid sa mga linya ng magnetic field at isang EMF ay i-induce sa kanila.

kanin. 1. EMF induction sa isang hugis-bell na conductor (frame) na umiikot sa isang magnetic field

Sa pamamagitan ng pagkonekta ng bombilya sa frame gamit ang malambot na mga wire, sa ganitong paraan isasara namin ang circuit at sisindi ang ilaw. Ang bumbilya ay patuloy na mag-aapoy habang ang frame ay umiikot sa isang magnetic field. Ang ganitong aparato ay ang pinakasimpleng generator, na nagko-convert ng mekanikal na enerhiya na ginugol sa pag-ikot ng frame sa elektrikal na enerhiya.

Ang ganitong simpleng generator ay may medyo makabuluhang disbentaha. Makalipas ang maikling panahon, ang malalambot na mga wire na nagkokonekta sa bombilya sa umiikot na frame ay mag-iikot at masisira. Upang maiwasan ang gayong mga pagkagambala sa circuit, ang mga dulo ng frame (Larawan 2) ay nakakabit sa dalawang tansong singsing 1 at 2, na umiikot kasama ng frame.

Ang mga singsing na ito ay tinatawag na slip rings. Ang electric current ay inililihis mula sa mga slip ring patungo sa panlabas na circuit (sa bombilya) sa pamamagitan ng nababanat na mga plato 3 at 4 na katabi ng mga singsing. Ang mga plate na ito ay tinatawag na mga brush.

kanin. 2. Ang direksyon ng sapilitan na EMF (at kasalukuyang) sa mga wire A at B ng frame na umiikot sa isang magnetic field: 1 at 2 - slip rings, 3 at 4 - brushes.

Sa ganoong koneksyon ng umiikot na frame sa panlabas na circuit, ang pagdiskonekta ng mga wire sa pagkonekta ay hindi mangyayari at ang generator ay gagana nang normal.

Isaalang-alang natin ngayon ang direksyon ng EMF na sapilitan sa mga lead ng frame, o, na pareho, ang direksyon ng kasalukuyang sapilitan sa frame na sarado ang panlabas na circuit.

Sa direksyon ng pag-ikot ng frame, na ipinapakita sa fig. 2, sa kaliwang konduktor AA, ang EMF ay mai-induce sa isang direksyon mula sa amin palabas ng eroplano ng pagguhit, at sa kanang paputok - dahil sa eroplano ng pagguhit sa amin.

Dahil ang dalawang halves ng frame wire ay konektado sa serye sa bawat isa, ang sapilitan na EMF sa kanila ay tataas, at sa brush 4 ay magkakaroon ng isang positibong poste ng generator at isang negatibong poste ng brush 3.

I-trace natin ang pagbabago sa induced EMF habang ganap na umiikot ang frame. Kung ang clockwise frame ay pinaikot 90° mula sa posisyon na ipinapakita sa Fig. 2, pagkatapos ay ang mga halves ng konduktor nito sa sandaling iyon ay lilipat kasama ang mga linya ng magnetic field at ang induction ng EMF sa kanila ay titigil.

Ang karagdagang pag-ikot ng frame sa pamamagitan ng isa pang 90 ° ay hahantong sa katotohanan na ang mga wire ng frame ay muling tatawid sa mga linya ng puwersa ng magnetic field (Larawan 3), ngunit ang wire AA ay lilipat na may paggalang sa mga linya ng puwersa. hindi mula sa ibaba pataas, ngunit mula sa itaas pababa, habang ang wire BB sa laban, ito ay tumawid sa mga linya ng puwersa, na gumagalaw mula sa ibaba pataas.

kanin. 3. Pagbabago ng direksyon ng sapilitan e. atbp. s. (at kasalukuyang) kapag ang frame ay pinaikot 180 ° na may paggalang sa posisyon na ipinapakita sa fig. 2.

Sa isang bagong posisyon ng frame, ang direksyon ng induced emf sa mga wire AL at BB ay magbabago sa kabaligtaran na direksyon. Ito ay sumusunod mula sa katotohanan na ang mismong direksyon kung saan ang bawat isa sa mga wire na ito ay tumatawid sa mga linya ng magnetic field sa kasong ito ay nagbago. Bilang resulta, ang polarity ng mga generator brush ay magbabago din: ang brush 3 ay magiging positibo na ngayon, at ang brush 4 ay negatibo.

Ang pag-ikot ng frame, muli nating magkakaroon ng paggalaw ng mga wire AA at BB kasama ang mga linya ng magnetic force, at sa hinaharap - ang pag-uulit ng lahat ng mga proseso mula sa simula.

Kaya, sa isang kumpletong pag-ikot ng frame, ang sapilitan na EMF ay nagbabago ng direksyon ng dalawang beses, at ang halaga nito sa parehong oras ay umabot din sa pinakamataas na halaga ng dalawang beses (kapag ang mga wire ng frame ay dumaan sa ilalim ng mga pole) at dalawang beses na katumbas ng zero (sa mga sandali ng paggalaw ng mga wire kasama ang mga linya ng magnetic field).

Ito ay lubos na malinaw na ang isang EMF na nagbabago sa direksyon at magnitude ay mag-udyok ng isang electric current na nagbabago sa direksyon at magnitude sa isang closed external circuit.

Kaya, halimbawa, kung ang isang bombilya ay konektado sa mga terminal ng pinakasimpleng generator na ito, pagkatapos sa unang kalahati ng pag-ikot ng frame, ang electric current sa pamamagitan ng bombilya ay pupunta sa isang direksyon, at sa ikalawang kalahati ng lumiko, sa kabila.

kanin. 4. Curve ng pagbabago ng sapilitan kasalukuyang para sa isang rebolusyon ng frame

Ang kurba sa fig. 1 ay nagbibigay ng ideya ng likas na katangian ng kasalukuyang pagbabago kapag ang frame ay pinaikot 360 °, iyon ay, sa isang kumpletong rebolusyon. 4. Ang isang electric current ay sapilitan, patuloy na nagbabago sa magnitude at direksyon alternating current.