§ 12. Генератори індукційного струму. Промислові джерела електричної енергії

Ви дізнаєтесь

Як практично використовують явище електромагнітної індукції

Пригадайте

У чому суть явища електромагнітної індукції

Змінний електричний струм. Явище електромагнітної індукції використовують у механічних джерелах електричного струму (генераторах електричної енергії), без яких неможливо уявити сучасну електроенергетику. У таких генераторах механічна енергія перетворюється на електричну.

Звернемося до досліду (мал. 88). Візьмемо рамку, що складається з кількох витків дроту (1). Своїми кінцями рамка кріпиться до кілець (2), що обертаються разом з нею. До кілець також щільно прилягають щітки (3), які виконують роль контактів.

Почнемо обертати рамку в магнітному полі. Під час обертання рамки кількість магнітних ліній, що її пронизують, то збільшується, то зменшується. Отже, магнітне поле, що пронизує рамку, постійно змінюється. Тому в рамці виникає індукційний струм (пригадайте явище електромагнітної індукції). Оскільки кожний кінець рамки з’єднаний з окремим кільцем, то в ті моменти, коли половина рамки проходить біля одного з полюсів магніту (наприклад, північного), у ній виникає індукційний струм, який протікає до внутрішнього контактного кільця. А коли біля північного полюса проходить інша половина рамки, індукційний струм протікає до зовнішнього контактного кільця. Щоразу, коли рамка змінює свою орієнтацію відносно полюсів магніту, індукційний струм також змінює свій напрямок на протилежний. Про це може свідчити коливання стрілки гальванометра (4).

Увесь час, поки ми будемо обертати рамку (а цю роль можуть відігравати різні джерела механічної енергії), у рамці буде виникати (генеруватися) змінний електричний струм.

Генератор змінного струму. Промислові джерела електричної енергії. Пристрої, у яких механічна енергія перетворюється на електричну, називаються генераторами електричного струму.

Промисловий генератор змінного електричного струму (мал. 89) складається з нерухомої частини (статора) та рухомої частини (ротора). Масивний нерухомий статор являє собою порожнистий циліндр, на внутрішній поверхні якого розміщений товстий мідний ізольований дріт — обмотка статора. Усередині статора обертається ротор. Він являє собою великий циліндр, у пази якого вкладено обмотку. До обмотки ротора через колектор подається напруга від джерела постійного струму — збуджувача. Струм тече по обмотці ротора, створюючи навколо нього магнітне поле.

Мал. 88. Отримання змінного струму

Мал. 89. Промисловий генератор змінного струму

Під дією пари (на теплових й атомних електростанціях) або води, що падає з висоти (на гідроелектростанціях), турбіна починає швидко обертати ротор генератора. Унаслідок цього магнітне поле, що пронизує обмотку статора, змінюється, і завдяки електромагнітній індукції в обмотці виникає змінний електричний струм. Зазнавши низку перетворень, цей струм подається до споживача електричної енергії.

Генератори електричного струму мають практично таку саму будову, що й електродвигуни (§ 9). Але за принципом дії генератор — це електричний двигун «навпаки».

ФОРМУЄМО КОМПЕТЕНТНІСТЬ

Я поміркую й зможу пояснити

1. Який струм називають змінним індукційним струмом?

2. Що таке індукційний генератор?

3. Опишіть принцип дії індукційного генератора.

Я вмію досліджувати й експериментувати

Який висновок ви можете зробити за результатами дослідів, зображених на малюнку 90?