Генератор переменного тока. Трансформатор
На одном из прошлых уроков мы с вами знакомились с переменным электрическим током и его свойствами. Мы узнали, что основная часть электроэнергии в мире вырабатывается с помощью электромеханических индукционных генераторов переменного тока, создающими синусоидальное напряжение.
Индукционным генератором переменного тока называется устройство, предназначенное для преобразования механической энергии в энергию переменного тока.
Напомним, что основными частями индукционного генератора переменного тока являются:
индуктор — это постоянный магнит или электромагнит, который создаёт магнитное поле;
якорь — это обмотка, в которой индуцируется переменная ЭДС;
и колле́ктор — контактные кольца и скользящие по ним контактные пластины (щётки), с помощью которых ток снимается или подводится к вращающимся частям.
Вращающаяся часть индукционного генератора называется ротором,
а неподвижная — статором.
Как вы знаете, электрический ток вырабатывается на различного рода электростанциях. А выработанная на них электроэнергия передаётся потребителю с помощью линий электропередач (сокращённо ЛЭП). Вроде бы всё просто, но тут есть несколько нюансов. Дело в том, что потребители электричества есть повсюду. А вот производится она в сравнительно немногих местах и, как правило, близко к источникам топливо- и гидроресурсов. Помимо этого электроэнергию невозможно законсервировать в огромных масштабах, поэтому она должна быть потреблена сразу же после получения. Поэтому существует необходимость в передаче электроэнергии на большие расстояния. Однако при передаче электроэнергии неизбежны потери энергии, так как ток, проходя по проводам линии, нагревает их. Энергия тока, идущая на нагревание проводов линии передачи, является потерянной энергией.
Чтобы
передача электрической энергии была экономически выгодной, необходимо потери на
нагревание проводов сделать возможно малыми. Но как это осуществить? Закон
Джоуля — Ленца указывает на два различных пути решения этой проблемы.
Пусть на электростанции установлен генератор постоянного тока мощностью 200 кВт, создающий напряжение 120 В. Требуется передать вырабатываемую генератором энергию на расстояние 10 км от станции. Какого сечения нужно взять медные провода, чтобы потери в линии передачи не превышали 10 % от передаваемой мощности?
Практически это значит, что такой способ передачи энергии невозможен.
Другой
путь, ведущий к уменьшению потерь энергии в линии передачи, заключается в
уменьшении тока в линии передачи. Но при данной мощности уменьшение тока
возможно лишь при увеличении напряжения. Пусть теперь та же мощность в 200 кВт
передаётся при напряжении 12 кВ. Тогда сила тока в линии электропередач
составит примерно 16,67 А (то есть в сто раз меньше, чем в предыдущем случае). Так
как величина тока уменьшилась в сто раз, то при тех же потерях мощности в ЛЭП
сопротивление линии передачи увеличится в 100
А вот сечение проводов в 10 000
раз уменьшиться и станет равным 4,86 мм2. Значит и вес меди, идущей
на изготовление провода, уменьшится в те же 10 000 раз. Следовательно,
передача энергии станет практически возможной.
Таким образом, при передаче электроэнергии на большие расстояния необходимо пользоваться высоким напряжением. При этом чем длиннее линия передачи, тем более высокое напряжение в ней используется/
Поэтому при передаче энергии на большие расстояния приходится повышать напряжение тока, получаемого от генераторов, что осуществляется при помощи трансформаторов.
Трансформатор — это устройство, служащее для преобразования силы и напряжения переменного тока при неизменной частоте.
Днём рождения трансформатора переменного тока считается 30 ноября 1876 года — это дата получения патента Павлом Николаевичем Яблочковым на устройство, предназначенное для питания изобретённых им же электрических свечей — нового в то время источника света.
В основе работы любого трансформатора лежит явление
электромагнитной индукции.
Рассмотрим схему простейшего трансформатора. Итак,
он состоит из двух изолированных катушек (обмоток) с разным числом витков в
них. Обмотки находятся на сердечнике, который состоит из отдельных стальных
пластин, собранных в замкнутую раму той или иной формы.
Приложим к концам левой обмотки, которую мы будем называть первичной, переменное напряжение (от сети или генератора). По обмотке пойдёт переменный ток, который намагнитит сталь сердечника, создав в нём переменный магнитный поток. По мере нарастания тока будет расти и магнитный поток в сердечнике, изменение которого возбудит в витках катушки ЭДС самоиндукции, мгновенное значение которой равно первой производной магнитного потока через поверхность, ограниченную одним витком, по времени:
Переменный магнитный поток, возникающий в сердечнике трансформатора, пронизывает и витки вторичной обмотки, возбуждая в каждом из них такую же по величине ЭДС индукции, что и в каждом витке первичной обмотки.
Если первичная обмотка имеет N1 витков, а вторичная — N2 витков, то в обмотках индуцируются (без учёта потерь на рассеивание магнитного потока) соответственно электродвижущие силы «ЭДС один» и «ЭДС два»:
Разделив почленно первое уравнение на второе, получим, что возникающие в катушках ЭДС индукции (самоиндукции) пропорциональны числу витков в них
:Обычно активное сопротивление обмоток катушек очень мало и им
часто пренебрегают.
Поэтому приложенное к концам первичной обмотки напряжение
можно считать примерно равным возникающей в ней ЭДС самоиндукции, взятой с
обратным знаком:
Если цепь вторичной обмотки трансформатора разомкнута (это так называемый холостой ход трансформатора), то тока в ней нет, и напряжение на зажимах вторичной обмотки, равно индуцированной в ней ЭДС взятой с обратным знаком:
Мгновенные значения обеих ЭДС изменяются синфазно (то есть одновременно достигают максимумов и минимумов). Поэтому их значения можно заменить отношением действующих значений ЭДС или, учитывая предыдущие равенства, отношением действующих значений напряжений:
Величину К, равную отношению числа витков в первичной обмотке к числу витков во вторичной обмотке, называют коэффициентом трансформации.
В том случае, когда нужно повысить напряжение, вторичная обмотка устраивается с большим числом витков (это повышающий трансформатор):
В случае же, когда надо понизить напряжение, вторичная обмотка трансформатора берётся с меньшим числом витков (это понижающий трансформатор):
Пока вторичная обмотка разомкнута, трансформатор работает
вхолостую.
При холостом ходе он потребляет небольшую энергию, так как ток,
намагничивающий стальной сердечник вследствие большой индуктивности катушки,
очень мал. Передача энергии из первичной цепи во вторичную при холостом ходе
отсутствует.
Нагрузим наш трансформатор, замкнув через нагрузку цепь его вторичной обмотки (это так называемый рабочий ход трансформатора). В этом случае происходит непрерывная передача энергии из первичной обмотки трансформатора в его вторичную обмотку. При этом мощность, выделяемая в первичной цепи и выделяемая на нагрузке, будут определяться уравнениями, представленными на экране:
Напомним, что здесь cos φ определяет коэффициент мощности переменного тока. Зная мощности тока в первичной и вторичной цепи трансформатора, можно найти коэффициент полезного действия последнего:
Согласно закону сохранения и превращения энергии, мощность тока во вторичной цепи должна бы быть равна мощности в первичной цепи:
В действительности же это равенство не соблюдается, так как
при работе трансформатора имеются потери на нагревание обмоток трансформатора,
на вихревые токи в сердечнике и на перемагничивание сердечника; однако потери
эти невелики и сдвиги фаз между колебаниями силы тока и напряжения близки к
нулю.
Поэтому трансформатор принадлежит к числу наиболее совершенных преобразователей энергии. А их коэффициент полезного действия достигает девяноста девяти процентов (99 %).
Иногда потерями в трансформаторе можно пренебречь и считать его КПД равным 100 %. Тогда из равенства мощностей первичной и вторичной цепи следует, что нагрузочные токи в первичной и вторичной обмотках трансформатора обратно пропорциональны приложенным к ним напряжениям:
Это означает, что, повышая с помощью трансформатора напряжение в несколько раз, мы во столько же раз уменьшаем силу тока (и наоборот).
Для закрепления материала, решим с вами такую задачу. Трансформатор, содержащий в первичной обмотке 350 витков, включён в сеть с напряжением 220 В. Ко вторичной обмотке трансформатора, имеющей 155 витков, включён потребитель сопротивлением 80 Ом. Какова сила тока во вторичной цепи, если падение напряжения на потребителе равно 70 В? Чему равно сопротивление вторичной катушки?
В заключение отметим, что напряжение, вырабатываемое
генераторами на различных электростанциях, обычно не превышает 20 кВ.
Генератор переменного тока. (11 класс)
Похожие презентации:
Влияния состава и размера зерна аустенита на температуру фазового превращения и физико-механические свойства сплавов
Газовая хроматография
Геофизические исследования скважин
Искусственные алмазы
Трансформаторы тока и напряжения
Транзисторы
Воздушные и кабельные линии электропередач
Создание транспортно-энергетического модуля на основе ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса
Магнитные аномалии
Нанотехнологии
1.
«Генератор переменного тока»Генератор переменного тока (альтернатор)является электромеханическим устройством,
которое преобразует механическую энергию в
электрическую энергию переменного тока.
Большинство генераторов переменного тока
используют вращающееся магнитное поле.
2. История:
Системы производящие переменный ток были
известны в простых видах со времён открытия
магнитной индукции электрического тока.
Ранние машины были разработаны Майклом
Фарадеем и Ипполитом Пикси.
Фарадей разработал «вращающийся
треугольник», действие которого было
многополярным — каждый активный проводник
пропускался последовательно через область,
где магнитное поле было в противоположных
направлениях. Первая публичная демонстрация
наиболее сильной «альтернаторной системы»
имела место в 1886 году. Большой двухфазный
генератор переменного тока был построен
британским электриком Джеймсом Эдвардом
Генри Гордоном в 1882 году.
Лорд Кельвин иСебастьян Ферранти также разработали ранний
альтернатор, производивший частоты между 100
и 300 герц. В 1891 году Никола Тесла
запатентовал практический «высокочастотный»
альтернатор (который действовал на частоте
около 15000 герц). После 1891 года, были
введены многофазные альтернаторы.
Принцип действия генератора основан на
действии электромагнитной индукции —
возникновении электрического напряжения в
обмотке статора, находящейся в переменном
магнитном поле. Оно создается с помощью
вращающегося электромагнита — ротора при
прохождении по его обмотке постоянного тока.
Переменное напряжение преобразуется в
постоянное полупроводниковым
выпрямителем.
3. Общий вид генератора переменного тока с внутренними полюсами. Ротор является индуктором, а статор — якорем
Ротор – сердечник,вращающийся вокруг
горизонтальной или
вертикальной оси
вместе со своей
обмоткой.
Статор – неподвижный сердечник с его обмоткой.
4. Схема устройства генератора: 1 — неподвижный якорь, 2 — вращающийся индуктор, 3— контактные кольца, 4— скользящие по ним щетки
Вращающийсяиндуктор
генератора I
(ротор) и якорь
(статор) 2, в
обмотке которого
Ротор
(индуктор)
генератора
переменного
тока
с
внутренними
полюсами. На валу ротора
справа
показан
ротор
вспомогательной
машины,
9. Виды генераторов:
Турбогенератор – это генератор,который приводится в действие
паровой или газовой турбиной.
Дизельагрегат
—
генерат
ор,
ротор
которог
о
вращает
ся от
двигате
Гидроге
нератор
вращает
гидроту
рбина.
Генератор переменного тока начала 20-го века сделанный в Будапеште,
Венгрия, в зале производства электроэнергии гидроэлектростанции
(фотография Прокудина-Горского, 1905—1915).
• Автомобильный
генератор
переменного
тока. Приводной
ремень снят.
14.
Широкое применение генераторов переменного тока: Ни для кого не станет удивительным тот факт, что в наши дни популярность,
востребованность и спрос таких устройств, как электростанции и генераторы переменного
тока, достаточно высоки. Это объясняется, прежде всего, тем, что современное
генераторное оборудование имеет для нашего населения огромное значение. Помимо этого
необходимо добавить и то, что генераторы переменного тока нашли свое широкое
применение в самых различных сферах и областях.
Промышленные генераторы могут быть установлены в таких местах, как поликлиники и
детские сады, больницы и заведения общественного питания, морозильные склады и
многие другие места, требующие непрерывной подачи электрического тока. Обратите свое
внимание на то, что отсутствие электричества в больнице может привести непосредственно
к гибели человека. Именно поэтому в подобных местах генераторы должны быть
установлены обязательно.
Также довольно распространенным является явление использования генераторов
переменного тока и электростанций в местах проведения строительных работ.
Этопозволяет строителям использовать необходимое им оборудование даже на тех участках,
где полностью отсутствует электрификация. Однако и этим дело не ограничилось.
Электростанции и генераторные установки были усовершенствованы и дальше. В
результате этого нам были предложены бытовые генераторы переменного тока, которые
вполне удачно можно было устанавливать для электрификации коттеджей и загородных
домов.
Таким образом, мы можем сделать вывод о том, что современные генераторы переменного
тока имеют довольно широкую область применения. Кроме того они способны решить
большое количество важных проблем, связанных с некорректной работой электрической
сети, либо ее отсутствием.
Презентацию подготовила ученица 11-Б класса Иваненко Екатерина.
English Русский Правила
Как ток возбуждения проходит через генератор?
Ответ
Проверено
213,6 тыс.+ просмотров
Подсказка: Генератор переменного тока — это тип электрического генератора, который требует тока возбуждения для обеспечения постоянного напряжения на выводе, поэтому мы обсудим работу генератора переменного тока с помощью поля.
регулирования и как ток возбуждения может быть направлен через генератор переменного тока.
Полный ответ:
Генератор переменного тока — это устройство, которое может преобразовывать механическую энергию в электрическую энергию переменного тока. Благодаря более высокой выходной мощности они более эффективны, чем генераторы.
Ротор генератора переменного тока состоит из проволочной катушки, намотанной на железный сердечник, и ток, протекающий через нее, называется током возбуждения. Ток возбуждения подается из двух разных источников, сначала от самого генератора переменного тока, а затем от аккумулятора, также известного как сигнальная лампа. Ток проходит через контрольную лампу к катушке возбуждения генератора.
Величина тока возбуждения зависит от напряжения батареи, если напряжение падает, больший ток возбуждения даст вход в ротор, благодаря чему магнитное поле увеличится, и в конечном итоге выходное напряжение генератора увеличится аналогичным образом, если напряжение возрастет, ток возбуждения, протекающий через ротор, уменьшится.
и выходное напряжение генератора также уменьшится.
Можно сказать, что ток возбуждения подается на ротор через токосъемные кольца, и эти обмотки возбуждения питаются от батареи, подключенной к клеммам.
Примечание:
При параллельной работе генератора, если в процессе производства произойдет какая-либо поломка, соединение все равно останется. Генераторы в основном используются в автомобильной промышленности для зарядки аккумуляторов. Они производят напряжение в соответствии со своими потребностями и, как правило, имеют небольшие размеры, поэтому они более эффективны, чем генераторы.
Недавно обновленные страницы
Какой элемент обладает наибольшим атомным радиусом А 11 класс химии JEE_Main
Высокоэффективный метод получения бериллия 11 класс химии JEE_Main
Какой из перечисленных сульфатов имеет самый высокий класс растворимости 11 90 JEE_Main химии Среди металлов Be Mg Ca и Sr 2 группы 11 класса химии JEE_Main
Какой из перечисленных металлов присутствует в зеленом цвете 11 класса химии JEE_Main
Для предотвращения окисления магния в электролитах 11 класса химии JEE_Main
Какой элемент обладает наибольшим атомным радиусом А 11 класс химии JEE_Main
Высокоэффективный метод получения бериллия 11 класса химии JEE_Main
Какой из следующих сульфатов имеет самый высокий класс растворимости 11 химии JEE_Main
Среди металлов Be Mg Ca и Sr группы 2 химии класса 11 JEE_Main
Какой из следующих металлов присутствует в зеленом цвете 11 класса химии JEE_Main
Для предотвращения окисления магния в электролитическом классе 11 химии JEE_Main
Актуальные сомнения
Знайте о разнице между генератором переменного тока и генератором
Электрический генератор представляет собой генератор переменного тока, который преобразует энергию механической энергии в электрическую в форма переменного тока.
Генератор переменного тока, который является линейным или вращается в якоре со стационарным полем магнита, используется во многих областях. В принципе любой электрический генератор переменного тока можно назвать генератором переменного тока. Но обычно этот термин в основном относится к небольшим машинам, которые вращаются и приводятся в движение автомобильным двигателем и другим двигателем внутреннего сгорания.
Различия между генератором и генератором переменного тока
Генератор переменного тока, в котором используется магнит, постоянный для своего поля , называется магнето. Генераторы на электростанциях обычно приводятся в действие паровыми турбинами, известными как турбогенераторы. Очень большой генератор переменного тока с частотой 50 или 60 Гц трехфазных электростанций вырабатывает большую часть электроэнергии в мире. Вырабатываемая мощность распределяется по мощности электрической сети.
Проводник, движущийся относительно магнитного поля, развивает электродвижущую силу, ЭДС по закону Фарадея.
Эта резервная ЭДС и ее полярность движется под полюсами магнитной полярности. Мы можем сказать, что обычно вращающийся магнит известен как витки ротора, который находится внутри набора неподвижных проводников, намотанных на катушки на сердечнике из железа, известного как статор. Разрезы поля, проходящие через проводники, генерируют наведенную ЭДС, которая представляет собой электродвижущую силу, поскольку ввод механических сил заставляет ротор вращаться. Магнитные поля индуцируют напряжение переменного тока в обмотках статора, поскольку токи, присутствующие в обмотках статора, изменяются ступенчато в зависимости от положения ротора, поскольку генератор переменного тока является синхронным генератором.
Разница между генератором постоянного тока и генератором переменного тока
Генератор — это устройство, которое преобразует механическую энергию в электрическую для использования во внешней цепи. Электромагнитный генератор был первым диском Фарадея и был изобретен в Великобритании ученым Майклом Фарадеем в 1831 году.
Генераторы, которые обеспечивают почти всю электроэнергию для сетей.
Преобразование электрической энергии в энергию механическую осуществляется двигателем, который является электрическим двигателем, и иногда мы можем сказать, что генератор и двигатели имеют много общего. Многие из двигателей могут иметь механический привод для частой выработки электроэнергии, то есть они делают приемлемыми генераторы с ручным управлением.
Генератор Генератор Отличие
Одно из основных различий между генератором и генератором переменного тока заключается в том, что в генераторе переменного тока якорь неподвижен, а система поля вращается, тогда как в генераторе якорь вращается, а поле очень стационарно. Якорь, который мы обсуждали, представляет собой генератор переменного тока, который установлен на элементе, который является неподвижным элементом, известным как обмотка возбуждения и статора, которая находится на вращающемся элементе. В то время как, если мы заметим, то подключение генератора как раз наоборот.
Остальные различия между ними показаны ниже в сравнительной таблице, упомянутой в конце статьи.
Генератор и генератор переменного тока работают по закону Фарадея, основанному на электромагнитной индукции. Индукционный генератор, который имеет как постоянный, так и переменный ток, а генератор переменного тока производит только ток, который является переменным. Ротор генератора находится внутри магнитного поля, которое неподвижно.
Неподвижное магнитное поле создается полюсами магнита. Ротор обычно движется внутри поля магнита, которое позже пересекает силовую линию магнита, которая индуцирует ток в проводе.
Каждое вращение, которое составляет половину ротора, меняет направление тока, что позже вызывает переменный ток. Для получения тока, который носит переменный характер, концы цепи напрямую подключаются к нагрузке. Но для получения прямого тока концы провода также подключаются к коммутатору. Коммутатор преобразует переменный ток в постоянный.
Укажите разницу между генератором и генератором переменного тока
Генератор, который является синхронным, или мы можем сказать, что генератор переменного тока представляет собой машину для преобразования мощности, которая является механической от первичного двигателя, в мощность переменного тока электрической с определенной частотой и напряжением. Генератор, который является Трехфазным, используется, потому что у него есть много преимуществ распределения. Это можно назвать порождением и передачей. Для производства электроэнергии в больших объемах на гидро-, тепловых и атомных электростанциях используется большой генератор переменного тока.
Генератор обычно преобразует механическую энергию в электрическую энергию или мощность. Работа генераторов основана на принципе электромагнитной индукции Фарадея, когда проводники отсекают магнитный поток, который индуцирует ЭДС. Эта ЭДС вызывает протекание тока, если проводник замкнут. Поле, которое представляет собой магнитное поле, и проводники являются двумя неотъемлемыми частями генераторов.
Ключевое отличие
Механизм генератора переменного тока, который преобразует механическую энергию первичного двигателя в переменный ток, с другой стороны, генератор преобразует механическую энергию первичного двигателя в постоянный или переменный ток.
Индукционный генератор переменного тока, в то время как генератор, вырабатывающий как переменный, так и постоянный ток. Генератор, вырабатывающий переменный ток, который с помощью коммутатора преобразуется в постоянный.
Генератор переменного тока имеет магнитное поле с вращающимся полем, с другой стороны, генератор имеет магнитное поле, которое представляет собой вращающееся поле для генерации высокого напряжения, и используется низкое напряжение и стационарное магнитное поле.
Генератор переменного тока обычно получает питание от статора, тогда как генератор получает питание от ротора.
Что такое генератор?
Генератор переменного тока также является электрическим генератором, который используется для преобразования механической энергии в электрическую энергию переменного тока. В генераторах переменного тока используется вращающееся магнитное поле с неподвижным якорем. Это используется, потому что так делать дешевле, а использование чего-либо другого слишком дорого. Генераторы переменного тока обычно называют небольшими вращающимися машинами, которые управляются автомобильными двигателями, но иногда более крупные машины, такие как электрические генераторы переменного тока, также называют генераторами переменного тока.
Применение генератора переменного тока
Электрические генераторы
Определение электрического генератора, как определено Википедией, звучит так: «При производстве электроэнергии генератор — это устройство, которое преобразует движущую силу (механическую энергию) в электрическую энергию для использования во внешней цепи».
. Есть много источников этих механических энергий. Однако электрические двигатели используются для обратного преобразования электрической энергии в механическую. Эти электромагнитные устройства делятся на две категории: динамо-машины и генераторы переменного тока. Динамо-машины выдают постоянный ток через коммутатор, а генераторы переменного тока генерируют переменный ток, как следует из названия.
Генераторы функциональны, потому что они содержат вращающуюся часть и неподвижную часть. Ротор — это вращающаяся часть генератора, а статор — неподвижная часть генератора. Одна часть электрического генератора запускает магнитное поле, тогда как другая часть имеет провод, по которому он индуцирует электрический ток. Это существующие части электрических генераторов, и так они работают.
Генератор сигналов
Генератор сигналов также является электрическим генератором, который генерирует электронные сигналы на основе различных свойств, таких как амплитуда, частота и форма волны.