Электромагниттік индукция, генератор. Физика, 11 сынып, қосымша материал.

 Айнымалы ток генераторы

Ток генераторы деп энергияның қандай да бір түрін электр энергиясына айналдыратын қондырғыны айтады. Электростатикалық машиналар, термобатареялар, күн батареялары, т.б. генераторға жатады.Қазіргі кезде айнымалы токтың электромеханикалық индукциялық генераторлары өте кең таралған. Бұл генераторлардың артықшылығы — олардың құрылысының қарапайымдылығында және жеткілікті түрде жоғары кернеу мен үлкен токтарды алу мүмкіншілігінде. Электромеханикалық индукциялық генераторларда механикалық энергия электр энергиясына айналады. Мұндай генератор құрылысының принциптік жобасын біз §2.1-ында қарастырып, магнит өрісінде айналып тұрған сым орамада айнымалы индукциялық ЭҚК-інің пайда болатынын айтып өткенбіз. Токты сыртқы тізбекке шығару үшін сақиналарға жабыстырып қойған щеткалар қолданылады. Кез келген индукциялық генератордың негізгі бөліктері мыналар:

1) индуктор — магнит өрісін тудыратын қондырғы. Бұл тұрақты магнит не электромагнит болуы мүмкін;

2) якорь — ЭҚК индукцияланатын (пайда болатын) орама;

3) щеткалар мен сақиналар — айналып тұрған бөліктерден индукциялық токты шығарып алатын немесе электромагниттерге қоректенетін ток беретін қондырғылар.

 Тізбектей жалғанған орамаларда индукцияланған ЭҚК-тері қосылады, сондықтан якорь көп орамнан тұрады.

 Орамада туатын ЭҚК-інің амплитудасы орамнан өтетін магнит ағынына пропорционал екеніне көз жеткізгенбіз. Магнит ағынын көбейту үшін индукциялық генераторларда арнаулы магниттік жүйе қолданылады.

 Ол электротехникалық болаттан жасалған екі өзекшеден тұрады. Екі өзекшенің бірінің қуыстарында магнит өрісін тудыратын орамалар (электромагнит), ал екінші өзекшенің қуыстарында ЭҚК-і туатын орама (якорь) орналасады. Бір өзекше (әдетте ішкісі) өзінің орамдарымен бірге горизонтал не вертикаль осьтен айналады, ол ротор деп аталады. Екінші, қозғалмайтын өзекше — статор деп аталады. 2.21 -суретте сым рама (якорь) айналып, ал электромагниті қозғалмай тұратын генератор көрсетілген. Қуатты өндірістік генераторларда электромагнит айналады, яғни ол ротордың қызметін атқарады, ал ЭҚК-і индукцияланатын якорь қозғалмайды, бұл — статор. Электромагнитті қоректендіретін ток күші якорьде туатын индукциялық ток күшінен анағұрлым аз болғандықтан, осындай құрылым ыңғайлы.

 Себебі қуаты жоғары токты қозғалмай тұрған орамадан шығарып алу жеңілірек. Индукторға әлсіз ток сақиналар арқылы беріледі, ол ток тұрақты токтың жеке бір генераторында өндіріледі. Генератор өндіретін ток статордың орамасынан қозғалмайтын шиналар арқылы электр энергиясының желісіне беріледі. Техникалық қажеттіліктерге жиілігі 50 Гц синусоидалық айнымалы ток пайдаланылады. Ондай ток алу үшін ротор 50 айн/с жиілікпен айналу керек. Айналу жиілігін азайту үшін индуктордың полюстер жұптарының санын көбейтеді. Онда генератор өндіретін айнымалы ток жиілігі

 v=nf

 Электростанцияларда электр энергиясы индукциялық генераторлар жәрдемiнде алынады. Оның жұмыс iстеу принципi электромагниттiк индукция құбылысына негiзделген.

 Магнит өрiсiнде рамка айналмалы қозғалыс жасайтын рамкада электр тогы туындайды.

 Егер рамка магнит өрiсiнде бiр қалыпты айналатын болса, онда рамкада туындаған токтың модулi мен бағыты периодты түрде өзгерiп отырады. Мұндай ток айнымалы ток деп аталады.

 Бiздiң қолданатын өндiрiстiк ток жиiлiгi 50 Гц.

«Генерация» термині электротехникаға латын тілінен енген. Ол «құру» деген мағынаны білдіреді. Энергетикаға қатысты айтатын болсақ, генератор дегеніміз электр энергиясын өндіру мен айналысатын техникалық қондырғы. Сондай-ақ электр тогын энергияның басқа түрлерін түрлендіру есебінен алуға болатынын айта кету керек, мысалы:

• химиялық; жарық: жылу және т.б.

Электр энергиясы өндірілу түріне қарай генераторлардың мынадай түрлері бар:

• тұрақты ток;
• айнымалы ток;

Генератор дегеніміз - механикалық энергияны электр энергиясына айналдыратын машиналарды айтамыз. Генератордың әрекет ету принципі электромагниттік индукция құбылысына негізделген. Демек, мұндай өткізгіш электр энергиясының көзіретінде қарастырылуы мүмкін. Генераторларда өткізгіштің түзу сызықты емес, айналатын қозғалысы қолданылады. Кез-келген генератордың негізгі бөлігі болып магниттер жүйесі немесе көбінесе магнит өрісін құратын және осы магнит өрісін қиылыстыратын өткізгіштер жүйесі электромагнит болып табылады.