При равномерном вращении ротора линии индукции его магнитного поля пересекаются проводниками статора, и в них индуцируется синусоидально изменяющаяся ЭДС:
где
- амплитуда ЭДС. (Здесь предполагается,
что в момент начала отсчета времени магнитная нейтраль ротора совпадает с
плоскостями, в которых лежат проводники, находящиеся в пазах статора).
Провода, уложенные в пазах статора, соединены между собой таким образом, что возникающие в них ЭДС складываются.
Если ротор имеет одну пару магнитных полюсов, то период переменного тока, вырабатываемого этим генератором, равен времени одного полного оборота якоря. Для того чтобы с помощью подобного генератора получить ток с частотой 50 Гц, ротор должен вращаться со скоростью 50 об/с или 3000 об/мин. Первичными двигателями таких генераторов служат паровые или газовые турбины.
На гидроэлектростанциях в качестве первичных двигателей используются сравнительно тихоходные водяные турбины. Поэтому для получения той же стандартной частоты переменного тока 50Гц применяют генераторы с роторами, имеющими большое число пар полюсов. Частота переменного тока, даваемого генератором, связана с числом p пар полюсов ротора и частотой n вращения ротора следующим соотношением:
v = p n
Так, на Братской ГЭС им. 50-летия Великого Октября роторы генераторов имеют 24 пары полюсов и вращаются со скоростью 125 об/мин, поэтому:
Статоры генераторов состоят из магнитопровода, кожуха и станины. В целях борьбы с вихревыми токами Фуко магнитопроводы статора собираются из отдельных стальных пластин изолированных друг от друга.
При работе генератора обмотки статора и ротора нагреваются проходящими по ним токами. Для охлаждения мощных генераторов в статорах имеются специальные каналы, по которым продувают воздух или пропускают воду. Кроме того, воздух продувают сквозь зазор между статором и ротором. Пройдя через генератор, воздух далее поступает в воздухоохладитель. После охлаждения воздух вновь направляется в генератор. Такая система охлаждения называется замкнутой.
Иногда в качестве охлаждающего газа используют водород. Выбор водорода обусловлен следующими соображениями: во-первых, удельная теплоёмкость водорода в 14 раз больше удельной теплоёмкости воздуха; во-вторых, теплопроводность водорода в 6 раз больше, чем у воздуха. Поэтому использование водорода обеспечивает значительно лучшее охлаждение, чем при воздушном. Наконец, в-третьих, сопротивление, оказываемое водородом вращению ротора, в 10 раз меньше, чем при воздушном охлаждении, что приводит к повышению КПД генератора.
Для питания обмотки ротора постоянным током на одной оси с ним устанавливается маломощный генератор постоянного тока, называемый возбудителем.
Современные генераторы – весьма совершенные электрические машины, имеющие высокий коэффициент полезного действия. Так, КПД генераторов Братской гидроэлектростанции им. 50–летия Великого Октября равен 98,1 %.
Наша страна по производству мощных генераторов занимает первое место в мире. Ещё в 6 пятилетке впервые в мировой практике наша промышленность освоила производство генераторов мощностью 150 000кВт. Затем единичная мощность производимых нашей промышленностью генераторов неуклонно возрастала: 200 000кВт, 300 000кВт, 500 000кВт, 800 000кВт. Наконец в 10 пятилетке на Ленинградском заводе «Электросила» для Костромской тепловой электростанции построен самый мощный в мире генератор на 1 200 000 кВт; КПД этого генератора 99%, масса ротора более 100т, а его длина более 20м.
Наряду с мощными генераторами выпускается большое количество маломощных генераторов переменного тока.
9 Свойства переменного тока
а) Проявления в опытах колебательного характера переменного тока. Мы будем изучать только свойства переменного синусоидального тока, т.е. тока, изменяющегося по закону синуса (или косинуса):
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.