Erhålla en elektrisk växelström
Växelström, i traditionell mening, är den ström som erhålls från en växelström, harmoniskt varierande (sinusformad) spänning. Växelspänning genereras i kraftverket och finns konstant i varje uttag på väggen.
Växelström används också för att överföra el över långa avstånd eftersom växelspänningen lätt höjs. med hjälp av en transformator, och därmed kan elektrisk energi överföras över ett avstånd med minimala förluster och sedan reduceras tillbaka med hjälp av en transformator till ett värde som är acceptabelt för ett hushållsnät.
En växelspänning (och därmed ström) genereras i kraftverketdär industriell generator AC drivs av turbiner som drivs av högtrycksånga. Ångan framställs av vatten som värms upp kraftigt av värmen som alstras av en kärnreaktion eller genom förbränning av fossila bränslen, beroende på typ av kraftverk. I alla fall är generatorns rotation orsaken till bildandet av växelspänning och ström.
För att svara på frågan om hur generatorn bildas växelström, det räcker att överväga en elementär modell som består av en bit tråd och en magnet, som samtidigt återkallar Lorentz kraft och lagen om elektromagnetisk induktion... Låt oss säga att det ligger en 10 cm lång tråd på bordet, och i vår hand finns en stark neodymmagnet, vars storlek är något mindre än tråden. Vi fäster en känslig galvanometer eller voltmeter vid ändarna av tråden.
Vi för magneten med en av polerna nära tråden, på ett avstånd av mindre än 1 cm, och drar snabbt magneten på tråden genom den från vänster till höger - vi kommer att korsa tråden med magnetens magnetfält . Galvanometerns nål kommer plötsligt att avböjas i en viss riktning och sedan återgå till sitt ursprungliga läge.
Vrid magneten med den andra polen mot tråden. Och återigen, flytta handen från vänster till höger, korsa snabbt experimenttråden med ett magnetfält. Galvanometerns nål svängde kraftigt åt andra hållet och återgick sedan till sitt ursprungliga läge. Istället för att vända magneten kan du först flytta från vänster till höger och sedan från höger till vänster, effekten av att ändra riktningen på den genererade strömmen blir densamma.
Experimentet visade att för att få en växelspänning måste vi antingen flytta magneten över tråden till höger och vänster, eller korsa tråden med alternerande magnetiska poler. I generatorn i kraftverket (och i alla traditionella generatorer) gäller det andra alternativet.
Principen för driften av generatorn — erhållande av alternerande elektromotorisk kraft (spänning)
AC sinusformad spänning
En generator i ett kraftverk består av en rotor och en stator.Den roterande turbinens mekaniska energi överförs till rotorn. Rotorns magnetiska fält är koncentrerat på dess poldelar och skapas antingen av permanentmagneter fästa på den eller av en konstant spänningsström som flyter i rotorns kopparlindning.
Normalt består statorlindningen av tre separata lindningar anordnade i förhållande till varandra, vilket resulterar i en växelspänning och ström i var och en av de tre lindningarna, var och en av de tre statorlindningarna är alltså en källa till växelspänning, och de momentana värdena av spänningarna skiftas i fas med varandra med 120 grader. Detta kallas trefas växelström.
Erhålla trefas AC spänning och ström
Rotorn på en generator med två magnetiska poler, som roterar med 3000 rpm, ger 50 korsningar av varje fas av statorlindningen per sekund. Och eftersom det finns en nollpunkt mellan de magnetiska polerna, det vill säga platsen där induktionen av magnetfältet är noll, så passerar spänningen som induceras i spolen genom noll och ändrar sedan polaritet med varje fullständig rotation av rotorn. Som ett resultat har utspänningen sinusform och frekvens 50 Hz.
När en växelspänningskälla är ansluten till en last produceras en växelström i kretsen. Spänningen och den maximalt tillåtna strömmen för statorn är ju högre, desto starkare är rotorns magnetfält, d.v.s. desto större ström flyter i rotorlindningarna. I synkrona generatorer med extern excitation skapas spänningen och strömmen i rotorlindningarna av ett tyristorexcitationssystem eller en exciter - en liten generator på huvudgeneratorns axel.
Se även:
Huvudkarakteristika (parametrar) för växelström
Generering och överföring av växelström
Hur fungerar DC- och AC-generatorer?