ГЛАВА ДВЕНАДЦАТАЯ. МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

12.1. ГЕНЕРАТОР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Простейший генератор переменного тока мы уже рассматривали в гл. 5 (рис. 5.1 и 5.5).

Для получения переменного тока нам нужно было, чтобы виток был сцеплен с переменным магнитным потоком. Для этого мы вращали виток в постоянном магнитном поле.

Если виток оставить неподвижным, а вращать постоянный магнит, результат будет таким же.

На рис. 10.1 был показан такой генератор. Обычно так и устраивают в генераторах переменного тока. При этом обмотка переменного тока, содержащая большое число витков, укреплена неподвижно и может быть более надежно изолирована. Это особенно важно для машин, рассчитанных на высокое напряжение.

Чтобы получить достаточно большой магнитный поток (не увеличивая чрезмерно размера машины), витки располагают на неподвижном, собранном из тонких листов стальном сердечнике (статор), через который магнитный поток может легко проходить.

Рис. 12.1. Многополюсный генератор переменного тока: 1 - Неподвижная часть машины — статор; 2 — вращающаяся часть машины — ротор; 3 — подвод постоянного тока для возбуждения магнитного поля; 4 - обмотка возбуждения; 5 — обмотка переменного тока

Рис. 12.2. В этом положении ротора против витков 1 расположен северный магнитный полюс, а против витков 2 — южный

Рис. 12.3. Здесь в отличие от рис. 12.2 против витков 1 расположен южный полюс, а против витков 2 — северный

Воздушный зазор между вращающимся электромагнитом (ротор) и статором делают очень малым.

Одному полному обороту ротора соответствует один период переменного тока. Для того чтобы получать переменный ток, имеющий частоту 50 Гц, необходимо за одну секунду повернуть ротор на 50 оборотов. В минуту (60 с) такой ротор будет делать 3000 оборотов. Так вращается большинство турбогенераторов, т. е. генераторов переменного тока, приводимых во вращение паровыми турбинами.

Медленнее должны вращаться многополюсные генераторы переменного тока. Такой генератор показан на рис. 12.1.

На рис. 12.2 и 12.3 показаны в большем масштабе части того же генератора.

Из этих рисунков видно, что при вращении ротора изменяется магнитный поток, проходящий через обмотку статора, и, значит, в ней должна наводиться ЭДС.

Сравните между собой рис. 12.2 и 12.3 на них магнитный поток проходит через обмотки статора в прямо противоположных направлениях.

Если ротор будет вращаться дальше и повернется еще на столько же, мы придем к положению, которое совершенно подобно указанному на рис. 12.2: против витков 1 вновь будет северный магнитный полюс, а против витков 2 — южный.

Такое перемещение, после которого мы как бы вернулись к исходному положению, соответствует целому периоду. Значит, теперь период соответствует повороту на 1/8 часть окружности (так как мы имеем восемь пар полюсов). Для получения 50 периодов в секунду наш генератор за минуту должен делать .

Генератор с пар полюсов должен за минуту делать .

Здесь — частота получаемого переменного тока.