5.3. ГЕНЕРАТОР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Принцип устройства первых генераторов по существу ничем не отличался от устройства только что рассмотренного витка. Генератор показан на рис. 5.3. На круглый стальной цилиндр, называемый ротором, наматывается обмотка, состоящая из нескольких последовательно соединенных витков.

Рис. 5.3. Устройство генератора переменного тока: 1 — аккумуляторная батарея; 2 — постоянный ток для питания электромагнитов; 3 — шкив; 4 — ременная передача; 5 — обмотка; 6 — статор; 7 — ротор; 8 - контактные кольца; 9 — электромагнит; 10 — щетки; 11 — к потребителю

Один из витков показан на чертеже. Ротор соединен при помощи какого-нибудь привода, например ременной передачи, с двигателем.

Двигатель вращает ротор между полюсами электромагнита. Обмотки электромагнита питаются током от какого-нибудь независимого источника напряжения, например аккумуляторной батареи.

Концы роторной обмотки присоединены к вращающимся кольцам, укрепленным на валу ротора. На неподвижной части генератора — статоре — укреплены контактные щетки, скользящие вдоль вращающихся колец и подключенные к линии передачи, соединяющей генератор с потребителями электроэнергии, например с лампами накаливания.

В современных генераторах обмотка обычно располагается на статоре; магнит при этом укрепляется на валу ротора. Очевидно, что при этом принцип действия генератора остается неизменным.

Обратимся к уже рассмотренному примеру вращения рамки в магнитном поле. Электродвижущая сила наводилась в рамке при ее вращении в поле за счет изменения сцепленного с рамкой магнитного потока.

Точно такое же изменение сцепленного с рамкой магнитного потока можно получить в неподвижной рамке, если вращать электромагнит вокруг рамки. Так как в современных генераторах обмотка не вращается, то и нет надобности в скользящих контактах для присоединения нагрузки. Это значительно упрощает их эксплуатацию. Если же магнитное поле создается не постоянным магнитом, а электромагнитом, скользящие контакты все же остаются, но по ним протекает ток электромагнита, который обычно значительно меньше, чем ток в обмотке, и работа контактов облегчается.

Период переменного тока. В гл. 12 рассматриваются подробно устройство и работа современных генераторов переменного тока. Заметим только, что большинство современных генераторов делает 3000 оборотов в минуту (сокращенно об/мин). В минуте 60 с. Следовательно, генератор совершает 50 об/с.

Продолжительность одного оборота или периода составляет

В некоторых генераторах переменного тока, устанавливаемых, например, на самолетах и кораблях, продолжительность периода короче. Эти генераторы вращаются с частотой 400, 500 и 800 об/с.

Соответственно продолжительность одного периода составляет:

Частота переменного тока. Обычно каждый тип генератора рассчитан только на одну определенную частоту вращения. Для того чтобы узнать период переменного тока, получаемого от генератора, необходимо посмотреть технический паспорт генератора. На щитке, прикрепляемом к каждому генератору, также имеются для этого необходимые данные. Однако в паспорте и табличке на щитке указан не период, а частота переменного тока.

Частотой переменного тока называют число периодов изменения тока за одну секунду.

Частота переменного тока обыкновенно обозначается буквой f, период — буквой Т. Следовательно,

Для единицы частоты принято наименование Гц (герц).

Пример. Определить частоту переменного тока, период которого составляет одну тысячную секунды 0,001 с.

Очевидно, что частота

Для сокращения записи, подобно тому как 1000 м обозначается 1 км, 1000 В - 1 кВ, применяется аналогичная запись:

Применяются и более крупные единицы частоты:

Обозначение МГц читается: мегагерц (мега — миллион).

Низкая, высокая и промышленная частоты. Позже мы познакомимся с генераторами, которые могут давать переменный ток с частотой в несколько сотен мегагерц. Однако они устроены совершенно иначе, чем рассмотренный выше. В них производится преобразование постоянного тока или тока низкой частоты в переменный ток высокой частоты.

Для генераторов, работающих на электростанциях, в СССР установлена стандартом частота 50 Гц. Такова же частота тока и в обычной осветительной сети, а также в сетях заводов и фабрик. Поэтому частоту 50 Гц называют обычно промышленной частотой.