Obținerea unui curent electric alternativ
Curentul alternativ, în sensul tradițional, este curentul obținut dintr-o tensiune alternativă, variabilă armonic (sinusoidală). Tensiunea alternativă este generată în centrală și este prezentă constant în fiecare priză de pe perete.
Curentul alternativ este, de asemenea, utilizat pentru a transmite energie electrică pe distanțe lungi, deoarece tensiunea alternativă este ușor de crescut. folosind un transformator, și astfel energia electrică poate fi transmisă pe o distanță cu pierderi minime și apoi redusă înapoi cu ajutorul unui transformator la o valoare acceptabilă pentru o rețea casnică.
Este generată o tensiune alternativă (și, prin urmare, curent). în centrala electricăunde convertizoarele de curent alternativ ale generatoarelor industriale sunt antrenate de turbine acționate de abur de înaltă presiune. Aburul este produs din apă care este încălzită puternic de căldura generată de o reacție nucleară sau de arderea combustibililor fosili, în funcție de tipul de centrală. În orice caz, rotația alternatorului este cauza formării tensiunii și curentului alternativ.
Pentru a răspunde la întrebarea cum este format generatorul curent alternativ, este suficient să luăm în considerare un model elementar format dintr-o bucată de sârmă și un magnet, amintind în același timp forța Lorentz și legea inducției electromagnetice... Să spunem că pe masă se află un fir de 10 cm lungime, iar în mâna noastră există un magnet puternic de neodim, a cărui dimensiune este puțin mai mică decât firul. Atașăm un galvanometru sensibil sau un voltmetru cu cadran la capetele firului.
Aducem magnetul cu unul dintre poli aproape de fir, la o distanta mai mica de 1 cm, si tragem rapid magnetul pe fir prin el de la stanga la dreapta - vom traversa firul cu campul magnetic al magnetului . Acul galvanometrului se va devia brusc într-o anumită direcție, apoi se va întoarce în poziția inițială.
Rotiți magnetul cu celălalt pol spre fir. Și din nou, mișcând mâna de la stânga la dreapta, traversați rapid firul experimental cu un câmp magnetic. Acul galvanometrului s-a balansat brusc în cealaltă direcție, apoi a revenit în poziția inițială. În loc să inversați magnetul, vă puteți deplasa mai întâi de la stânga la dreapta, iar apoi de la dreapta la stânga, efectul schimbării direcției curentului generat va fi același.
Experimentul a arătat că, pentru a obține o tensiune alternativă, trebuie fie să mișcăm magnetul peste fir spre dreapta și spre stânga, fie să traversăm firul cu poli magnetici alternativi. În generator în centrala electrică (și în toate alternatoarele tradiționale) se aplică a doua opțiune.
Principiul de funcționare al generatorului - obținerea forței electromotoare alternative (tensiune)
Tensiune AC sinusoidală
Un alternator dintr-o centrală electrică este format dintr-un rotor și un stator.Energia mecanică a turbinei rotative este transmisă rotorului. Câmpul magnetic al rotorului este concentrat pe părțile sale polare și este creat fie de magneți permanenți atașați la acesta, fie de un curent de tensiune constantă care circulă în înfășurarea de cupru a rotorului.
In mod normal, infasurarea statorului este formata din trei infasurari separate dispuse una in raport cu cealalta, rezultand o tensiune si un curent alternativ in fiecare dintre cele trei infasurari.Astfel, fiecare dintre cele trei infasurari statorice este o sursa de tensiune alternativa, iar valorile instantanee dintre tensiuni sunt decalate în fază între ele cu 120 de grade. Acesta se numește curent alternativ trifazat.
Obținerea tensiunii trifazate și a curentului alternativ
Rotorul unui generator cu doi poli magnetici, care se rotește la 3000 rpm, dă 50 de treceri ale fiecărei faze a înfășurării statorului pe secundă. Și întrucât există un punct zero între polii magnetici, adică locul în care inducerea câmpului magnetic este zero, atunci cu fiecare rotație completă a rotorului, tensiunea indusă în bobină trece prin zero, apoi își schimbă polaritatea. Ca urmare, tensiunea de ieșire are formă sinusoidală si frecventa 50 Hz.
Când o sursă de tensiune alternativă este conectată la o sarcină, în circuit este produs un curent alternativ. Tensiunea și curentul maxim admisibil al statorului sunt cu atât mai mari, cu atât câmpul magnetic al rotorului este mai puternic, adică. cu atât este mai mare curentul care circulă în înfăşurările rotorului. În generatoarele sincrone cu excitație externă, tensiunea și curentul din înfășurările rotorului sunt create de un sistem de excitare a tiristoarelor sau de un excitator - un mic generator pe arborele generatorului principal.
Vezi si:
Principalele caracteristici (parametri) curentului alternativ
Generarea și transmiterea curentului electric alternativ
Cum funcționează generatoarele DC și AC?