Maiņstrāvas iegūšana
Maiņstrāva tradicionālajā izpratnē ir strāva, kas iegūta no mainīga, harmoniski mainīga (sinusoidāla) sprieguma. Elektrostacijā tiek ģenerēts maiņspriegums, kas pastāvīgi atrodas katrā sienas kontaktligzdā.
Maiņstrāva tiek izmantota arī elektroenerģijas pārvadīšanai lielos attālumos, jo maiņspriegums ir viegli paaugstināms. izmantojot transformatoru, un tādējādi elektroenerģiju var pārvadīt no attāluma ar minimāliem zudumiem un pēc tam ar transformatora palīdzību samazināt atpakaļ līdz mājsaimniecības tīklam pieņemamai vērtībai.
Tiek ģenerēts maiņspriegums (un līdz ar to arī strāva). elektrostacijākur rūpniecisko ģeneratoru maiņstrāvas piedziņas darbina turbīnas, ko darbina augstspiediena tvaiks. Tvaiks tiek ražots no ūdens, ko spēcīgi uzkarsē kodolreakcijā vai fosilā kurināmā radītais siltums, atkarībā no spēkstacijas veida. Jebkurā gadījumā maiņstrāvas sprieguma un strāvas veidošanās cēlonis ir ģeneratora griešanās.
Lai atbildētu uz jautājumu, kā veidojas ģenerators maiņstrāva, pietiek apsvērt elementāru modeli, kas sastāv no stieples gabala un magnēta, vienlaikus atgādinot Lorenca spēks un elektromagnētiskās indukcijas likums... Pieņemsim, ka uz galda guļ 10 cm garš vads, un mūsu rokā ir spēcīgs neodīma magnēts, kura izmērs ir nedaudz mazāks par stiepli. Vada galos pievienojam jutīgu galvanometru vai skalas voltmetru.
Mēs pieliekam magnētu ar vienu no poliem tuvu stieplei, mazāk nekā 1 cm attālumā, un ātri uzvelkam magnētu uz stieples caur to no kreisās puses uz labo — mēs šķērsosim vadu ar magnēta magnētisko lauku. . Galvanometra adata pēkšņi novirzīsies noteiktā virzienā un pēc tam atgriezīsies sākotnējā stāvoklī.
Pagrieziet magnētu ar otru polu pret stiepli. Un atkal, virzot roku no kreisās puses uz labo, ātri šķērsojiet eksperimentālo vadu ar magnētisko lauku. Galvanometra adata strauji pagriezās otrā virzienā, pēc tam atgriezās sākotnējā stāvoklī. Tā vietā, lai apgrieztu magnētu, vispirms varat pārvietoties no kreisās puses uz labo un pēc tam no labās puses uz kreiso, ģenerētās strāvas virziena maiņas efekts būs tāds pats.
Eksperiments parādīja, ka, lai iegūtu mainīgu spriegumu, mums ir vai nu jāpārvieto magnēts pa vadu pa labi un pa kreisi, vai arī jāšķērso vads ar mainīgiem magnētiskajiem poliem. Ģeneratorā elektrostacijā (un visos tradicionālajos ģeneratoros) tiek piemērota otrā iespēja.
Ģeneratora darbības princips - mainīga elektromotora spēka (sprieguma) iegūšana
Maiņstrāvas sinusoidālais spriegums
Ģenerators spēkstacijā sastāv no rotora un statora.Rotējošās turbīnas mehāniskā enerģija tiek pārnesta uz rotoru. Rotora magnētiskais lauks ir koncentrēts uz tā polu daļām un tiek radīts vai nu ar tam piestiprinātiem pastāvīgiem magnētiem, vai ar nemainīgu sprieguma strāvu, kas plūst rotora vara tinumā.
Parasti statora tinumu veido trīs atsevišķi tinumi, kas izvietoti viens pret otru, kā rezultātā katrā no trim tinumiem ir mainīgs spriegums un strāva. Tādējādi katrs no trim statora tinumiem ir maiņstrāvas sprieguma avots, un momentānās vērtības no spriegumiem tiek nobīdīti fāzē viens ar otru par 120 grādiem. To sauc par trīsfāzu maiņstrāvu.
Trīsfāzu maiņstrāvas sprieguma un strāvas iegūšana
Ģeneratora ar diviem magnētiskiem poliem rotors, kas griežas pie 3000 apgr./min, nodrošina 50 katras statora tinuma fāzes krustojumus sekundē. Un tā kā starp magnētiskajiem poliem ir nulles punkts, tas ir, vieta, kur magnētiskā lauka indukcija ir nulle, tad ar katru pilnu rotora griešanos spolē inducētais spriegums iziet cauri nullei, pēc tam maina polaritāti. Tā rezultātā izejas spriegumam ir sinusoidāla forma un frekvence 50 Hz.
Kad maiņstrāvas sprieguma avots ir pievienots slodzei, ķēdē tiek ražota maiņstrāva. Statora spriegums un maksimālā pieļaujamā strāva ir lielāka, jo spēcīgāks ir rotora magnētiskais lauks, t.i. jo lielāka ir strāva, kas plūst rotora tinumos. Sinhronajos ģeneratoros ar ārēju ierosmi spriegumu un strāvu rotora tinumos rada tiristoru ierosmes sistēma vai ierosinātājs - neliels ģenerators uz galvenā ģeneratora vārpstas.
Skatīt arī:
Maiņstrāvas galvenie raksturlielumi (parametri).
Maiņstrāvas ģenerēšana un pārvade
Kā darbojas līdzstrāvas un maiņstrāvas ģeneratori?