Генератор

Переменный ток.

Производство, передача и потребление электрической энергии

Генератор

Необходимость производства электроэнергии объясняется более дешёвым и простым способом её передачи к потребителю. Поэтому запасы механической и внутренней энергии преобразуются в электрическую на гидро-, тепло-, атомных, приливных, солнечный и ветровых электростанциях.

Генератор – устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую.

В нашей стране в генераторах электростанций получают переменный ток частотой 50 Гц, меняющийся по гармоническому закону. Принцип получения ЭДС, меняющейся по гармоническому закону, прост. Рамка площадью S из N витков равномерно вращается с угловой скоростью ω в однородном магнитном поле с индукцией B (или рамка покоится, а вращается поле). Тогда:

где ε _m=NBSω – амплитуда ЭДС.

Вращающуюся часть генератора называют ротором, неподвижную – статором. В генераторах электростанций вращается источник магнитного поля – электромагнит, так как на него подаётся напряжение меньше вырабатываемого. Это позволяет избегать больших потерь при работе щёток – скользящих контактов, соединяющих вращающуюся цепь с неподвижной. Катушка, в которой индуцируется ЭДС, остается неподвижной. Чтобы понизить частоту вращения ротора, электромагнит имеет несколько пар полюсов.

Произведённая электроэнергия широко используется. В лампах накаливания, в спиралях нагревательных приборов она преобразуется во внутреннюю энергию. В электродвигателях транспорта, заводов, бытовых приборов – в механическую энергию. За счёт электроэнергии идут многие процессы: получение чистых металлов, плавка, сварка. На электроэнергии работают телевидение, радио- и сотовая связь, компьютерные сети.

Произведённую электроэнергию необходимо передать потребителю. При этом следует минимизировать потери. Согласно закону Джоуля–Ленца, тепловые потери пропорциональны квадрату силы тока. Значит, силу тока в передающих проводах следует уменьшить. Тогда для передачи необходимой мощности напряжение нужно увеличить. Напряжение, вырабатываемое генераторами электростанций, – десятки киловольт. Для передачи эффективным будет напряжение в несколько сотен киловольт.