जनरेटरच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत

जनरेटर म्हणजे मशीन यांत्रिक उर्जेचे विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतर करणे… जनरेटरच्या ऑपरेशनच्या तत्त्वावर आधारित आहे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनची घटना, जेव्हा चुंबकीय क्षेत्रात फिरणाऱ्या कंडक्टरमध्ये EMF प्रेरित होतो आणि त्याच्या चुंबकीय शक्तींना पार करतो. म्हणून, अशा कंडक्टरला आपण विद्युत उर्जेचा स्त्रोत मानू शकतो.

प्रेरित ईएमएफ मिळविण्याची पद्धत, ज्यामध्ये वायर चुंबकीय क्षेत्रात फिरते, वर किंवा खाली जाते, त्याच्या व्यावहारिक वापरासाठी खूप गैरसोयीचे आहे. म्हणून, जनरेटरमध्ये, रेक्टलिनियर नाही, परंतु वायरची फिरती हालचाल वापरली जाते.

कोणत्याही जनरेटरचे मुख्य भाग आहेत: चुंबकांची एक प्रणाली, किंवा अधिक वेळा इलेक्ट्रोमॅग्नेट्स, एक चुंबकीय क्षेत्र तयार करते आणि हे चुंबकीय क्षेत्र ओलांडणाऱ्या तारांची प्रणाली.

चला वक्र लूपच्या रूपात एक वायर घेऊ, ज्याला आपण पुढे फ्रेम (चित्र 1) म्हणू आणि ती चुंबकाच्या ध्रुवांनी तयार केलेल्या चुंबकीय क्षेत्रात ठेवू. जर अशा फ्रेमला 00 अक्षांभोवती एक घूर्णन गती दिली गेली, तर ध्रुवांसमोरील त्याच्या बाजू चुंबकीय क्षेत्र रेषा ओलांडतील आणि त्यांच्यामध्ये एक EMF प्रेरित होईल.

तांदूळ. 1. चुंबकीय क्षेत्रात फिरणाऱ्या बेल-आकाराच्या कंडक्टर (फ्रेम) मध्ये EMF इंडक्शन

मऊ तारांचा वापर करून फ्रेमला लाइट बल्ब जोडून, ​​अशा प्रकारे आपण सर्किट बंद करू आणि प्रकाश उजळेल. फ्रेम चुंबकीय क्षेत्रात फिरत असताना प्रकाश बल्ब जळत राहील. असे उपकरण सर्वात सोपा जनरेटर आहे, जे फ्रेमच्या रोटेशनवर खर्च केलेली यांत्रिक ऊर्जा विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतरित करते.

अशा साध्या जनरेटरमध्ये एक लक्षणीय कमतरता आहे. थोड्या कालावधीनंतर, बल्बला फिरणाऱ्या फ्रेमला जोडणाऱ्या मऊ तारा वळतात आणि तुटतात. सर्किटमध्ये असे व्यत्यय टाळण्यासाठी, फ्रेमचे टोक (चित्र 2) दोन तांब्याच्या रिंग 1 आणि 2 ला जोडलेले आहेत, जे फ्रेमसह एकत्र फिरतात.

या रिंगांना स्लिप रिंग म्हणतात. विद्युत प्रवाह स्लिप रिंग्समधून बाहेरील सर्किटकडे (बल्बकडे) वळवला जातो लवचिक प्लेट्स 3 आणि 4 रिंग्सला लागून. या प्लेट्सला ब्रश म्हणतात.

तांदूळ. 2. चुंबकीय क्षेत्रामध्ये फिरणाऱ्या फ्रेमच्या A आणि B तारांमधील प्रेरित EMF (आणि करंट) ची दिशा: 1 आणि 2 — स्लिप रिंग, 3 आणि 4 — ब्रशेस.

बाह्य सर्किटमध्ये फिरणाऱ्या फ्रेमच्या अशा कनेक्शनसह, कनेक्टिंग वायरचे कनेक्शन डिस्कनेक्ट होणार नाही आणि जनरेटर सामान्यपणे कार्य करेल.

आता फ्रेम लीड्समध्ये प्रेरित EMF ची दिशा, किंवा, जी समान आहे, बाह्य सर्किट बंद असलेल्या फ्रेममध्ये प्रेरित विद्युत् प्रवाहाची दिशा विचारात घेऊ या.

फ्रेमच्या रोटेशनच्या दिशेने, जे अंजीर मध्ये दर्शविले आहे. 2, डाव्या कंडक्टर AA मध्ये, EMF रेखांकनाच्या विमानातून आमच्याकडून एका दिशेने प्रेरित केले जाईल आणि उजव्या स्फोटक मध्ये - आमच्यावर ड्रॉइंगच्या विमानामुळे.

फ्रेम वायरचे दोन भाग एकमेकांशी मालिकेत जोडलेले असल्याने, त्यातील प्रेरित EMF वाढेल आणि ब्रश 4 वर जनरेटरचा सकारात्मक ध्रुव आणि ब्रश 3 चा नकारात्मक ध्रुव असेल.

फ्रेम पूर्णपणे फिरत असताना प्रेरित EMF मधील बदल शोधूया. जर घड्याळाच्या दिशेने फ्रेम अंजीर मध्ये दर्शविलेल्या स्थितीपासून 90° फिरवली असेल. 2, मग त्या क्षणी त्याच्या कंडक्टरचे अर्धे भाग चुंबकीय क्षेत्र रेषांच्या बाजूने फिरतील आणि त्यातील EMF चे प्रेरण थांबेल.

फ्रेम आणखी 90 ° ने फिरवल्यास फ्रेमच्या तारा पुन्हा चुंबकीय क्षेत्राच्या बलाच्या रेषा ओलांडतील (चित्र 3), परंतु वायर AA शक्तीच्या रेषांच्या संदर्भात फिरेल. तळापासून वर नाही, तर वरपासून खालपर्यंत, तर त्याउलट वायर बीबी, ती तळापासून वर सरकत, बलाच्या रेषा ओलांडेल.

तांदूळ. 3. प्रेरित ईची दिशा बदलणे. इ. s. (आणि वर्तमान) अंजीर मध्ये दर्शविलेल्या स्थितीच्या संदर्भात फ्रेम 180 ° फिरवली जाते तेव्हा. 2.

फ्रेमच्या नवीन स्थितीसह, AL आणि BB मधील प्रेरित emf ची दिशा उलट दिशेने बदलेल. या प्रकरणातील प्रत्येक तार ज्या दिशेने चुंबकीय क्षेत्र रेषा ओलांडतात ती दिशा बदलली आहे या वस्तुस्थितीवरून हे घडते. परिणामी, जनरेटर ब्रशची ध्रुवीयता देखील बदलेल: ब्रश 3 आता सकारात्मक होईल, आणि ब्रश 4 नकारात्मक होईल.

फ्रेमला पुढे वळवताना, आपल्याकडे पुन्हा चुंबकीय शक्तीच्या रेषांसह AA आणि BB तारांची हालचाल होईल आणि भविष्यात - सुरुवातीपासून सर्व प्रक्रियांची पुनरावृत्ती होईल.

अशाप्रकारे, फ्रेमच्या एका संपूर्ण रोटेशन दरम्यान, प्रेरित EMF त्याची दिशा दोनदा बदलते आणि त्याच वेळी त्याचे मूल्य देखील दोनदा त्याच्या सर्वोच्च मूल्यापर्यंत पोहोचते (जेव्हा फ्रेमच्या तारा खांबाच्या खाली जातात) आणि दोनदा शून्याच्या समान असतात. (चुंबकीय क्षेत्र रेषांसह तारांच्या हालचालीच्या क्षणांमध्ये).

हे अगदी स्पष्ट आहे की दिशा आणि परिमाण बदलणारा EMF बंद बाह्य सर्किटमध्ये दिशा आणि परिमाण बदलणारा विद्युत प्रवाह निर्माण करेल.

तर, उदाहरणार्थ, जर लाइट बल्ब या सर्वात सोप्या जनरेटरच्या टर्मिनलशी जोडलेला असेल, तर फ्रेमच्या फिरण्याच्या पहिल्या सहामाहीत, बल्बमधून विद्युत प्रवाह एका दिशेने जाईल आणि दुसऱ्या सहामाहीत वळा, दुसऱ्यामध्ये.

तांदूळ. 4. फ्रेमच्या एका क्रांतीसाठी प्रेरित विद्युत् प्रवाहाच्या बदलाचा वक्र

अंजीर मध्ये वक्र. 1 फ्रेम 360 ° फिरवली जाते तेव्हा वर्तमान बदलाच्या स्वरूपाची कल्पना देते, म्हणजेच एका संपूर्ण क्रांतीमध्ये. 4. विद्युत प्रवाह प्रेरित केला जातो, जो परिमाण आणि दिशेने सतत बदलत असतो पर्यायी प्रवाह.