Erhalten eines elektrischen Wechselstroms
Wechselstrom im herkömmlichen Sinne ist der Strom, der aus einer harmonisch variierenden (sinusförmigen) Wechselspannung gewonnen wird. Im Kraftwerk wird Wechselspannung erzeugt, die an jeder Wandsteckdose ständig anliegt.
Wechselstrom wird auch zur Stromübertragung über große Entfernungen verwendet, da sich die Wechselspannung leicht erhöhen lässt. mit einem Transformator, und so kann elektrische Energie mit minimalen Verlusten über eine Distanz übertragen und dann mit Hilfe eines Transformators wieder auf einen für ein Haushaltsnetz akzeptablen Wert reduziert werden.
Es wird eine Wechselspannung (und damit Strom) erzeugt im Kraftwerkwo industrielle Generator-Wechselstromantriebe von Turbinen angetrieben werden, die von Hochdruckdampf angetrieben werden. Der Dampf wird aus Wasser erzeugt, das je nach Kraftwerkstyp durch die Wärme einer Kernreaktion oder durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe stark erhitzt wird. In jedem Fall ist die Drehung der Lichtmaschine die Ursache für die Entstehung von Wechselspannung und Wechselstrom.
Um die Frage zu beantworten, wie der Generator entsteht WechselstromEs reicht aus, ein Elementarmodell zu betrachten, das aus einem Stück Draht und einem Magneten besteht, und sich gleichzeitig zu erinnern Lorentzkraft Und Gesetz der elektromagnetischen Induktion... Nehmen wir an, auf dem Tisch liegt ein 10 cm langer Draht und in unserer Hand befindet sich ein starker Neodym-Magnet, dessen Größe etwas kleiner ist als der Draht. An den Enden des Drahtes befestigen wir ein empfindliches Galvanometer oder ein Zeigervoltmeter.
Wir bringen den Magneten mit einem der Pole nahe an den Draht heran, in einem Abstand von weniger als 1 cm, und ziehen den Magneten schnell von links nach rechts auf den Draht hindurch – wir werden den Draht mit dem Magnetfeld des Magneten kreuzen . Die Nadel des Galvanometers wird plötzlich in eine bestimmte Richtung ausgelenkt und kehrt dann in ihre ursprüngliche Position zurück.
Drehen Sie den Magneten mit dem anderen Pol zum Draht. Bewegen Sie Ihre Hand erneut von links nach rechts und überqueren Sie schnell den experimentellen Draht mit einem Magnetfeld. Die Nadel des Galvanometers schwang scharf in die andere Richtung und kehrte dann in ihre ursprüngliche Position zurück. Anstatt den Magneten umzudrehen, können Sie sich zuerst von links nach rechts und dann von rechts nach links bewegen. Der Effekt der Änderung der Richtung des erzeugten Stroms ist der gleiche.
Das Experiment zeigte, dass wir, um eine Wechselspannung zu erhalten, entweder den Magneten über den Draht nach rechts und links bewegen müssen oder den Draht mit abwechselnden Magnetpolen kreuzen müssen. Im Generator im Kraftwerk (und bei allen herkömmlichen Lichtmaschinen) gilt die zweite Option.
Das Funktionsprinzip des Generators – Erzielung einer elektromotorischen Wechselkraft (Spannung)
Sinusförmige Wechselspannung
Ein Generator in einem Kraftwerk besteht aus einem Rotor und einem Stator.Die mechanische Energie der rotierenden Turbine wird auf den Rotor übertragen. Das Magnetfeld des Rotors konzentriert sich auf seine Polteile und wird entweder durch daran angebrachte Permanentmagnete oder durch einen in der Kupferwicklung des Rotors fließenden Konstantspannungsstrom erzeugt.
Normalerweise besteht die Statorwicklung aus drei separaten, zueinander angeordneten Wicklungen, wodurch in jeder der drei Wicklungen eine Wechselspannung und ein Wechselstrom entstehen. Somit ist jede der drei Statorwicklungen eine Quelle für Wechselspannung und deren Momentanwerte der Spannungen sind zueinander um 120 Grad phasenverschoben. Dies wird als dreiphasiger Wechselstrom bezeichnet.
Erhalten von dreiphasiger Wechselspannung und -strom
Der Rotor eines Generators mit zwei Magnetpolen, der sich mit 3000 U/min dreht, führt pro Sekunde zu 50 Durchgängen jeder Phase der Statorwicklung. Und da zwischen den Magnetpolen ein Nullpunkt liegt, also der Ort, an dem die Induktion des Magnetfeldes Null ist, geht bei jeder vollständigen Drehung des Rotors die in der Spule induzierte Spannung durch Null und ändert dann die Polarität. Infolgedessen hat die Ausgangsspannung sinusförmige Form und Frequenz 50 Hz.
Wenn eine Wechselspannungsquelle an eine Last angeschlossen wird, wird im Stromkreis ein Wechselstrom erzeugt. Die Spannung und der maximal zulässige Strom des Stators sind umso höher, je stärker das Magnetfeld des Rotors ist, d. h. desto größer ist der Strom, der in den Rotorwicklungen fließt. Bei Synchrongeneratoren mit Fremderregung werden Spannung und Strom in den Rotorwicklungen durch ein Thyristor-Erregersystem oder einen Erreger – einen kleinen Generator auf der Welle des Hauptgenerators – erzeugt.
Siehe auch:
Hauptmerkmale (Parameter) von Wechselstrom
Erzeugung und Übertragung von elektrischem Wechselstrom
Wie funktionieren Gleich- und Wechselstromgeneratoren?