Номер 4, страница 63 - гдз по физике 11 класс учебник Жилко, Маркович

4. Из каких основных частей состоит индукционный генератор переменного тока? Объясните назначение каждой части генератора.

Индукционный генератор переменного тока — это электрическая машина, преобразующая механическую энергию в электрическую энергию переменного тока. Его работа основана на явлении электромагнитной индукции. Основными частями генератора являются статор и ротор.

Статор — это неподвижная часть генератора. Он состоит из корпуса и сердечника с пазами, в которые уложена обмотка (или несколько обмоток), называемая обмоткой статора или якорной обмоткой.

Назначение статора: В обмотке статора индуцируется (создается) переменная электродвижущая сила (ЭДС) и, как следствие, электрический ток. Сердечник, изготовленный из листовой электротехнической стали, служит для концентрации магнитного поля и уменьшения потерь на вихревые токи. В большинстве современных мощных генераторов именно статор является якорем (частью, где генерируется основной ток), так как отводить большую мощность от неподвижных обмоток конструктивно проще и надежнее.

Ротор — это вращающаяся часть генератора, расположенная внутри статора. Ротор приводится во вращение внешним механическим источником (например, турбиной). На роторе располагается обмотка возбуждения, которая при пропускании через нее постоянного тока создает магнитное поле. Эта обмотка фактически является электромагнитом.

Назначение ротора: Ротор создает вращающееся магнитное поле. При вращении ротора его магнитное поле пересекает витки обмотки статора, вызывая в них изменение магнитного потока. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея ($ \mathcal{E} = - \frac{d\Phi}{dt} $), это изменяющееся магнитное поле индуцирует в обмотке статора переменную ЭДС.

В состав генератора также входят:

Система возбуждения — это система, которая создает постоянный ток в обмотке ротора для генерации магнитного поля. Этот ток называется током возбуждения. Система может представлять собой отдельный небольшой генератор постоянного тока (возбудитель) или статическую систему на основе полупроводниковых выпрямителей.

Назначение системы возбуждения: Обеспечение ротора постоянным током для создания магнитного поля. Регулируя величину тока возбуждения, можно управлять величиной магнитного потока и, следовательно, регулировать выходное напряжение генератора.

Токосъемное устройство (контактные кольца и щетки) — этот узел обеспечивает электрическое соединение между неподвижными и вращающимися частями генератора. Он состоит из контактных колец, закрепленных на валу ротора, и неподвижных щеток, которые скользят по этим кольцам.

Назначение токосъемного устройства: В наиболее распространенной конструкции генератора (с вращающимся индуктором) этот узел служит для подвода постоянного тока от системы возбуждения к вращающейся обмотке ротора. В более простых моделях, где вращается якорь, а магнитное поле создается неподвижными магнитами, контактные кольца и щетки используются для отвода сгенерированного переменного тока во внешнюю цепь.

Ответ: Индукционный генератор переменного тока состоит из неподвижной части — статора (в обмотках которого индуцируется ток) и вращающейся части — ротора (который создает вращающееся магнитное поле). Для создания магнитного поля используется система возбуждения, подающая постоянный ток на обмотку ротора через токосъемное устройство (контактные кольца и щетки).