Генерирование электрической энергии. Трансформаторы. (11 класс)

Генерирование
электрической энергии
Электрический ток вырабатывается в генераторах — устройствах, преобразующих энергию того или иного вида в электрическую энергию.
Генераторы

Генератор переменного тока
Электромеханические индукционные генераторы переменного тока- устройства, преобразующие механическую энергию в электрическую.
Их действие основано на явлении электромагнитной индукции.

Модель генератора переменного тока
Вращающаяся проволочная рамка является ротором. Магнитное поле
создает неподвижный постоянный магнит.

Генератор переменного тока
Основные части генератора:
электромагнит или постоянный магнит, создающий магнитное поле,
обмотка, в которой индуцируется переменная ЭДС.
Для получения большого магнитного потока в генераторах
применяют специальную магнитную систему, состоящую из
двух сердечников, изготовленных из электротехнической
стали. Обмотки, создающие магнитное поле,
размещены в пазах одного из сердечников, а обмотки, в
которых индуцируется ЭДС, — в пазах другого.
Один из сердечников вместе с обмоткой вращается вокруг горизонтальной или вертикальной оси- называется ротором.
Неподвижный сердечник с обмоткой называют статором.

Генератор переменного тока

Генератор переменного тока
В больших промышленных генераторах вращается электромагнит, являющийся ротором, а обмотки, в которых наводится ЭДС, уложены в пазах статора и остаются неподвижными.
Скользящие контакты- подводят ток к ротору или отводят его из обмотки ротора во внешнюю цепь. Ротор снабжается контактными кольцами, присоединенными к концам его обмотки.
Неподвижные пластины — щетки — прижаты к кольцам и осуществляют связь обмотки ротора с внешней цепью.

История изобретения
Системы производящие переменный ток были известны в простых видах со времён открытия магнитной индукции электрического тока. Ранние машины были разработаны Майклом Фарадеем и Ипполитом Пикси.

Большой двухфазный генератор переменного тока был построен британским электриком Джеймсом Эдвардом Генри Гордоном в 1882 году.
Лорд Кельвин и Себастьян Ферранти также разработали ранний альтернатор, производивший частоты между 100 и 300 герц.

В 1891 году Никола Тесла запатентовал практический «высокочастотный» альтернатор (который действовал на частоте около 15000 герц).

Решение задач
1.Сколько витков должна иметь вторичная обмотка трансформатора, чтобы повысить напряжение с 220 до 11000В, если в первичной обмотке 20 витков? Каков коэффициент трансформации?
2. Под каким напряжением находится первичная обмотка трансформатора, имеющая 1000 витков, если во вторичной обмотке 3500 витков и напряжение 105В?
3. Мощность, потребляемая трансформатором, 90 Вт. Определите силу тока во вторичной обмотке, если напряжение на зажимах вторичной обмотки 12 В и КПД трансформатора 75%.
4. Первичная обмотка понижающего трансформатора включена в сеть напряжением 220 В. Напряжение на зажимах вторичной обмотки 20В, ее сопротивление 1 Ом, сила тока 2А. Определите коэффициент трансформации и КПД трансформатора.