At opnå en elektrisk vekselstrøm
Vekselstrøm, i traditionel forstand, er den strøm, der opnås fra en veksel, harmonisk varierende (sinusformet) spænding. Vekselspænding genereres i kraftværket og er konstant til stede i alle stikkontakter på væggen.
Vekselstrøm bruges også til at overføre elektricitet over lange afstande, fordi vekselspændingen let øges. ved hjælp af en transformer, og dermed kan elektrisk energi overføres over en afstand med minimale tab og derefter reduceres tilbage ved hjælp af en transformer til en værdi, der er acceptabel for et husstandsnetværk.
Der genereres en vekselspænding (og derfor strøm). i kraftværkethvor industriel generator AC-drev drives af turbiner drevet af højtryksdamp. Dampen produceres af vand, der opvarmes kraftigt af den varme, der genereres ved en atomreaktion eller ved afbrænding af fossile brændstoffer, afhængigt af typen af kraftværk. Under alle omstændigheder er vekselstrømsgeneratorens rotation årsagen til dannelsen af vekselspænding og strøm.
For at besvare spørgsmålet om, hvordan generatoren er dannet vekselstrøm, er det nok at overveje en elementær model bestående af et stykke ledning og en magnet, der husker på samme tid Lorentz kraft og lov om elektromagnetisk induktion... Lad os sige, at der ligger en 10 cm lang ledning på bordet, og i vores hånd er der en kraftig neodymmagnet, hvis størrelse er lidt mindre end ledningen. Vi fastgør et følsomt galvanometer eller urskivevoltmeter til enderne af ledningen.
Vi bringer magneten med en af polerne tæt på ledningen, i en afstand på mindre end 1 cm, og trækker hurtigt magneten ind på ledningen gennem den fra venstre mod højre - vi krydser ledningen med magnetens magnetfelt . Galvanometerets nål vil pludselig bøje sig i en bestemt retning og derefter vende tilbage til sin oprindelige position.
Drej magneten med den anden pol mod ledningen. Og igen, flyt hånden fra venstre mod højre, kryds hurtigt den eksperimentelle ledning med et magnetfelt. Galvanometerets nål svingede skarpt i den anden retning og vendte derefter tilbage til sin oprindelige position. I stedet for at vende magneten, kan du først bevæge dig fra venstre mod højre, og derefter fra højre til venstre, vil effekten af at ændre retningen af den genererede strøm være den samme.
Forsøget viste, at for at opnå en vekselspænding skal vi enten flytte magneten hen over ledningen til højre og venstre, eller krydse ledningen med vekslende magnetiske poler. I generatoren i kraftværket (og i alle traditionelle generatorer) gælder den anden mulighed.
Princippet om drift af generatoren - opnåelse af vekslende elektromotorisk kraft (spænding)
AC sinusformet spænding
En generator i et kraftværk består af en rotor og en stator.Den roterende turbines mekaniske energi overføres til rotoren. Rotorens magnetfelt er koncentreret om dens poldele og skabes enten af permanente magneter fastgjort til den eller af en konstant spændingsstrøm, der flyder i rotorens kobbervikling.
Normalt består statorviklingen af tre separate viklinger arrangeret i forhold til hinanden, hvilket resulterer i en vekselspænding og strøm i hver af de tre viklinger, således er hver af de tre statorviklinger en kilde til vekselspænding, og de øjeblikkelige værdier af spændingerne forskydes i fase med hinanden med 120 grader. Dette kaldes trefaset vekselstrøm.
Opnåelse af trefaset AC spænding og strøm
Rotoren på en generator med to magnetiske poler, der roterer med 3000 rpm, giver 50 krydsninger af hver fase af statorviklingen pr. sekund. Og da der er et nulpunkt mellem de magnetiske poler, det vil sige det sted, hvor induktionen af magnetfeltet er nul, så med hver fuldstændig rotation af rotoren, passerer den inducerede spænding i spolen gennem nul og ændrer derefter polaritet. Som et resultat har udgangsspændingen sinusformet form og frekvens 50 Hz.
Når en vekselspændingskilde er forbundet til en belastning, produceres en vekselstrøm i kredsløbet. Spændingen og den maksimalt tilladte strøm af statoren er jo højere, jo stærkere er rotorens magnetfelt, dvs. jo større strøm løber der i rotorviklingerne. I synkrone generatorer med ekstern excitation skabes spændingen og strømmen i rotorviklingerne af et tyristor excitationssystem eller en exciter - en lille generator på hovedgeneratorens aksel.
Se også:
Hovedkarakteristika (parametre) af vekselstrøm
Generering og transmission af elektrisk vekselstrøm
Hvordan fungerer DC- og AC-generatorer?