Генератор Ван-де-Граафа

Генератор Ван-де-Граафа. 

 Ван-де-Грааф предложил использовать свойства фарадеева цилиндра для получения очень высоких напряжений. Принцип действия его генератора показан на рисунке. Бесконечная лента 1 из какого-нибудь изолирующего материала, например шелка, движется при помощи мотора на двух роликах и одним своим концом заходит внутрь полого, изолированного от Земли металлического шара 2. Вне шара лента при помощи кисточки 3 заряжается каким-либо источником, например батареей или электрической машиной 4, до напряжения 30-50 кВ относительно Земли, если второй полюс батареи или машины заземлен. Внутри шара 2 заряженные участки ленты касаются кисточки 5 и полностью отдают шару свой заряд, который сейчас же перераспределяется по внешней поверхности шара. Благодаря этому ничто не препятствует непрерывному переносу заряда на шар. Напряжение между шаром 2 и Землей непрерывно увеличивается. Таким образом, можно получить напряжение в несколько миллионов вольт. Подобные машины применяли в опытах по расщеплению атомных ядер. 

Индукционный  генератор.

 В современной  технике применяются почти исключительно  индукционные генераторы, то есть  машины, в которых э.д.с. возникает  в результате процесса электромагнитной  индукции. Основная схема устройства  такого генератора, на которой видны все принципиально важные его детали, показан на рисунке. Между полюсами сильного магнита 1, т.е. в магнитном поле, вращается проволочная рамка 2, концы которой припаяны к кольцам 3 и 4, вращающимся вместе с рамкой; к этим кольцам прижимаются пружинящие пластинки 5 и 6 (так называемые щетки), от которых идут провода к внешней цепи. При вращении рамки в магнитном пронизывающий её магнитный ток всё время изменяется и, следовательно, в рамке возникает индуцированная э.д.с. Таким образом, процесс, происходящий во всех промышленных генераторах тока, это – повторение в гигантских масштабах основного индукционного опыта Фарадея. 

Генератор постоянного тока.

Генераторы  постоянного тока представляют собой  обычные индукционные генераторы, снабженные особым приспособление – так называемым коллектором, - дающим  возможность превратить переменное напряжение на зажимах (щетках) машины в постоянное. Схема простейшей модели генератора постоянного тока с коллектором состоит из концов якоря (обмотки) соединены не с отдельными кольцами, а с двумя полукольцами 1, разделенными изолирующим материалом и надетыми на общий цилиндр, который вращается на одной оси с рамкой 2. К вращающимся полукольцам прижимаются пружинящие контакты (щетки) 3, с помощью которых индукционный ток отводится во внешнюю сеть. При каждом полуобороте рамки концы ее, припаянные к полукольцам, переходят с одной щетки на другую. Но направление индукционного тока в рамке, тоже меняется при каждом полуобороте рамки. Поэтому, если переключения в коллекторе происходят в те же моменты времени, когда меняется направление тока в рамке, то одна из щеток всегда будет являться положительным полюсом генератора, а другая – отрицательным, т. е. во внешней цепи будет идти ток, не меняющий своего направления. 

Генератор трёхфазного тока. 

Почти все генераторы, установленные на наших электростанциях, являются генераторами трёхфазного тока. По существу каждый такой генератор представляет собой соединение в одной машине трех генераторов переменного тока, сконструированных таким образом, что индуцированные в них э. д. с. сдвинуты друг относительно друга на одну треть периода. В каждой катушке индуцируется переменная э. д. с. одной и той же частоты, но моменты прохождения этих э. д. с. через нуль (или через максимум) в каждой из катушек окажутся сдвинутыми на 1/3 периода друг относительно друга, ибо индуктор проходит мимо каждой катушки на 1/3 периода позже, чем мимо предыдущей. Каждая обмотка трёхфазного генератора является  самостоятельным генератором тока и источником электрической энергии. Присоединив провода к концам каждой из них, как это показано на рисунке, мы получили бы питать энергией те или иные приемники, например электрические лампы. В этом случае для передачи всей энергии, которую поглощают все приемники, требовалось бы шесть проводов. Можно, однако, так соединить между собой обмотки генератора трехфазного тока, чтобы обойтись четырьмя и даже тремя проводами, т.е. значительно сэкономить проводку.

Генератор электрического тока. 

       Для поддержания в цепи проводников непрерывного тока необходимо, чтобы в этой цепи работало какое-то устройство, в котором все время происходят процессы, осуществляющие разделение электрических зарядов и тем самым поддерживающие напряжение в сети. Это устройство называют источником или генератором электрического тока.

       В 70-х годах прошлого века были в основном  разработаны конструкции генераторов электрического тока. Это дало возможность преобразовать тепловую энергию паровых машин или энергию падающей воды в электрическую энергию в масштабах, ранее неслыханных. Однако возможность получения электрической энергии в больших количествах сразу же поставила перед техникой другую очень важную и принципиально совершенно новую задачу, именно задачу транспортирования энергии, передачи ее из одного места в другое. До изобретения электрических генераторов эта задача не возникала, потому что она была совершенно неразрешимой. В самом деле, если мы имеем, водяной или ветряной двигатель или паровую машину, то мы можем передать его механическую энергию только станку, находящемуся в непосредственной близости от двигателя. Эта передача с помощью валов, зубчатых колес, ременных трансмиссий и т. п. сравнительно легко осуществляется на расстояние до нескольких десятков или, в крайнем случае, сотен метров, но нельзя представить себе, чтобы с помощью таких устройств можно было передавать энергию на расстояние нескольких километров или десятков километров.  
 
 
 
 
 

Энергию же электрического можно передавать по проводам на расстояние до нескольких тысяч километров. Поэтому, как только были созданы первые удовлетворительные модели электрических генераторов, перед техникой возникла проблема централизованного производства энергии и ее передачи по проводам на большое расстояние.  и, следовательно, в рамке возникает индуцированная э.д.с. Таким образом, процесс, происходящий во всех