>

Учитель физики Шпаковская О.Ю. Генерирование электрической энергии

План урока.

Дисциплина: Электротехника и электроника.

Тема: Генераторы постоянного тока.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: лекция

Метод обучения: объяснительно-иллюстративный

Цели урока:

Обучающая: сформировать у учащихся понятие о назначении ГПТ, его устройстве и способах включения.

Задачи:

Рассказать о назначении ГПТ;

Рассмотреть устройство ГПТ;

Ознакомить схемами включения ГПТ;

Развивающая цель: развить практико-ориентированное мышление.

Задачи:

Развить способность видеть взаимосвязь законов, явлений электротехники и применение их на практике;

Развить способность сравнивать и анализировать.

Воспитательная цель: воспитывать положительное отношение к знаниям.

Задачи: воспитывать умение видеть результаты своего труда и оценивать их.

Наглядность на уроке:

Макет машины постоянного тока.

Плакат МПТ;

Видеоролик;

Электронный образовательный ресурс.

Ход урока:

1. Организационный момент:

Приветствие

Проверка присутствующих

Организация внимания.

2. Целеполагание и мотивация:

Постановка цели перед учащимися

Ознакомление студентов планом урока

Формирование установок на восприятие и осмысление учебной информации.

3. Актуализация ранее усвоенных знаний:

Вопросы:

Какая электическая машина называется генератором?

На каком явлении основан принцип действия генераторов?

Какое электротехническое устройство называется электромагнитом и для чего оно предназначено?

От чего зависит величина ЭДС, наводимой в рамке?

Какое напряжение снимается со щеток?

4. Формирование новых понятий.

Основные узлы ГПТ, их назначение, конструктивные особенности.Материалы для их изготовления.

Схемы включения ГПТ. Характеристики ГПТ при различных схемах включения. Самовозбуждение ГПТ.




Генераторы с независимым возбуждением.
Характеристики генераторов

Магнитное поле генератора с независимым возбуждением создается током, подаваемым от постороннего источника энергии в обмотку возбуждения полюсов.
Магнитное поле генераторов с независимым возбуждением может создаваться
от постоянных магнитов.


Внешняя характеристика генератора


Генераторы с самовозбуждением.
Принцип самовозбуждения генератора
с параллельным возбуждением

Недостатком генератора с независимым возбуждением является необходимость иметь отдельный источник питания. Но при определенных условиях обмотку возбуждения можно питать током якоря генератора.
Самовозбуждающиеся генераторы имеют одну из трех схем: с параллельным, последовательным и смешанным возбуждением. На рис. 10 изображен генератор с параллельным возбуждением.

Обмотка возбуждения подключена параллельно якорной обмотке. В цепь возбуждения включен реостат R в . Генератор работает в режиме холостого хода.
Чтобы генератор самовозбудился, необходимо выполнение определенных условий.
Первым из этих условий является наличие остаточного магнитного потока между полюсами. При вращении якоря остаточный магнитный поток индуцирует в якорной обмотке небольшую остаточную ЭДС.


5. Закрепление полученных знаний:

Заклеить рисунок МПТ в тетрадь и записать названия основных узлов согласно нумерации на рисунке.

Какие способы возбуждения ГПТ Вы знаете?

Каково назначение коллектора?

6. Подведение итогов урока.

Что нового узнали на уроке?

Что для вас было наиболее сложным?

Чему научились?

Выставление оценок.

Задание на дом.

Электромагнитное поле

УРОК 8/20

Тема. Переменный ток. Генератор переменного тока

Цель урока: сформировать у учащихся представление о переменный ток и способы его получения.

Тип урока: комбинированный урок.

ПЛАН УРОКА

ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

На производстве и в быту гораздо чаще используют переменный ток, чем постоянный.

Ø Переменным током называют электрический ток, который периодически изменяется по величине и направлению.

Переменный ток получают при помощи генераторов переменного тока с использованием явления электромагнитной индукции. Представим проводник в виде рамки площадью S , которая равномерно вращается с угловой скоростью ω в однородном магнитном поле (магнитная индукция перпендикулярна к оси вращения рамки). Магнитный поток через рамку Ф = ВScosα , где α - угол между вектором нормали к площади рамки и линиями магнитной индукции.

Если начать отсчет времени в момент, когда вектор направленный вдоль линий магнитной индукции, то начальное значение угла α равен нулю, а зависимость угла от времени имеет вид: α = ωt , поэтому Ф = BScosωt .

Изменение магнитного потока приводит к возникновению в рамке ЭДС индукции . Согласно закону электромагнитной индукции Скорость изменения магнитного потока Δ Ф/Δ t с точки зрения математики является производной функции Ф(t ), поэтому

Таким образом, рассматриваемая рамка является источником ЭДС, выполняет гармонические колебания с амплитудой Если рамка состоит из N витков, то амплитуда ЭДС увеличивается в N раз:

Чтобы воспользоваться полученной ЭДС, можно прикрепить подвижные концы рамки до неподвижных контактов внешнего электрического круга. Можно, например, обеспечить, чтобы металлическое кольцо от каждого из концов рамки скользило по своему упругому контакту (щетке). Тогда щетки можно рассматривать, как полюсы источников тока.

Если присоединить к этим полюсам резистор сопротивлением R , напряжение на резисторе будет совпадать с ЭДС в рамке: а сила тока в резисторе будет:

Амплитуда силы тока в этом выражении Период переменного тока, а его частота

ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА

ЧТО МЫ УЗНАЛИ НА УРОКЕ

· Переменным током называют электрический ток, который периодически изменяется по величине и направлению.

· Генератор переменного тока является электромеханическим устройством, которое преобразует механическую энергию в электрическую энергию переменного тока.

Рів1 № 9.2; 9.11; 9.12; 9.13.

Рів2 № 9.24; 9.25; 9.26, 9.27.

Рів3 № 9.31, 9.32; 9.33; 9.34.

Цели урока:

Обучающие:

  1. Показать преимущества электрической энергии перед другими видами энергии.
  2. Дать понятие о принципиальном устройстве генератора переменного тока.
  3. Осветить экологические проблемы, связанные с выработкой электроэнергии.

Развивающая: Развитие логического мышления, профессиональной лексики.

Воспитывающая : Воспитывать самосознание и настойчивость в овладении профессией.

Оборудование:

  • компьютер,
  • проектор,
  • источники тока – батарея карманного фонарика,
  • фотоэлемент,
  • модель генератора постоянного тока,
  • DVD - диск «Виртуальная школа Кирилла и Мефодия»,
  • проверочный тест.

Тип урока: комбинированный, время проведения 40 минут.

Основные этапы урока:
  1. Организационный момент (2 мин.)
  2. Актуализация опорных знаний (3-5 мин.)
  3. Изучение нового материала (15 мин.)
  4. Закрепление новой темы (5 мин.)
  5. Проверка знаний (10 мин.)
  6. Подведение итогов. (3 мин.)

Ход урока
  1. Организационный момент - приветствие, настрой деятельности на успех.(1 Слайд)

Здравствуйте ребята, сегодня тема нашего урока «Генерирование электрической энергии. Генератор переменного тока».

Эта тема созвучна с вашей профессией, вы будите изучать ее на уроках спецтехнологии, электротехники, на классном часе «Вы будущие энергетики» мы встречались со специалистами Сургутских ГРЭС, вы успешно прошли производственную практику, и многое уже знаете. Поэтому я рассчитываю на вашу помощь, заинтересованность. Надеюсь, что сегодня вы узнаете много нового и полезного.

  1. Актуализация опорных знаний – фронтальная беседа со студентами.

Прежде чем мы будем говорить о производстве электрического тока, давайте вспомним:

Вопрос : Что называют электрическим током?

Ответ: Электрическим током называется упорядоченное движение заряженных частиц.

Вопрос : Какие вам известны источники тока?

Ответ: Аккумуляторы, батарейки и т. д.

У меня на столе всем известные источники тока: батарейка, фотоэлемент, модель индукционного генератора. Область применения каждого из перечисленных видов определяется их характеристиками. Давайте выясним, какие у них достоинства и недостатки и можно ли их применять повсеместно?

Химические источники тока: гальванические элементы; батареи аккумуляторов; ртутная батарейка, используемая в часах, калькуляторах и слуховых аппаратах, дает 1,4В; традиционная батарейка для карманного фонарика, дает 4,5 В. (демонстрация)

Достоинства – компактность, возможность использовать как автономный источник энергии.

Недостатки – небольшая энергоемкость, высокая стоимость энергии, недолговечность, проблема утилизации отходов.

Термоэлементы, фотоэлементы, солнечные батареи (демонстрация)

Достоинства – безмашинный способ получения энергии.

Недостатки – малый КПД, зависимость от погодных условий.

Преобладающую роль в наше время играют электромеханические

индукционные генераторы постоянного и переменного тока.

Практически они дают всю используемую энергию. Какие они имеют достоинства, преимущества и недостатки, нам предстоит выяснить сегодня на уроке.

  1. Объяснение новой темы.
    2.

Так как мы сегодня изучаем генераторы переменного тока, давайте вспомним:

Вопрос : Что такое переменный ток?

Ответ: Переменный ток можно рассматривать как вынужденное колебательное движение свободных электронов или вынужденные электромагнитные колебания силы тока и напряжения, меняющееся со временем по гармоническому закону.

Переменный ток имеет преимущество перед постоянным, потому что напряжение и силу тока можно в очень широких пределах преобразовать (трансформировать) почти без потерь, а такие преобразования необходимы во многих электро- и радиотехнических устройствах. Но особенно большая необходимость трансформации напряжения и тока возникает при передаче электроэнергии на большие расстояния. Электрическая энергия обладает преимуществом перед всеми другими видами энергии: ее можно передавать по проводам на огромные расстояния со сравнительно малыми потерями и удобно распределять между потребителями. Главное же в том, что эту энергию с помощью достаточно простых устройств легко превратить в другие формы: механическую, тепловую, световую и т.д.

(2 слайд) Запишите в тетради преимущества переменного тока.

В современной энергетике применяются индукционные генераторы переменного тока, действие которых основано на явлении электромагнитной индукции.

Вопрос : Вспомните, что такое электромагнитная индукция, и кто открыл это явление?

Ответ: Майкл Фарадей открыл явление электромагнитной индукции, которое заключается в возникновении индукционного тока под действием переменного магнитного поля.

(3 слайд) После открытия этого явления многие скептики, сомневаясь, спрашивали: «Какая от этого польза?»

На что Фарадей ответил: «Какая может быть польза от новорожденного?»

Прошло немногим более половины столетия и, как сказал американский физик Р.Фейнман, «бесполезный новорожденный превратился в чудо-богатыря и изменил облик Земли так, как его гордый отец не мог себе и представить».

И этим богатырем, изменившим облик Земли, является генератор.

Генератор – это устройство, преобразующее энергию того или иного вида в электрическую энергию (запишите определение в тетрадь).

(4 слайд)

Электрический ток вырабатывается в генераторах - Откройте учебник на странице 106 рисунок 97. Давайте вместе назовем и запишем в тетради, как устроен генератор, его основные части.

Что обозначено цифрой 1,2,3,4,5,6,7?

    Ротор, вращающаяся часть генератора, создает магнитное поле от электромашины постоянного тока.

  1. Статор, состоит из отдельных пластин для уменьшения нагрева от вихревых токов, пластины сделаны из электротехнической стали.
  2. Щетки, неподвижные пластины, прижаты к кольцам и осуществляют связь обмотки ротора с внешней цепью.
  3. Кольца, чтобы подводить ток к ротору и отводить из обмотки ротора во внешнюю цепь при помощи скользящих контактов.
  4. Турбина, сочетание турбины с генератором переменного тока называется турбогенератором.
  5. Станина, корпус, внутри которой размещены статор и ротор.
  6. Возбудитель, генератор, вырабатываемый постоянный ток, который подводят к вращающему электромагниту.

В настоящее время существуют различные модификации индукционных генераторов. Но все они состоят, из одних и тех же, частей – это магнит или электромагнит, создающий магнитное поле, и обмотка в которой индуцируется ЭДС.

Один из сердечников (обычно внутренний) вращается вокруг вертикальной или горизонтальной оси – называется ротором. Неподвижный сердечник с его обмоткой называют – статором.

Обратите внимание, в данной модели генератора вращается проволочная рамка, которая является ротором, магнитное поле создает неподвижный, постоянный магнит. При движении проводника его свободные заряды движутся вместе с ним. Поэтому на заряды со стороны магнитного поля действует сила Лоренца. ЭДС индукции, следовательно, имеет магнитное происхождение.

На многих электростанциях земного шара именно сила Лоренца вызывает появление тока. ε = ε m sin ωt

В больших промышленных генераторах вращается именно электромагнит, который является ротором. Обмотки, в которых наводится ЭДС, вложены в пазах статора – появление ЭДС в неподвижных обмотках статора объясняется возникновением в них вихревого электрического поля, порожденного изменением магнитного потока при вращении ротора.

Из закона электромагнитной индукции следует: ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром.

Какова же должна быть скорость изменения магнитного потока, скорость вращения ротора, если в некоторых установках применяются токи в несколько килогерц и даже мегагерц? Для примера, попробуйте рассчитать скорость вращения ротора для стандартной частоты промышленного тока.

Чтобы ответить на данный вопрос, вспомните:

Вопрос :Чему равна частота промышленного тока?

Ответ: Стандартная частота промышленного переменного тока равна 50 Гц во многих странах мира, в США частота равна 60Гц, это означает, что на протяжении 1 с. ток 50 раз течет в одну сторону и 50 раз в противоположную.

Тогда сколько колебаний будет происходить в 1 минуту?

Умножим на 60 сек. получается 3000 об/мин. Такая скорость нереальна и чтобы уменьшить скорость вращения, используют многополюсный магнит.

Частота наводимой ЭДС определяется формулой ν = p*n,

где р – число пар полюсов индуктора, n – частота вращения ротора.

Так, роторы генераторов Угличской ГЭС на Волге имеют 48 пар полюсов, и скорость их вращения уменьшается, становится 62,5 об/мин.

Мы живем в 21 веке и основой цивилизованного образа жизни, следовательно, и научно-технического прогресса, является энергия, которой требуется все больше и больше. Казалось бы, вырабатывайте ее сколько угодно, пока есть полезные ископаемые, есть машины, вырабатывающие эту энергию. Но здесь возникает проблема.

Эту проблему можно назвать - проблема «трех Э »: Энергетика + Экономика + Экология. Для бурного развития экономики , требуется все больше и больше энергии , увеличение выработки энергии - ведет к ухудшению экологии , наносит большой вред окружающей среде.

Ведь энергетика является одной из самых загрязняющих отраслей народного хозяйства. При неразумном подходе происходит нарушение нормального функционирования всех компонентов биосферы (воздуха, воды, почвы, животного и растительного мира), а в исключительных случаях, подобных Чернобылю, под угрозой оказывается и сама жизнь. Поэтому главным должен стать подход с экологических позиций, учитывающих интересы не только настоящего, но и будущего.

Между тем, ТЭС являются одними из основных загрязнителей атмосферы твердыми частицами золы, окислами серы и азота, а также углекислым газом, способствующим возникновению «парникового эффекта». Над городами образуются, так называемые острова тепла, из-за усиленного выброса энергии которых, нарушается нормальное течение атмосферных процессов. В сентябре этого года, мы все с вами были свидетелями образования торнадо над водохранилищем ГРЭС -2 в городе Сургуте.

Вопрос : Кто сможет объяснить это явление?

Ответ: Над поверхностью водохранилища образовался теплый воздушный фронт, в то время когда температура и давление окружающего воздуха были сравнительно низкими. Встреча, этих двух потоков и привела к образованию смерча.

Важнейшими направлениями экологизации научно-технического процесса, должны стать – внедрение ресурсосберегающих и безотходных технологий; переход к чистым и неисчерпаемым источникам энергии.

Уже разрабатываются, так называемые топливные элементы, в которых энергия освобождается в результате реакции водорода с кислородом, получили широкое применение МГД – генераторы. Строят электростанции разного типа, геотермальные, ветряные, солнечные и т.д.

    1. Закрепление новой темы - решение качественных и количественных задач.

Какими бы ни были типы электростанций, главное устройство на любом из них – это генератор.

Вопрос : Что называют генератором?

Ответ: Генератор – это устройство, преобразующее энергию того или иного вида в электрическую.

Вопрос : Назовите основные части генератора.

Ответ: Ротор, статор.

Вопрос : Фонари по дороге стоят одиноко.

Десять герц – частота переменного тока.

Кто ответит мне ясно, без тени смущенья:

Этот ток применяют ли для освещения?

Ответ: Нет.

Вопрос : Генератор переменного тока имеет на роторе 6 пар полюсов. Какой должна быть частота вращения ротора, чтобы генератор вырабатывал ток стандартной частоты?

Ответ: (500 об/мин)

  1. Проверка знаний - проверь соседа!

А сейчас проверим, на сколько, вы усвоили данный материал. У вас на столах лежат тестовые задания по теме нашего урока и карточка, в которую вы заносите правильный ответ. Кто ответит правильно на 6 вопросов, получит «5», на 4-5 вопросов, оценку - «4», за 3 правильных ответа получит «3».

  1. Подведение итогов. (10 слайд)

Сегодня на уроке, мы с вами разобрали принцип действия генератора, этого внушительного сооружения из проводов, изоляционных материалов, стальных конструкций. Не перестаю удивляться, как при таких огромных размерах в несколько метров важнейшие детали генераторов изготавливаются с точностью до миллиметра. Нигде в природе нет такого сочетания движущихся частей, которые могли бы порождать, электрическую энергию столь же непрерывно и экономично. А теперь постарайтесь ответить на вопрос, поставленный в начале урока.

Какие достоинства и недостатки у генератора переменного тока?

О трехфазном генераторе вы узнаете на уроках электротехники, а к следующему уроку попрошу вас приготовить сообщение о новых, современных типах генераторов.

Переменный ток. Генератор переменного тока

Тип урока: изучение нового материала.

Цели урока:

I. Обучающая

1. Закрепление знаний по теме «Явление электромагнитной индукции».

2. Изучение устройства и принципа действия генератора переменного тока и его применения.

II. Развивающая

Развитие познавательных интересов и интеллектуальных способностей в процессе наблюдений и демонстрации эксперимента.

III. Воспитательная

1. Воспитание интереса к предмету, вооружение учащихся научными методами познания, позволяющими получить объективные знания об окружающем мире.

2. Воспитание ответственного отношения к природе, как социальной черты личности.

План урока

I. Организационный момент. (2 мин.)

II. Проверка домашнего задания. (10 мин.)

III. Изучение нового материала. (15 мин.)

IV. Закрепление знаний учащихся. (5 мин.)

V. Подведение итогов урока. (10 мин.)

VI. Домашнее задание. (3 мин.)

Ход урока

I. Организационный момент

1. Приветствие

II. Проверка домашнего задания.

1. Какую задачу в 1821 году поставил перед собой учёный М. Фарадей?

2. Удалось решить Фарадею эту задачу?

3. При каком условии во всех опытах в катушке, замкнутой на гальванометр, возникал индукционный ток?

4. В чём заключается явление электромагнитной индукции?

5. В чём практическая важность открытия явления электромагнитной индукции?

Физический диктант в рабочих тетрадях

Какими буквами обозначаются следующие величины? :

    МАГНИТНЫЙ ПОТОК.

    ИНДУКЦИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ.

    СИЛА ТОКА.

    ДЛИНА ПРОВОДНИКА

НАПИШИТЕ ФОРМУЛУ ДЛЯ РАСЧЁТА:

    МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ.

    МАГНИТНЫЙ ПОТОК

    ОПРЕДЕЛИТЕ НЕИЗВЕСТНУЮ ВЕЛИЧИНУ.

l = 1м В = 0,8Тл I = 20 A F - ?

Актуализация опорных знаний – фронтальная беседа с учащимися.

Прежде чем мы будем говорить о производстве электрического тока, давайте вспомним:

Вопрос : Что называют электрическим током?

Ответ: Электрическим током называется упорядоченное движение заряженных частиц.

Вопрос : Какие вам известны источники тока?

Ответ: Аккумуляторы, батарейки и т. д.

Область применения каждого из перечисленных видов одинакова? Нет, она определяется их характеристиками. Давайте выясним, какие у них достоинства и недостатки и можно ли их применять повсеместно?

Химические источники тока: гальванические элементы; батареи аккумуляторов; ртутная батарейка, используемая в часах, калькуляторах и слуховых аппаратах, дает 1,4В; традиционная батарейка для карманного фонарика, дает 4,5 В. (демонстрация)

Достоинства – компактность, возможность использовать как автономный источник энергии.

Недостатки – небольшая энергоемкость, высокая стоимость энергии, недолговечность, проблема утилизации отходов.

Термоэлементы, фотоэлементы, солнечные батареи (демонстрация)

Достоинства – безмашинный способ получения энергии.

Недостатки – малый КПД, зависимость от погодных условий.

III. Изучение нового материала.

Итак, Майкл Фарадей открыл явление электромагнитной индукции, которое заключается в возникновении индукционного тока под действием переменного магнитного поля.

После открытия этого явления многие скептики, сомневаясь, спрашивали: «Какая от этого польза?»

На что Фарадей ответил: «Какая может быть польза от новорожденного?»

Прошло немногим более половины столетия и, как сказал американский физик Р.Фейнман, «бесполезный новорожденный превратился в чудо-богатыря и изменил облик Земли так, как его гордый отец не мог себе и представить».

И этим богатырем, изменившим облик Земли, является генератор.

Генератор – это устройство, преобразующее энергию того или иного вида в электрическую энергию (запишите определение в тетрадь).

Электрический ток вырабатывается в генераторах - Откройте учебник на странице 174-175 рисунок 137, 149. Самостоятельно прочитайте и запишите в тетради, как устроен генератор, его основные части.

В настоящее время существуют различные модификации индукционных генераторов. Но все они состоят, из одних и тех же, частей – это магнит или электромагнит, создающий магнитное поле, и обмотка в которой индуцируется ток.

Обратите внимание, в данном случае вращается проволочная рамка, которая является ротором, магнитное поле создает неподвижный, постоянный магнит.

Обратите внимание, в данном случае вращается постоянный магнит, а неподвижна рамка..

На последнем уроке при выполнении лабораторной работы вы сделали вывод относительно связи направления индукционного тока в цепи с направлением движения магнита.

Электрический ток, периодически меняющийся со временем по модулю и направлению, называется переменным током.

    Переменный ток: периодически меняющийся со временем

    Производство электроэнергии.

    Беседа:

– В чем преимущество электроэнергии перед другими видами энергии?

    Ее можно передавать по проводам в любой населенный пункт;

    Можно легко превращать в любые виды энергии;

    Легко получать из других видов энергии;

Какие виды энергии можно преобразовать в электрическую?

Где производится электроэнергия?

В зависимости от вида преобразуемой энергии электростанции бывают:

    Ветряные

    Тепловые

    Гидравлические

    Атомные

    Приливные

    Геотермальные

    Рассмотрим, какие виды энергии преобразуются от источника энергии – топлива до ее конечного использования на ТЭС?

    Ответы учащихся:

    Какие виды энергии преобразуются на ГЭС? (самостоятельно)

    (сделать запись в конспект)

    Генератор переменного тока.

    Статор;

    Ротор;

    Индуцирование тока.

    Передача эл.энергии.

    Произведенная электроэнергия передается к потребителю. Кто, на ваш взгляд, являются основными потребителями электроэнергии?

    Промышленность (почти 70%)

    Транспорт

    Сельское хозяйство

    Бытовые нужду населения

  1. Поэтому преобладающую роль в наше время играют электромеханические индукционные генераторы тока.

    Практически они дают всю используемую энергию. Какие они имеют достоинства, преимущества и недостатки, нам предстоит выяснить сегодня на уроке.

  3. Надо сказать, что стандартная частота тока, применяемая в осветительной сети и промышленности России и большинства стран мира, равна 50Гц, в США частота равна 60Гц

    Добиться ответа:

    На гидроэлектростанциях – потоком падающей воды;

    На тепловых – паром высокого давления и температуры.

  4. 5. просмотр видео «получение переменного тока»

  5. Мы живем в 21 веке и основой цивилизованного образа жизни, следовательно, и научно-технического прогресса, является энергия, которой требуется все больше и больше. Но здесь возникает проблема. Эту проблему можно назвать - проблема «трех Э »: Энергетика + Экономика + Экология. Для бурного развития экономики , требуется все больше и больше энергии , увеличение выработки энергии - ведет к ухудшению экологии , наносит большой вред окружающей среде.

    Ведь энергетика является одной из самых загрязняющих отраслей народного хозяйства. При неразумном подходе происходит нарушение нормального функционирования всех компонентов биосферы (воздуха, воды, почвы, животного и растительного мира), а в исключительных случаях, подобных Чернобылю, под угрозой оказывается и сама жизнь. Поэтому главным должен стать подход с экологических позиций, учитывающих интересы не только настоящего, но и будущего.

    Между тем, ТЭС являются одними из основных загрязнителей атмосферы твердыми частицами золы, окислами серы и азота, а также углекислым газом, способствующим возникновению «парникового эффекта». Над городами образуются, так называемые острова тепла, из-за усиленного выброса энергии которых, нарушается нормальное течение атмосферных процессов. В городе Сургуте наблюдалось образование торнадо над водохранилищем ГРЭС -2

  6. В настоящее время назрела необходимость внедрения ресурсосберегающих и безотходных технологий; переход к чистым, альтернативным и неисчерпаемым источникам энергии.

    Строят электростанции разного типа, геотермальные, ветряные, и т.д.

  7. IV. Закрепление знаний, полученных на уроке.

    1. Какой электрической ток называется переменным?

    2. Где используют переменный электрический ток?

    Какими бы ни были типы электростанций, главное устройство на любом из них – это генератор.

    Вопрос : Что называют генератором?

    Ответ: Генератор – это устройство, преобразующее энергию того или иного вида в электрическую.

    Вопрос : Назовите основные части генератора.

    Ответ: Ротор, статор.

    Вопрос : Фонари по дороге стоят одиноко.

    Десять герц – частота переменного тока.

    Кто ответит мне ясно, без тени смущенья:

    Этот ток применяют ли для освещения?

    Ответ: Нет .

  8. V. Подведение итогов .

    Сегодня на уроке, мы с вами разобрали принцип действия генератора, этого внушительного сооружения из проводов, изоляционных материалов, стальных конструкций. Но при своих огромных размерах в несколько метров важнейшие детали генераторов изготавливаются с точностью до миллиметра. Нигде в природе нет такого сочетания движущихся частей, которые могли бы порождать, электрическую энергию столь же непрерывно и экономично.

    Проверка знаний - проверь соседа!

    А сейчас проверим, на сколько, вы усвоили данный материал. У вас на столах лежат тестовые задания по теме нашего урока, карандашом заносите правильный ответ. Кто ответит правильно на 8 вопросов, получит «5», на 6-7 вопросов, оценку - «4», за 4-5 правильных ответов получит «3».

    Тест: Генерирование электрической энергии. Ф-9

    На каком явлении основано действие электромеханического индукционного генератора переменного тока?

    электростатической индукции;

    электромагнитной индукции;

    термоэлектронной эмиссии.

    Генерирование электрической энергии представляет собой…

    создание материи;

    создание энергии;

    преобразование энергии.

    Изменяясь во времени магнитное поле, может быть источником…

    магнитного поля;

    электрического поля;

    гравитационного поля;

    электростатического поля.

    Переменный ток вырабатывают на...

    Промышленная частота используемого в России переменного тока...

    Для того чтобы зафиксировать возникновение индукционного тока в рамке, вращающейся в магнитном поле, нужно к выводам ее присоединить…

    Простейший генератор переменного тока представляет собой...

  1. Выставление оценок в журнал

    VI. Домашнее задание:

    Основной материал § 50. (Учебник «Физика», 9 кл. А.В Перышкин, Е.М. Гутник.) Упр. 40(2)

    Спасибо за внимание. Всего хорошего. До свидания.

ЭДС якоря зависит от потока и скорости вращения.

4-4. Реакция якоря в машинах постоянного тока

В режиме холостого хода генератора постоянного тока ток возбуждения создает основной поток, который при вращении якоря наводит в обмотке якоря ЭДС. Поток при холостом ходе имеет симметричный характер, рис. 181. Если якорную цепь подключить к нагрузке, то по обмотке якоря будет протекать ток, который создаст свой поток.

Взаимодействие потока якоря с потоком основных полюсов и называется реакцией якоря. Картину распределения потока якоря можно представить на рис. 182.

При холостом ходе генератора ЭДС, наводимая в обмотке якоря, определяется по правилу правой руки. Подключив нагрузку, в якоре появится ток с тем же направлением что и ЭДС. Ток создаст поток, который, взаимодействуя с потоком основных полюсов, создаст результирующий поток. За счет потока якоря набегающий край полюса будет размагничиваться, а сбегающий край полюса намагничиваться, рис. 183. Физическая нейтраль у генератора будет сдвигаться по ходу вращения якоря. Она перпендикулярна результирующему потоку.


Рис. 181 Рис. 182 Рис. 183

Реакция якоря у двигателя противоположна генератору.

Генератор Двигатель

При одинаковом направлении вращения якоря, независимо от режима работы, направление ЭДС в якоре одинаково. В двигательном режиме ток якоря направлен встречно ЭДС, поэтому реакция якоря двигателя противоположна генератору, т.е. набегающий край полюса будет намагничиваться, а сбегающий край полюса размагничиваться.

Рассмотрим намагничивающую силу реакции якоря, магнитную индукцию якоря и результирующую индукцию на полюсном делении.

Для рассмотрения намагничивающей силы реакции якоря введем понятие о линейной нагрузке якоря – ток приходящийся на единицу длины окружности якоря.

Путем введения этой величины можно условно заменить зубчатый якорь гладким, у которого линейная нагрузка равномерно распределена по всей поверхности. У реального якоря ток находится только в пазах, что осложняет расчет.

По закону полного тока следует, что намагничивающая сила по замкнутому контуру равна полному току, который охватывается этим контуром, а полный ток на данной длине определяется линейной нагрузкой.

Поэтому намагничивающая сила реакции якоря - линейный закон.

Определим закономерность индукции якоря. - линейный закон сохраняется под полюсами, а между полюсами за счет большого сопротивления воздуха кривая индукции имеет провал. (), рис. 184. При холостом ходе индукция имеет вид близкий к трапеции.

Результирующая кривая индукции имеет искаженный характер, т. е. набегающий край полюса размагничивается, а сбегающий намагничивается. Щетки установлены на нейтрали. Реакция якоря при этом будет поперечная, рис. 185.



Рис.185 Рис. 186 Рис. 187

Если щетки установить вдоль полюсов, реакция якоря будет продольно размагничивающая, рис. 186. Если щетки генератора сдвинуть на дугу () по направлению вращения то реакцию якоря можно разложить по осям, рис. 187

, ,

где: - поперечная ось

Продольная ось.

Поперечная намагничивающая сила искажает магнитный поток, а продольная размагничивает.

Реакция якоря влияет на все характеристики генераторов постоянного тока.

4-5. Генераторы постоянного тока

Генератор постоянного тока преобразует механическую энергию в электрическую. В зависимости от способов соединения обмоток возбуждения с якорем генераторы классифицируются:

1. генератор независимого возбуждения, рис. 188.

2. генераторы с самовозбуждением:

а) генератор параллельного возбуждения, рис. 189.

б) генератор последовательного возбуждения, рис. 190.

в) генератор смешанного возбуждения, рис. 191.


Энергетическая диаграмма генератора независимого возбуждения (рис. 192).


Механическая мощность на валу

Электромагнитная мощность

Отдаваемая электрическая мощность

- потери магнитные, механические, электрические, потери в щеточном контакте.

Разделив уравнение на ток якоря , получим:

или

4-5-1. Электромагнитный момент генератора постоянного тока

Сила, воздействующая на проводник с током равна , рис. 193. Для расчета принимаем индукцию на полюсном делении среднюю величину. Ток во всех проводниках одинаков, индукция средняя, каждый проводник практически пересекает магнитную линию перпендикулярно. Исходя из этого, можно суммарную силу всех проводников сосредоточить в одном проводнике.

Где - число проводников обмотки якоря. Электромагнитный момент

заменим , , ,получим ,

где: , - поток, тогда

Электромагнитный момент зависит от потока и тока якоря. В генераторном режиме электромагнитный момент является тормозным. Уравнение равновесного состояния моментов запишется , где:

Механический момент на валу генератора

Момент холостого хода

Электромагнитный момент

4-5-2. Генератор независимого возбуждения

Схема включения генератора независимого возбуждения представлена на рис. 194.

Свойства генератора определяются его характеристиками.

1.Характеристика холостого хода: , , , рис. 195

Пунктирная - расчетная характеристика холостого хода.

Характеристика холостого хода позволяет судить о степени насыщения магнитной цепи.

2. Нагрузочная характеристика: , , , рис.47.

Треугольник - характеристический. Катет - ток возбуждения, который идет на компенсацию реакции якоря.

3.Внешняя характеристика: , , рис. 48,Рис.

Электротехника с основами электроникиУчебное пособие >> Физика

Указаниям и конспекту лекций теоретические вопросы, ... , проанализировать энергетические соотношения и... рода электрических машин и... в промышленных электрических установках нежелательное и опасное... 1. Иванов И.И., Равдоник В.С. Электротехника . - М.: Высшая школа, ...

  • Теория сигналов и систем. Конспект лекций и практических занятий

    Конспект >> Коммуникации и связь

    Напряжения в промышленных установках , транспортных средствах... , импульс тока в электротехнике и т.п.) – математическая... и электронной вычислительной машине , обыгрывающей в шахматы... 1975. - 264 с. Лекция 6. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СПЕКТРЫ СИГНАЛОВ Содержание 1. Мощность...

  • Синхронные машины . Конспект лекций

    Конспект >>

    Якоря. В нормальных машинах постоянного тока, с установкой щеток на геометрической... рассмотрения впервые был предложен французским электротехником А. Блонделем в 1895 г. ... совместной работе синхронных машин в энергети­ческой системе необходимо учитывать их...

  • Контроль качества и определение свойств материалов

    Лекция >> Промышленность, производство

    Конспект лекций для студентов Оглавление Введение... задается с некоторой постоянной скоростью. Испытательные машины , в которых корректируется режим деформирования... или контактные. В хороших современных машинах датчик деформации индуктивный и крепится на...

    •