Научно - исследовательская работа" Модель генератора переменного тока"

Министерство образования и науки Республики Бурятия

Научно-практическая конференция Шаг в будущее

Тема: Генератор как энергонезависимый источник питания

                                                                                          Выполнил ученик 11

                                                                                          класса Сырьев Алексей

                                                                     Руководитель: учитель                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            физики   Марзунова О.Ю      

2024г.                                         

 Содержание:

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………

Глава  1 Генератор…………………………………………………………………………

1.1 Что такое генератор…………………………………………………………..

1.2 Принцип работы……………………………………………………………...

1.3 Виды генераторов…………………………………………………………….

1.4 Уравнение генератора………………………………………………………..

1.5 Устройство генератора………………………………………………………

1.6 Применение генератора…………………………………………………….

Глава 2 Макет генератора своими руками………………………………………

2.1 План по изготовлению проектируемого изделия…….……………………

2.1 Сборка энергозависимого генератора………………………………………

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ, ИНТЕРНЕТ- РЕСУРСОВ

Введение

           1 мая 1888 года Тесла получил свои основные патенты на изобретение многофазных электрических машин (в том числе асинхронного электродвигателя) и системы передачи электроэнергии посредством многофазного переменного тока. С использованием двухфазной системы, которую он считал наиболее экономичной, в США был пущен ряд промышленных электроустановок, в том числе Ниагарская ГЭС (1895), крупнейшая в те годы. Данные изобретения стали возможны , благодаря явлению ЭМИ ….

Актуальность работы.

В настоящее время энергозависимый  генератор является актуальным по множеству причин одними  из них это охрана окружающей среды и правильное распоряжение энергоресурсов планеты так как они не бесконечны.

При выполнении проекта была поставлена цель: создать макет энергозависимого Генератора, которая предполагает собой  использование небольшого количества одной из форм энергии для контроля или высвобождения другого типа энергии.       Задачи

1.      Изучить теорию о Генераторах

2.      Узнать для чего может пригодится Генератор

3.      Соорудить действующий макет Генератора

Глава 1. Генераторы

1.1      Что такое генератор

Генератор – устройство, которое преобразует механическую энергию в электрическую. Генерирование электроэнергии происходит за счет наличия магнитного поля, внутри которого крутится проволочная катушка. Ток вырабатывается в момент пересечения витков катушки и силовых линий магнита.

1.2 Принцип работы генератора

Принцип действия генератора переменного тока заключается в электромагнитной индукции. Электроток образуется в замкнутом контуре, который состоит из проволочной рамки, она вращается в магнитном поле.

По конструкционным особенностям генераторы бывают:

• с подвижным якорем и статическим магнитным полем;
• с неподвижным якорем и вращающимся магнитным полем.

Агрегаты с вращающимися магнитными полюсами пользуются большим спросом, поскольку с неподвижной стационарной обмотки напряжение снимается произвольным образом, поэтому нет необходимости в применении сложных токосъемных конструкций.

Подобные установки чаще всего используются для подключения бытового оборудования, так как оно отличается простотой передачи тока на большие расстояния и легкостью его генерации. А при помощи специальных устройств напряжение однофазной сети 220 В можно изменять по величине в зависимости от конкретных потребностей техники.

1.3  Виды генераторов

Генераторы постоянного и переменного тока

Если рассматривать генератор постоянного тока, то в его состав его конструкции входит неподвижный статор с вращающимся ротором и дополнительной обмоткой. За счет движения ротора вырабатывается электрический ток. Генераторы постоянного тока в основном используются в металлургической промышленности, морских судах и общественном транспорте.

Генераторы переменного тока вырабатывают энергию за счет вращения ротора в магнитном поле. Путем вращения прямоугольного контура вокруг неподвижного магнитного поля, механическая энергия преобразуется в электрический ток. Данный вид генератора имеет преимущество в том, что ротор (основной движущий элемент) вращается быстрее, чем в генераторах переменного тока.

Синхронные и асинхронные генераторы

Генераторы, вырабатывающие переменный ток бывают синхронными и асинхронными. Они отличаются друг от друга своими возможностями. Мы не будем подробно рассматривать их принцип работы, а остановимся лишь на некоторых особенностях.

Синхронный генератор конструктивно сложнее асинхронного, вырабатывает более чистый ток и при этом легко переносит пусковые перегрузки. Синхронные агрегаты отлично используются для подключения техники, которая чувствительно реагирует на перепады напряжения (компьютеры, телевизоры и различные электронные устройства). Также, отлично справляются с питанием электродвигателей и электроинструментов.

 Асинхронные генераторы, благодаря простоте конструкции достаточно стойки к короткому замыканию. По этой причине они используются для питания сварочной техники и электроинструментов. К данным агрегатам ни в коем случае нельзя подключать высокоточную технику.

 Однофазные и трехфазные генераторы

Необходимо учитывать характеристику, связанную с типом вырабатываемого тока. Однофазные модели выдают 220 В, трехфазные - 380 В. Это очень важные технические параметры, которые необходимо знать каждому покупателю. Однофазные модели считаются самыми распространенными, поскольку часто используются для бытовых нужд. Трехфазные позволяют напрямую снабжать электроэнергией крупные промышленные объекты, здания и целые поселки.

1.4  Уравнение генератора

Такая схема работает в простейшей конструкции, с одним плюсом и минусом, если положительных/отрицательных точек больше, ЭДС и ориентировочное количество электроэнергии рассчитываются по формуле.

1.5 Устройство генератора

Схема генератора:1- корпус; 2-статор; 3-ротор; 4-скользящие контакты (щётки, кольца)

Ротор – это вращающаяся часть генератора, которая обеспечивает механическую энергию для преобразования в электрическую энергию. ротор может быть выполнен в виде витка провода, намотанного на основание, или в виде магнита, который вращается вокруг статора.

Статор — неподвижная часть автомобильного генератора, несущая на себе рабочую обмотку.

В процессе работы генератора именно в обмотках статора возникает электрический ток, который преобразуется (выпрямляется) и подается в бортовую сеть.

Скользящие контакты используются в генераторе переменного тока для подведения тока к ротору или отвода его из обмотки ротора во внешнюю цепь.

1.6  Где применяются генераторы?

Генераторы широко используются в различных отраслях, особенно в энергетике, транспорте и строительстве. В энергетике, генераторы используются для производства электроэнергии на гидро-, тепло-, и ядерных электростанциях, а также ветряных и солнечных электростанциях.

В транспорте, генераторы используются для зарядки аккумуляторных батарей в автомобилях и промышленных машинах, что обеспечивает работу электронных систем, таких как стереосистемы, освещение, пневмосистемы и другие. В строительстве, генераторы используются для питания электроинструмента, освещения и других приборов на стройплощадке.

Также, генераторы находят применение в военной и космической технике, в медицине, на судах и буровых установках и во многих других областях.

Глава 2. Макет генератора своими руками

2.1 Для изготовления генератора переменного тока необходимо следовать по следующему плану :

1.Изучение устройства и принцип работы генератора

2. Приобретение необходимых комплектующих

3.Изготовление необходимых деталей дизайна

4.Сборка действующего макета

Для сборки понадобились следующие комплектующие:

1.Постоянный магнит

2.Два подшипника

3.Ротор (электродвигателя)

4.Скрользящие щетки для передачи получаемой энергии

5.Доска (платформа на которой размещены составляющие генератора)

6.Резиновый ремешок (для передачи крутящего момента)

7.Деревянный шкив

1.этап. Разобрать неисправный электродвигатель, предварительно взяв от туда ротор и скользящие щетки.

2.этап. Были вырезаны все крепления ротора и посадочные места под подшипники.

3.этап. После чего поставил ротор на подшипники, закрепил магнит, и установил все на доске.

4.этап. Затем был взят шкив и ремешок которые были закреплены на доске предварительно натянув ремешок.

Заключение

Таким образом цель работы достигнута. Созданный мною макет электрогенератора можно использовать на уроках физики при изучении темы « Электромагнитные явления» в 8,9,11 классах.

                  Список используемой литературы, интернет-ресурсов

1.       www.asutpp.ru // Коротун В.М. «Генератор свободной энергии: схемы, инструкции, описание» // URL: https://www.asutpp.ru/generator-svobodnoj-energii.html

2.       www.asutpp.ru // Информационный интернет-сайт по основам электротехники «Заметки Электрика» // URL: https://www.asutpp.ru/generator-postoyannogo-toka.html

Приложение 1.