Номер 3, страница 26 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

3. Каковы основные части индукционных генераторов? В чем заключается их роль?

Индукционный (или асинхронный) генератор по своей конструкции практически идентичен асинхронному двигателю. Его основными частями являются неподвижная часть — статор, и вращающаяся часть — ротор.

Статор

Статор — это неподвижная внешняя часть генератора. Он состоит из следующих ключевых элементов:

• Корпус (станина): Выполняет несущую и защитную функции, на нем крепятся все остальные элементы машины.
• Сердечник статора: Набран из листов электротехнической стали для минимизации потерь энергии на вихревые токи. На его внутренней поверхности расположены пазы.
• Обмотка статора: Трехфазная обмотка, уложенная в пазы сердечника.

Роль статора: Роль статора в индукционном генераторе двойственна. Во-первых, при подключении к сети переменного тока обмотка статора создает вращающееся магнитное поле, потребляя для этого из сети реактивную мощность. Это поле вращается с постоянной, так называемой синхронной скоростью, $n_с$. Во-вторых, обмотка статора является той частью генератора, откуда снимается сгенерированная активная электрическая мощность и отдается во внешнюю сеть.

Ротор

Ротор — это вращающаяся часть машины, расположенная внутри статора. Роторы бывают в основном двух типов:

• Короткозамкнутый ротор (тип "беличья клетка"): Это наиболее распространенный, простой и надежный тип. Его обмотка представляет собой стержни из проводящего материала (медь или алюминий), замкнутые с торцов кольцами, что напоминает беличье колесо.
• Фазный ротор: Имеет полноценную трехфазную обмотку, похожую на обмотку статора. Выводы этой обмотки через контактные кольца выведены наружу. В генераторах используется значительно реже.

Роль ротора: Ротор механически соединен с первичным двигателем (например, ветряной турбиной, двигателем внутреннего сгорания) и приводится им во вращение. Ключевым условием для работы в режиме генератора является то, что скорость вращения ротора $n_р$ должна быть выше синхронной скорости $n_с$ магнитного поля статора ($n_р > n_с$). В этом случае вращающееся магнитное поле статора пересекает проводники ротора с опережением, индуцируя в них ЭДС и ток. Эти токи создают собственное магнитное поле ротора, которое, взаимодействуя с полем статора, создает тормозящий электромагнитный момент. Внешний двигатель, преодолевая этот тормозной момент, совершает механическую работу, которая преобразуется в электрическую энергию и отдается статором в сеть. Разница скоростей, называемая скольжением $s = (n_с - n_р) / n_с$, в генераторном режиме отрицательна.

Ответ:

Основными частями индукционных генераторов являются статор (неподвижная часть с обмоткой) и ротор (вращающаяся часть с короткозамкнутой или фазной обмоткой).
Роль статора: создание вращающегося магнитного поля и отдача выработанной электрической энергии во внешнюю сеть.
Роль ротора: вращение под действием внешнего двигателя со скоростью выше синхронной, что приводит к индукции в нём токов и, как следствие, к преобразованию механической энергии вращения в электрическую.