Однако при неподвижном индукторе и вращающихся витках эксплуатация генератора становится громоздкой и неудобной. Данное явление происходит потому, что при помощи подвижных контактов весьма проблематично забирать от генератора выработанную энергию, поскольку ток имеет высокое напряжение, из-за которого контакты начинают искрить. В связи с этим в генераторах переменного тока обмотка выполняется неподвижной, а вращается индуктор. Неподвижная часть машины стала называться статором, а подвижная — ротором.
Обычно статор изготавливают из листовой стали. Это делается для того, чтобы погасить вихревые токи. На магнитные полюса ротора устанавливают обмотки, проводящие электрический ток, который подводят к обмоткам через щетки и кольца от внешнего источника тока. Частота тока, вырабатываемого генератором переменного тока, составляет 50 Гц.
Генераторы постоянного тока
Данные машины — это простые индукционные генераторы, имеющие коллектор. Коллектор преобразовывает переменное напряжение на щетках в постоянное.
Электродвигатель постоянного тока
Простой электрический двигатель служит для превращения электрической энергии в механическую. Его действие основано на движении проводника с током в постоянном магнитном поле. Магнитное поле, в котором вращается якорь такого двигателя, создается при помощи сильного электромагнита, который получает ток от того же источника, что и обмотки якоря. Пока есть электрический ток, якорь будет вращаться. Если на ось якоря посадить шкив или соединить ось якоря с осью какой-нибудь машины, можно вращение якоря использовать для привода этой машины в движение. То есть за счет электрической энергии будет выполняться механическая работа.
Асинхронные электродвигатели
Устройство асинхронного электродвигателя основано на вращающемся магнитном поле. Электродвигатель, в котором вращающееся магнитное поле взаимодействует с током в обмотках ротора, выработанным этим же магнитным полем, называется асинхронным (неодновременным). Трехфазные асинхронные двигатели имеют 2 основные части: неподвижную — статор и подвижную — ротор.
Чтобы увеличить вращающий момент двигателя и уменьшить потери энергии, которая тратится на нагрев двигателя, необходимо создать такие условия, при каких токи будут индуцироваться не во всей толще ротора, а только на его поверхности. Для этих целей ротор изготавливают не в виде сплошного цилиндра, а из стальных листов, изолированных друг от друга. Данные листы выполняются с пазами, в которые укладывают медные или алюминиевые прутки. Концы этих прутков впаиваются в кольца. Ротор становится похожим на беличье колесо, вследствие чего этот вид роторной обмотки и назвали именно так — беличье колесо. Из-за такого способа изготовления ротор становится короткозамкнутым. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором — это самый простой электродвигатель, широко применяющийся в промышленности и быту.
Трансформаторы
Трансформатор — это аппарат, при помощи которого переменный ток одного напряжения трансформируется в переменный ток другого напряжения. Устройство трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. Трансформатор представляет собой замкнутый стальной сердечник, изготовленный из пластин. На сердечнике укреплены две катушки с обмотками из проволоки, имеющими разное число витков. Обмотки обладают слабым сопротивлением и большой индуктивностью.
Трансформаторы бывают повышающими и понижающими. В первом случае вторичная обмотка имеет большее число витков, во втором — меньшее. Трансформатор является самым оптимальным аппаратом по преобразованию энергии. КПД современных мощных трансформаторов порой достигает 94–99 %.
Электроизмерительные приборы
Электроизмерительные приборы предназначены для замеров всевозможных электрических величин. Условно их можно разделить на приборы непосредственной оценки и приборы сравнения. В приборах первой группы шкала размечена в тех единицах, которые непосредственно измеряются путем отклонения стрелки. К этой группе относятся амперметры, вольтметры, омметры и пр. В приборах второй группы применяются физические явления, которые перемещают подвижную систему прибора и тем самым создают вращающий момент. Он может быть создан при взаимодействии магнитного поля постоянного магнита и магнитного поля катушки, а также магнитного поля катушки с током и ферромагнетика и т. д.