Поэтому магнитное поле лучше создать с помощью магнитов. Можно использовать и постоянные магниты (рис. 2), но гораздо лучше – электромагниты – они самые сильные и не размагничиваются со временем (рис. 3). На рис. 3 катушка, намотанная на железный сердечник, вращается в поле электромагнита. Магнитный поток через катушку: а – велик, б – мал. При вращении катушки магнитный поток изменяется, и в ней индуцируется переменный ток.	Рис. 2	Рис. 3
Поскольку для возникновения ЭДС индукции важен лишь сам факт изменения магнитного потока через кон-тур, то можно вращать не контур (рамку) в поле электромагнита, а наоборот, электромагнит около неподвижного контура (рис. 4). Именно такая схема предпочтительна для мощных электрогенераторов, потому что снимать ток с вращающихся обмоток очень неудобно: при больших напряжениях между трущимися частями происходит искровой разряд и так называемая «контактные щетки» быстро выходят из строя. Электромагнит (или магнит), создающий магнитное поле, называется индуктором, рамка (катушка), в которой наводится ЭДС – якорем. Неподвижная часть генератора называется статором, а вращающаяся – ротором.		Рис.4

Так, на рис.2 и 3 индуктор является статором, а якорь – ротором, а на рис. 4, наоборот, индуктор является ротором, а якорь – статором.

Многополюсные генераторы переменного тока

Если ротор генератора имеет одну пару полюсов (см. рис. 4), то частота НАПРЯЖЕНИЯ, индуцируемого в генераторе, оказывается равной частоте вращения ротора, так как один оборот ротора соответствует одному периоду индуцируемой ЭДС. Для получения напряжения с частотой n = 50 Гц двигатель, приводящий в движение ротор генератора с одной парой полюсов, должен вращаться с частотой 50 об/с.
Некоторые двигатели (например, водяные турбины) не могут развивать такие скорости вращения. Поэтому, кроме генераторов с одной парой полюсов, изготавливаются многополюсные генераторы, у которых ротор имеет несколько пар полюсов.

Рис. 5
 

На рис. 5 представлена схема устройства генератора: 1 – неподвижный якорь, 2 – вращающийся индуктор, 3 – контактные кольца; 4 – скользящие по ним щетки.
При наличии n пар полюсов частота индуцированной ЭДС в генераторе равна

n = nр,

где n – частота вращения; р – число пар полюсов индуктора генератора.
 

Генератор постоянного тока

Генераторы постоянного тока представляют собой обычные индукционные генераторы, снабженные особым приспособлением – коллектором, – дающим возможность превратить переменное напряжение на зажимах (щетках) машины в постоянное.

Рис. 9

Рис. 10

Принцип устройства коллектора ясен из рис. 9, на котором изображена схема простейшей модели генератора посто-янного тока с коллектором. Эта модель отличается от рассмотренной выше модели генератора переменного тока лишь тем, что здесь концы 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. Можно сказать, что с помощью коллектора мы производим выпрямление переменного тока, индуцируемого в якоре машины.
График зависимости от времени напряжения на зажимах генератора, якорь которого имеет одну рамку, а коллектор состоит из двух полуколец, изображен на рис. 10.

В этом случае напряжение на зажимах генератора, хотя и является прямым, т. е. не меняет своего направления, но все время меняется от нуля до максимального значения. Такое на-пряжение и соответствующий ему ток часто называют прямым пульсирующим током. Нетрудно сообразить, что на¬пряжение или ток проходят весь цикл своих изменений за время одного полупериода переменной ЭДС в обмотках генератора. Иначе говоря, частота пульсаций вдвое больше частоты переменного тока.

Чтобы сгладить эти пульсации и сделать напряжение не только прямым, но и постоянным, якорь генератора составляют из большого числа отдельных катушек, или секций, сдвинутых на определенный угол друг относительно друга, а коллектор составляют не из двух полуколец, а из соответствующего числа пластин, лежащих на поверхности цилиндра, вращающегося на общем валу с якорем. Концы каждой секции якоря припаиваются к соответствующей паре пластин, разделенных изолирую-щим материалом. Такой якорь называют якорем барабанного типа.

Рис. 11

Рис. 11

На рис. 11 показан якорь барабанного типа генератора постоянного тока: 1 – барабан, на котором расположены витки четырех обмоток, 2 – коллектор, состоящий из двух пар пластин.

На рис. 12 дана зависимость напряжения от времени для этого генератора.

При достаточно большом числе обмоток можно добиться того, что пульсации будут практически незаметны, т. е. генератор будет вырабатывать постоянный ток.