Як працюють однофазний і трифазний генератори змінного струму?
1. Генератор, що має пару простих котушок, буде давати струм, який змінюється за законом синуса. Для генераторів невеликої потужності цього буває достатньо. Наприклад, велосипедні динамо-машини, а також генератори змінного струму старих мотоциклів мають одну пару котушок і дають однофазну напругу, що вимагає лише однієї пари проводів. В автомобілях однофазні генератори іноді застосовуються тільки на найпростіших і дешевих моделях.
2. Не важко собі уявити, що, якщо навколо ротора розташувати не одну, а кілька пар котушок, зміщених одна відносно одної на рівні кути, то генератор в тих же габаритах зробить більше електрики. Це дійсно так і генератори зазвичай забезпечуються трьома парами котушок або полюсів, розташованих в його статорі. Однак для відбору електричної потужності ці три пари котушок повинні бути спеціальним чином з'єднані.
3. Якщо магніт зробить один оборот всередині статора, що має три пари котушок, то в кожній парі буде індукована е.р.с, синусоїдальної форми, але ці три синусоїди будуть зміщені один щодо одного. Якщо повний оборот ротора становить 360 °. то неважко порахувати, що при рівномірному розміщенні трьох пар котушок в статорі, зміщення е.р.с, складе 120 ° (див. рис.3.5). Е.р.с, згенеровані обертовим магнітним полем, в кожній з котушок будуть абсолютно однакові, але вони будуть відстояти один від одного на час, необхідний для повороту ротора від однієї пари котушок до іншої, тобто від 1 -й до 2 -й, від 2 -й до 3 -й, від 3 -й до 1 -й і т.д.
Мал. 3.4. Напруга на виході генератора змінного струму.
Мал. 3.5. Трифазний генератор змінного струму і напруга на його виходах.
4. Кінці котушок зазвичай з'єднують в «зірку» або «трикутник» (див. Рис.3.6). Обидва види з'єднання широко використовуються в автомобільних генераторах змінного струму, але частіше застосовується з'єднання в «зірку».
5. З'єднання в «зірку» дає більш високу напругу між будь-якою парою висновків у порівнянні з однією парою полюсів, проте воно не досягає подвоєного напруги однієї пари, оскільки між парами полюсів є зміщення за часом (або зсув фаз). Реально напруга на будь-якій парі висновків (або, як його прийнято називати, лінійна напруга) становить 1.732 від фазної напруги (тобто напруги на висновках однієї пари котушок).
При з'єднанні котушок в «трикутник» лінійна напруга дорівнюватиме фазному, але зате лінійний струм складе 1.732 струму однієї пари котушок.
Тому у випадках, коли від генератора потрібно одержати великий струм, його котушки з'єднують в «трикутник».
Мал. 3.6. З'єднання котушок генератора змінного струму в зірку і трикутник.