Номер 6, страница 50, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

*6. В чем преимущество многополюсного генератора переменного тока?

Главное преимущество многополюсного генератора переменного тока заключается в возможности получать электрический ток стандартной промышленной частоты (50 или 60 Гц) при значительно более низкой скорости вращения ротора по сравнению с двухполюсными (с одной парой полюсов) генераторами.

Частота $\text{f}$ переменного тока, вырабатываемого генератором, напрямую связана со скоростью вращения ротора $\text{n}$ (в оборотах в минуту) и числом пар полюсов $\text{p}$. Эта зависимость описывается формулой:

$f = \frac{p \cdot n}{60}$

Из этой формулы видно, что для получения заданной частоты $\text{f}$, чем больше число пар полюсов $\text{p}$, тем меньшая скорость вращения $\text{n}$ требуется.

Например, для получения переменного тока с частотой 50 Гц (стандарт в России и Европе) генератор с одной парой полюсов ($p=1$) должен вращаться со скоростью $n = \frac{50 \cdot 60}{1} = 3000$ об/мин. В то же время, многополюсный генератор, имеющий, к примеру, 10 пар полюсов ($p=10$), для выработки тока той же частоты должен вращаться со скоростью всего $n = \frac{50 \cdot 60}{10} = 300$ об/мин.

Такое снижение скорости вращения имеет ключевые практические преимущества:

1. Совместимость с тихоходными двигателями. Низкая рабочая скорость позволяет напрямую соединять вал генератора с валом тихоходных первичных двигателей, таких как гидравлические турбины на ГЭС или большие ветряные турбины. Это исключает необходимость в использовании сложных, громоздких и менее надежных повышающих редукторов.

2. Снижение механических нагрузок. Высокие скорости вращения создают огромные центробежные силы, особенно в массивных роторах крупных генераторов. Работа на низких оборотах значительно снижает механические напряжения, износ подшипников и других движущихся частей, уменьшает вибрацию и шум.

3. Повышение надежности и срока службы. Вследствие снижения механических нагрузок и упрощения конструкции (за счет отсутствия редуктора) общая надежность энергоустановки повышается, а срок её службы увеличивается.

Ответ:

Преимущество многополюсного генератора переменного тока состоит в возможности получения тока стандартной частоты (например, 50 Гц) при значительно более низкой скорости вращения ротора. Это позволяет напрямую соединять генератор с тихоходными двигателями (например, гидротурбинами), снизить механические нагрузки, износ и вибрацию, а также повысить общую надежность и эффективность энергоустановки.