Генераторы переменного тока
Если для получения электрического напряжения используется прополочная рамка, вращающаяся в магнитном поле, то напряжение индукции не постоянно, а зависит от мгновенного положения рамки в магнитном поле.
В соответствии с формулой №1 напряжение индукции пропорционально скорости изменения магнитного потока. Согласно выражению
, магнитный поток пропорционален площади сечении магнитного поля, пересекающего рамку, т.е.
Аналогичное выражение справедливо для вращающейся катушки.
Если
| u | мгновенное значение напряжения индукции, | Вольт |
|---|---|---|
| Um | амплитуда напряжения, т.е. максимальное напряжение, возникающее дважды за оборот катушки, | Вольт |
| φ = ωt | угол поворота катушки, отсчитываемый, от начального положения, перпендикулярного направлению магнитного поля, | радиан |
| S | площадь витка, | метр2 |
| N | число витков катушки, | штук |
| T | период вращения катушки, | секунд |
| f | частота вращения, | Герц |
| t | время, | секунд |
то
откуда
Переменное напряжение
Переменное напряжение Напряжение индукции меняется во времени по синусоидальному закону. В течение периода оно дважды меняет знак. Поэтому его называют переменным напряжением.
Амплитуда, или максимальное значение напряжения индукции, определяется формулой
Тогда для мгновенного напряжения имеем
Величина ω=2πf называется угловой частотой.
Частота переменного тока промышленной сети f = 50 Гц, и соответственно ω = 100π 1/с.
Переменный ток
Если к клеммам вращающейся катушки присоединить внешнюю электрическую цепь, то в ней возникает электрический ток, сила которого изменяется по синусоидальному закону во времени и меняет свой знак (направление) дважды за период. Такой ток называется переменным током.
Если
| i | мгновенное значение силы тока, | Ампер |
|---|---|---|
| Im | амплитуда тока, | Ампер |
| ω=2πf | угловая частота, | радиан/секунда |
то
то по аналогии получаем
Если цепь тока содержит реактивные элементы, то между напряжением и током возникает разность фаз.
График зависимости напряжения u от времени t (или от φ = ωt) представляет собой синусоиду.
В любом генераторе переменного тока имеются магнит, создающий требуемое магнитное поле (чаще всего электромагнит; в генераторах малой мощности используются постоянные магниты), вращающиеся обмотки и контактные кольца. Для получения достаточно высокого напряжения применяют обмотки с большим числом витков и железные сердечники.
Вращающаяся часть генератора называется ротором, неподвижная часть — статором.
В генераторах большой мощности обмотки, в которых индуцируется напряжение, располагаются на статоре, а магниты — на роторе (машина с внутренними полюсами). При этом контактные кольца служат лишь для подвода небольшой мощности к электромагнитам.
Генераторы переменного тока |
стр. 674 |
|---|
