Физика атомного реактора Сопротивление материалов Математика решение задач Информатика Атомная энергетика безопасность Электротехника и электроника

Общий принцип действия и конструкции электрических машин Полупроводниковая электроника Трехфазный ток Принцип работы асинхронного двигателя Соединение нагрузки треугольником Полупроводниковые транзисторы


Способ получения переменного тока

Возбуждение электродвижущей силы индукции в контуре, вращаемом в магнитном поле, используется в технике для электрического тока.

Рассмотрим плоский прямоугольный контур , который может вращаться вокруг оси 00', перпендикулярной магнитному полю (рис. 11.2). Пусть магнитное поле является однородным: индукция В = const и контур вращается равномерно с угловой скоростью =const.

Рис. 11.2

Тогда магнитный поток Ф, связанный с контуром в любой момент времени , равен 

  , (11.1)

где S площадь, ограниченная контуром; угол поворота контура, отсчитываемый от начального положения контура, при котором S  В.

При вращении контура поток Ф периодически изменяется. В связи с этим в контуре возникает периодически изменяющаяся ЭДС индукции, равная, согласно закону Фарадея,

 . (11.2)

Так как максимальное значение этой ЭДС (наступающие при ) равно

 

то

  .

Следовательно, если в однородном магнитном поле равномерно вращается проводящий контур, то в нем возникает переменная электродвижущая сила, изменяющаяся по закону синуса. Эта э. д. с. создает в контуре синусоидальный переменный ток силой

   (11.3) 

где   максимальное значение силы тока; омическое сопротивление контура и электрической цепи, в которую отводится ток (посредством щеток N, скользящих по кольцам К).

Переменный ток является колебательным процессом (гармоническим колебанием). Поэтому названия характеристик колебательного процесса сохраняются и за характеристиками переменного тока. Именно: называется амплитудой электродвижущей силы, амплитудой тока,  круговой частотой тока,   фазой тока. Переменный ток характеризуется также периодом тока Т и частотой токау, причем

 . (11.4) 

электродвижущей силы и силы тока.

Очевидно, что изменения (колебания)

ЭДС и силы тока совершаются в 

одинаковых фазах.

 Рис. 11.3

 11.4. Принцип работы однофазного

  машиного генератора

В промышленных генераторах магнитное поле создается мощным электромагнитом. Вращающийся контур состоит из п последовательно соединенных витков проволоки, намотанной на ферромагнитный сердечник (ротор генератора). Поэтому электродвижущая сила, возбуждаемая в таком генераторе, равна

 . (11.5)

Современные генераторы переменного тока могут создавать

 напряжение в несколько десятков тысяч вольт; их мощность достигает 300 МВт и более.

От контура, вращаемого в магнитном поле, можно получить и постоянный ток. Для этого надо соединить концы контура с полукольцами  и  (рис. 11.4). При повороте контура на направление тока в нем изменится на противоположное. Но при этом щетки  и  придут в соприкосновение с противоположными полукольцами  и . Поэтому во внешней цепи ток идет всегда в одном направлении. Этот ток будет пульсирующим (рис. 11.5). Для сглаживания пульсаций ротор генератора постоянного тока изготовляется из нескольких многовитковых  контуров, расположенных в различных плоскостях.

В


 Рис. 11.4 Рис. 11.5

Если через обмотку ротора генератора пропускать ток, то под действием лоренцевой силы ротор придет во вращение. Таким образом, электромашинный генератор тока может быть превращен в электродвигатель. Отметим, что первый электродвигатель, имевший практическое

применение, был сконструирован в 1834 г. Б. С. Якоби. В 1839 г. он построил лодку, приводимую в движение электродвигателем мощностью 735 Вт. Лодка везла против течения 14 пассажиров (по р. Неве).

Уравнение баланса мощности является модификацией закона сохранения энергии для электрических цепей. Это базовое уравнение для проверки правильности выполненных расчетов тех или иных цепей. В левой части этого уравнения стоит арифметическая сумма мощностей, которые выделяются на сопротивлениях от токов, протекающих по ним. В правой части - мощность, отданная источниками в сеть.
Функциональная классификация интегральных микросхем