Принцип получения синусоидальной ЭДС. Устройство и принцип работы синхронного генератора однофазного переменного тока.

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 17Следующая ⇒

Электрические цепи, в которых значения и направления ЭДС, напряжения и тока периодически изменяются по синусоидальному закону, называются цепями синусоидального так (цепи переменного тока).

Генераторы электрических станций переменного тока устроены так, что возникающая в их обмотках ЭДС изменяется по синусоидальному закону.

Коллекторно-щеточный механизм

ε_i = Blv = Blvsinα

ε_i = Blvsin(ωt + φ_e)

e(t) = Blωvsin(ωt + φ_e)

e(t) = ε_msin(ωt + φ_e)

Получение синусоидальной ЭДС происходит в генераторе переменного тока. В генераторах переменного тока синусоидальная ЭДС получается при постоянном угле, но неравномерном магнитном поле. Индуктирование ЭДС в синхронных генераторах осуществляется по закону электромагнитной индукции.

Синхронный генератор – это машина переменного тока, преобразовывающая какой-либо вид энергии в электрическую энергию.( Синхронный, т.к. частота вращения связана постоянным соотношением с частотой переменного тока, в которую включен генератор).

Синхронные машины вне зависимости от режима работы состоят из двух основных частей: неподвижного статора, выполняющего функции якоря и ротора, вращающегося внутри статора и служащего индуктором.

Синхронные генераторы изготавливают двух видов:

Магнитные полюсы размещены на статоре,а проводник на роторе

Ту часть, которая создаёт магнитное поле, называют индуктором, а ту часть машины, где располагается обмотка, в которой индуктируется ЭДС, называют якорем.

Следовательно: индуктор неподвижен, а якорь вращается. В таких генераторах скользящий контакт в цепи большой мощности создаёт значительные потери энергии, а при высоких напряжениях наличие такого контакта становится нецелесообразным. Поэтому генераторы с вращающимся якорем и неподвижными кольцами выполняют только при невысоких напряжениях (до 380/220 В) и небольших мощностях.

Магнитные полюсы помещены на роторе, а якорь – на статоре

Если вращать ротор-индуктор, то в обмотке статора будет индуктироваться переменная ЭДС. Это явление лежит в основе устройства однофазного генератора переменного тока.

Законы электромагнитной индукции Фарадея-Максвелла и Ампера. Явления самоиндукции и взаимоиндукции и их использование в электротехнических устройствах и электрических машинах.

Закон ЭМИ Фарадея: для любого замкнутого контура индуцированная ЭДС равна скорости изменения магнитного потока, проходящего через этот контур.

где – эдс индукции; – полный магнитный поток (потокосцепление).

. Магнитный поток, создаваемый током в контуре,

где L – индуктивность контура; J – сила тока.

Закон Ампера устанавливает, что на проводник с током, помещенный в однородное магнитное поле, индукция которого В, действует сила, пропорциональная силе тока и индукции магнитного поля:

F = BIlsinα,

Направление силы Ампера можно определить с помощью правила левой руки:
если расположить левую ладонь руки так, чтобы четыре вытянутых пальца указывали направление тока в проводнике, а силовые линии магнитного поля входили в ладонь, то отставленный большой палец укажет направление силы, действующей на проводник с током

где α - угол между векторами

Возьмем контур, по которому протекает ток I. Он создает в окружающем пространстве магнитное поле, линии которого пронизывают плоскость контура.

Возникающий при этом поток получил название магнитного потока самоиндукцииФ_S, так как сам ток индуцирует этот магнитный поток. Под явлением самоиндукции можно понимать возникновение магнитногопотока самоиндукции при протекании по цепи тока.В случае, когда контур содержит Nвитков, используется понятие потокосцепления ψ_S самоиндукции (ψ_S = NФ_S). Оказывается, что ψ_Sи Iпрямопропорциональны друг другу и поэтому можно записать

ψ_S = LI,

где коэффициент пропорциональности Lназывают индуктивностью контура. Он описывает способность контура создавать потокосцепление самоиндукции и равен отношению ψ_S и I:

Пусть в пространстве находится два проводящих контура 1 и 2 Если пропустить по контуру 1 ток I₁, то часть линий вектора магнитной индукции , созданного током I₁ магнитного поля, будет пересекать плоскость второго контура. вследствие чего возникает потокосцепление ψ₂₁ взаимной индукции, которое прямо пропорционально силе тока I₁:

ψ₂₁ = L₂₁I₁.

Если пропустить ток I₂ по второму контуру, то аналогичные рассуждения приведут к следующей формуле:

Ψ₁₂ = L₁₂I₂.

в случае неферромагнитной среды коэффициенты пропорциональности L₁₂ и L₂₁ будут одинаковыми, они получили название взаимной индуктивности контуров 1 и 2:

L₁₂ = L₂₁ = Ψ₁₂/I₂ = ψ₂₁/I₁.

На явлении взаимной индукции основан принцип действия трансформаторов, применяемых для повышения или понижения напряжения переменного тока.

В электротехнике явление самоиндукции проявляется при замыкании цепи (эл.ток нарастает постепенно) и при размыкании цепи (эл.ток пропадает не сразу).

Активные и пассивные элементы цепей переменного тока. Идеальные элементы R , L и C в цепи переменного тока. Векторные диаграммы для напряжений. Цепи переменного тока со смешанным соединением элементов R , L и C . Векторная диаграмма для последовательного соединения элементов. Активное, реактивное и полное сопротивления цепи. Треугольник сопротивлений и треугольник мощностей.

Активные элементы вносят энергию в электрическую цепь, а пассивные ее потребляют.

Пассивные элементы:

Резистивнымиэлементами называются идеализированные модели резистора или других электротехнических устройств или их частей, оказывающих сопротивление току независимо от физической природы этого явления.

Напряжение и ток на резистивном элементесвязаны между собой: u = iR, i = Gu. Коэффициент R -сопротивление и G –проводимость.

Индуктивным элементом называется идеализированный элемент электрической цепи, обладающий свойством накопления им энергии магнитного поля.

Линейная индуктивность характеризуется зависимостью между потокосцеплением ψ(пси) и током i, ψ = Li. Напряжение и ток связаны

u = dψ/dt = L(di/dt)

L -индуктивность

Емкостным элементом называется идеализированный элемент электрической цепи, обладающий свойством накапливания энергии электрического поля.

Линейная емкость характеризуется линейной зависимостью между зарядом и напряжением,

q = Cu

Напряжение и ток емкости связаны i = dq/dt =C(du/dt).

Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 1307; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 678 9 10 11 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!