 |
|
Определение, получение и изображение переменного тока
Переменным называют ток, изменение которого по значению и направлению повторяется через равные промежутки времени.
Широкое применение переменного тока в различных областях техники объясняется легкостью его получения и преобразования, а также простотой устройства генераторов и двигателей переменного тока, надежностью их работы и удобством эксплуатации. Рассмотрим принцип действия простейшего генератора переменного тока.
Между полюсами электромагнита или постоянного магнита (рис. 4.1) расположен цилиндрический ротор (якорь), набранный из листов электротехнической стали. На якоре укреплена катушка, состоящая из определенного числа витков проволоки. Концы этой катушки соединены с контактными кольцами, которые вращаются вместе с якорем.
Рисунок 4.1 Модель генератора переменного тока
С контактными кольцами связаны неподвижные контакты (щетки), с помощью которых катушка соединяется с внешней цепью. Воздушный зазор между полюсами и якорем профилируют так, чтобы индукция магнитного поля в нем менялась по синусоидальному закону:
,
где α— угол между плоскостью катушки и нейтральной плоскостью 00'.
Когда якорь вращается в магнитном поле со скоростью о), в активных сторонах катушки наводится ЭДС индукции (активными называют стороны, находящиеся в магнитном поле генератора)
,
где β — угол между направлениями векторов индукции магнитного поля В и скорости v; l — длина активных сторон витков катушки.
Магнитное поле в зазоре расположено так, что угол 
. Таким образом,
.
При числе витков w число активных сторон катушки равно 2w. Тогда ЭДС катушки
(4.1)
Где 
— максимальное значение ЭДС.
Таким образом, ЭДС генератора меняется по синусоидальному закону. Если к зажимам генератора подключить нагрузку, то через нее пойдет ток, который также будет изменяться по синусоидальному закону. График синусоидального тока 
представлен на рис. 4.2. По оси ординат откладывают ток i, по оси абсцисс — угол 
или время t.
Рисунок 4.2 График синусоидального тока