Лекція №15 Тема. Лінійні кола синусоїдального струму. План. Переваги змінного струму



Скачати 53.34 Kb.
Дата конвертації17.11.2016
Розмір53.34 Kb.


Лекція № 15
Тема. Лінійні кола синусоїдального струму.
План.

  1. Переваги змінного струму.

  2. Будова електромагнітного генератора

  3. Добування синусоїдальних величин


Переваги змінного струму
Під час передавання і розподілу електричної енергії виникає необхідність у застосуванні різних напруг: високої-для передачі електричної енергії на великі відстані і низької – для живлення приймачів енергії. Таке перетворення легко здійснюється тільки за допомогою змінного струму. Для цього використовують електромагнітні апарати – трансформатори, які мають простий пристрій і високий ККД.

Сучасна енергетика побудована на використанні змінного струму, що отримують на електростанціях за допомогою синхронних генераторів. Генератори і двигуни змінного струму мають високі техніко-економічні показники, надійні в роботі і зручні в експлуатації.

Електрична енергія змінного струму широко використовується в різних галузях промисловості, сільського господарства, транспорту, зв’язку і побуті.

В деяких галузях техніки використовується енергія постійного струму, для цього застосовуються випрямлячі змінного струму, спеціальні генератори постійного струму, а при малій потужності - первинні елементи, акумулятори.


В промисловості сільському господарстві та побуті переважно використовується змінний струм. Причина полягає в тому, що застосування змінного струму дає можливість ширше використовувати процеси перетворення енергії порівняно з постійним струмом завдяки явищу електромагнітної індукції.

Перевагою використання змінного струму є те, що на змінні струмі працюють трансформатори, а двигуни змінного струму постійні, і міцніші і дешевші двигуни постійного струму. Важливою перевагою можливість трансформування електричної енергії, тобто простою із меншими втратами перетворювання струму великої величини і низькою U в струм малої величини і високої U або оберненого перетворення.

При передачі і розподілу електричної енергії виникає необхідність у застосування різних напруг: високої – для передачі енергії на великі відстані і низької – для живлення приймачів енергії. Таке перетворення напруги легко здійснюється тільки на змінному струмі. Для цього використовують електромагнітні апарати – трансформатори, які мають простий і високий ККД. Сучасна енергетика побудована на використанні змінного струму, що отримують на електростанції за допомогою синхронних генераторів.

В колах постійного струму при незмінних напрузі джерела живлення і параметрах кола залишаються постійними І,Р, і W електричного поля і W магнітного поля.


Будова електромагнітного генератора
Джерелами змінного струму являється електромагнітні генератори

Будова електромагнітного генератора: нерухома частина – статора і рухома частина – ротора.




Рис. 2. Генератор:

а - статор; б - схема генератора змінного струму; в -ротор.
Статор має форму полого циліндру, осердя якого складається з тонких (0,35-0,5мм) листів електротехнічної сталі, ізольованих одного від іншого лаком. У пазах (каналообразних канавках) зроблених уздовж внутрішньої поверхні циліндра статора, розміщенні провідники обмотки статора, з’єднанні між собою певним чином.

На роторі розміщенні електромагніти. Їх обмотка, що називається обмоткою збудження генератора, поєднується через кільця і щітки з джерелом постійного струму збудження. Постійний магнітний потік, який збуджується струмом ротора, проходить крізь тіло ротора, два повітряних зазору, між статором і ротором і осердя статора. При обертання ротора цей потік перетинає провідники статора і наводить у них е.р.с. При роботі генератора швидкість підтримується постійною, тому змінні е.р.с. за часом виявляється тільки змінами В, вона розподіляється по окружності якоря генератора за синусоїдальним законом. Це досягається особливою формулою полюсних наконечників. У середині полюсів завдяки лініям повітряного зазору В має максимальне значення. В двохполюсному генераторі одному оберту ротора відповідає один період е.р.с. статора.

Генератор робить n обертів у хвилину частота індуктивності в обмотці статора е.р.с. f = n/60.

Якщо ротор має Р пар полюсів, то f = Pn/60.


Генератори і двигуни змінного струму мають високі техніко-економічні показники, надійні в роботі і зручні в експлуатації.

Електроенергія змінного струму широко використовується в різних галузях промисловості, сільському господарстві, транспорту, зв’язку і побуті. В ряді галузі техніки використовується енергія постійного струму, для цього застосовується випрямлячі змінного струму, спеціальний генератор постійного струму, а при малій потужності – первинні елементи і акумулятори.


Дgroup 1078обування синусоїдної ЕРС
Явище електромагнітної індукції відкрив у
1831 році англійський фізик Майкл Фарадей, суть якого полягає в наступному: якщо провідний контур пронизується змінним магнітним потоком, то в контурі індукується (наводиться) електрорушійна сила.

Закон електромагнітної індукції: значення електрорушійної сили, яка наводиться в контурі, прямо пропорційно кількості витків контуру і швидкості зміни магнітного потоку. Математичний запис закону: ,

де е – електрорушійна сила, В;

w – кількість витків котушки;

Ф – магнітний потік, Вб;

t – поточний час, с.

Фізична суть знака «мінус» полягає в наступному: якщо в даний


момент часу магнітний потік, що пронизує контур, збільшується, то він наводить е.р.с., яка створить електричний струм, а останній свій магнітний потік, який буде спрямований проти основного потоку і навпаки.

Явища електромагнетизму й електромагнітної індукції лежать в основі принципу дії генераторів змінного синусоїдного струму.

Приведемо варіант конструктивної схеми генератора змінного синусоїдного струму (рисунок 3).

М


агнітний потік створюється струмом намагнічування I. Провідний контур (рамка) розміщенний на осі між полюсами електромагніта. Якщо рамку привести в обертання, то магнітний потік, що пронизує рамку, буде змінюватися в часі за синусоїдним законом й у рамці буде наводитися е.р.с., яка також буде змінюватися за синусоїдним законом в залежності від кута відхилення рамки від горизонтального положення (рис.3, рис.4), тобто

е = Em  sin,

де Еm – амплітудне (максимальне) значення е.р.с. (при вертикальному положенні рамки), В;

 – кут відхилення рамки від горизонтального положення, рад (град);

e – миттєве значення е.р.с. для заданого кута відхилення рамки, В.


Кут відхилення рамки залежить у часі від кутової швидкості обертання рамки (*електричний кут): = t,




де – кутова швидкість обертання рамки, рад/с (град/с);

t – поточний час, с.

Таким чином одержимо залежність е.р.с. від кутової швидкості



обертання рамки: е = Em sin t,





Питання для самоконтролю:


  1. Назвіть переваги змінного струму перед постійним.

  2. Назвіть будову електромагнітного генератора.

  3. Які явища лежать в основі принципу дії генераторів змінного струму?

  4. Як отримати синусоїдальну е.р.с.?

  5. Наведіть рівняння синусоїдальної е.р.с.

  6. Наведіть математичну формулу кутової швидкості.

  7. Наведіть математичну формулу електричного кута.

  8. Наведіть закон електромагнітної індукції.

  9. В чому полягає фізична суть знака «мінус» у законі електромагнітної індукції?

  10. Наведіть формулу частота індуктивності в обмотці статора е.р.с.




База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка