Т. Генератор пер. тока
Электрические машины, преобразующие механическую энергию в электрическую, называют генераторами. В современной энергетике применяют индукционные генераторы переменного тока, в которых используется явление электромагнитной индукции. Они позволяют получать большие токи при достаточно высоком напряжении.
Простейшей моделью такого генератора может служить рамка abcd (рис. 1), вращающаяся в однородном магнитном поле вокруг своей оси ОО’, перпендикулярной индукции магнитного поля.
Пусть в начальный момент времени t = 0 плоскость рамки перпендикулярна вектору магнитной индукции (рис. 1, а), ее пронизывает максимальный магнитный поток \(~\Phi_m \left( \alpha = 0\right).\) При равномерном вращении рамки пронизывающий ее магнитный поток уменьшается. Вследствие этого, согласно закону электромагнитной индукции, в рамке возникает ЭДС индукции \(~\varepsilon_i.\) Когда плоскость рамки станет параллельна вектору индукции магнитного поля (рис. 1, б), пронизывающий ее магнитный поток станет равным нулю \(~\left( \Phi = 0, \alpha = \frac <\pi>2\right).\) Скорость же изменения магнитного потока при прохождении рамки через это положение наибольшая, так как проводники рамки аЬ и cd движутся в этот момент перпендикулярно линиям индукции. Возникающая ЭДС индукции, пропорциональная скорости изменения магнитного потока, будет максимальная, и создаваемый ею в этом случае индукционный ток направлен (согласно правилу правой руки) от Ь к a и от d к с. При дальнейшем повороте рамки магнитный поток увеличивается, ЭДС, не изменяя своего знака, будет уменьшаться по величине и в положении (рис. 1, в) \(~\Phi = \Phi_0, \frac = 0,\) так как при прохождении через это положение проводники витка аЬ и cd скользят вдоль линии поля, не пересекая их. Следовательно, ЭДС индукции, возникающая в контуре в этом случае, \(~\varepsilon_i = 0.\) При дальнейшем вращении рамки магнитный поток уменьшается. Скорость изменения магнитного потока увеличивается и ЭДС индукции возрастает. Согласно рисунку 1, г \(~\Phi = 0, \left | \frac \right | = \left( \frac \right)_0 \) и \(~\left | \varepsilon_i \right | = \left | \varepsilon_ \right |,\) но направление индукционного тока в витках (согласно правилу правой руки) совпадает с направлением от a к и от с к d (противоположно таковому на рис. 1, б). Это направление будет сохраняться и при дальнейшем движении рамки и начнет убывать, так как магнитный поток хотя и увеличивается, но скорость изменения его уменьшается.
При последующих оборотах рамки все эти явления будут повторяться вновь. Таким образом, ЭДС индукции во вращающейся рамке за один оборот изменяется от \(~ — \varepsilon_\) до \(~ + \varepsilon_.\)
Выясним, по какому закону будет изменяться ЭДС индукции в рамке площадью S, если рамка вращается с постоянной угловой скоростью ω (ω = const) в однородном магнитном поле с индукцией \(~\vec B \) вокруг оси, расположенной в плоскости рамки и перпендикулярной вектору \(~\vec B. \)
За время t рамка повернется на угол \(~\varphi = wt,\) и угол между нормалью к рамке и вектором магнитной индукции будет \(~\alpha = wt.\) Магнитный поток, пронизывающий рамку, в момент времени t равен \(~\Phi = BS \cos wt.\)
Согласно закону Фарадея, мгновенное значение ЭДС индукции, возникающей в рамке, равно первой производной магнитного потока по времени \(~\varepsilon_i = — \Phi’.\) Поэтому
\(~\varepsilon_i = wBS \sin wt = \varepsilon_0 \sin wt,\)
где \(~\varepsilon_0 = wBS \) — амплитудное значение ЭДС, которое, как видно, тем больше, чем быстрее вращается рамка, чем больше площадь рамки, тем больше магнитная индукция поля.
Таким образом, при равномерном вращении рамки в однородном магнитном поле в ней возникает синусоидальная ЭДС с частотой колебаний, равной частоте вращения рамки, которая будет создавать синусоидальный ток в цепи той же частоты, но фаза колебания тока не обязательно должна совпадать с фазой изменения ЭДС. Поэтому в общем случае мгновенное значение силы тока \(~I = I_0 \sin \left( wt + \varphi,\right)\) где \(~\varphi \) — разность фаз между колебаниями силы тока и ЭДС (рис. 2).
Чтобы использовать переменный ток, рамки соединяют с двумя изолированными кольцами, к кольцам прижимают щетки, к которым присоединяют контакты внешней цепи (рис. 3).
какое явление используется при устройстве генератора переменного тока?
используется явление электро-магнитной индукции
Источник: . проверено
Похожие вопросы
Ваш браузер устарел
Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.
Генератор переменного тока
В 1832-м году неизвестным изобретателем был создан первый однофазный синхронный многополюсный генератор переменного тока. Но в самых первых электронных устройствах применялся только постоянный ток, в то время как переменный ток долгое время не мог найти своего практического применения. Тем не менее, вскоре выяснили, что намного практичнее использовать не постоянный, а переменный ток, то есть тот ток, который периодически меняет свое значение и направление. Преимущества переменного тока, состоят в том, что его удобнее вырабатывать при помощи электростанций, генераторы переменного тока экономичнее и проще в обслуживании, чем аналоги, работающие на постоянном токе. Поэтому были собраны надежные электрические двигатели переменного тока, которые сразу нашли свое широкое применение в промышленных и бытовых сферах. Надо отметить, что благодаря существованию переменного тока, его особенным физическим явлениям, смогли появиться такие изобретения, как радио, магнитофон и прочая автоматика и электротехника, без которой сложно представить современную жизнь.
Устройство генератора переменного тока
Генератор переменного тока – это устройство, которые преобразует механическую энергию, в электрическую.
Состоит он из неподвижной части, которая называется статор или якорь (см. рисунок) и вращающейся части — ротор или индуктор. В генераторе переменного тока ротор — это электромагнит, который обеспечивает магнитное поле, которое передается на статор. На внутренней поверхности статора есть осевые впадины, так называемые пазы, в которых расположена обмотка переменного тока (проводник). Статор генератора изготавливается из 0.35 мм спрессованных стальных листов, которые изолированы покрытой лаком пленкой. Эти листы устанавливаются в станине устройства. Ротор крепится внутри статора и вращается посредством двигателя. Вал – одна из деталей, для передачи крутящего момента под действием расположенных на нём опор. На общем валу с генератором, располагается так называемый возбудитель постоянного тока, который питает постоянным током обмотки ротора. Аккумулятор в генераторе переменного тока выполняет функции стартерной батареи, которая имеет свойство накапливать и хранить электроэнергию при нехватке в отсутствии работы двигателя и при нехватке мощности, которую развивает генератор.
Применение генераторов переменного тока в жизни
В течении последних лет, популярность использования электростанций и генераторов переменного тока значительно возросла. Используются они как в промышленных, так и в бытовых сферах. Промышленные генераторы являются наилучшим вариантом для использования на производстве, в больницах, школах, магазинах, офисах, бизнес центрах, а так же на строительных площадках, значительно упрощая строительство в тех зонах, где электрификация полностью отсутствует. Бытовые генераторы, более практичные, компактные и идеально подходят для использования в коттедже и загородном доме. Генераторы переменного тока широко применяются в различных областях и сферах благодаря тому, что могут решить множество важных проблем, которые связаны с нестабильной работой электричества или полным его отсутствием.
Обслуживание
Практически любая дизельная электростанция в независимости от ее мощности (500 кВт) и производителя имеет 2 главные составляющие. Это генератор переменного тока и двигатель внутреннего сгорания. Так как поддерживать данные узлы необходимо в рабочем исправном состоянии, в ходе их эксплуатации нужен определенный перечень обязательных работ по их техническому обслуживанию. К сожалению, подавляющее большинство владельцев считает, что можно ограничиться лишь своевременной заменой масла и фильтра, при этом «техническое обслуживание» можно провести и самостоятельно. Но результатом этого зачастую становится полный отказ работы устройства. В результате чего, не сложно сделать вывод, что проще и дешевле, доверить оборудование профессионалам, которые благодаря знаниям и огромному опыту, смогут увеличить срок службы ДГУ и сократить расходы при аварийных ситуациях.
Дизельные электростанции со скидкой. Продажа
Вам нужна дешевая дизельная электростанция? Посмотрите наш каталог ДГУ по специальной цене.
Возможно, будет выгоднее купить дизельную электростанцию, чем брать ее в аренду.
Запросить коммерческое предложение
Нужна консультация отдела продаж или инженера для расчета проекта — звоните:
28. Принцип действия генератора переменного тока. Вращение рамки в магнитном поле. Обратимость процесса превращения механической энергии в электрическую.
Явление электромагнитной индукции применяется для преобразования механической энергии в энергию электрического тока. Для этого используют генераторы. Принцип действия генераторов основан на вращении плоской рамки в однородном магнитном поле.
Пусть в однородном магнитном поле (
) рамка вращается с угловой скоростью
.Магнитный поток, сцепленный с рамкой площадью S в любой момент времени t:
,
При вращении рамки в ней будет возникать переменная ЭДС индукции, изменяющаяся со временем по гармоническому закону:
. Обратимость процесса превращения механической энергии в электрическую. Если по рамке, помещенной в магнитное поле, пропускать электрический ток, то на нее будет действовать вращающий момент
и рамка начнет вращаться. На этом принципе основана работа электродвигателей, предназначенных для превращения электрической энергии в механическую энергию.
29. Индуктивность контура. Самоиндукция. Токи при замыкании и размыкании цепи. Время релаксации.
Индуктивность – физическая величина, характеризующая магнитные свойства электрической цепи.
Индуктивность контура определяется магнитным потоком, сцепленным с контуром, когда ток, создающий этот поток равен единице:
. (7)
Единица индуктивности: 1 Гн = 1 Bб/A.
1 Гн – индуктивность такого контура, магнитный поток самоиндукции которого при токе 1 А равен 1 Вб.
Индуктивность контура зависит от геометрической формы контура, его размеров и магнитной проницаемости среды, в которой он находится. Рассмотрим это на примере соленоида.
самоиндукция – возникновение ЭДС индукции в проводящем контуре при изменении в нем силы тока
Экстратоки самоиндукции – дополнительные токи за счет возникновения ЭДС самоиндукции при всяком изменении силы тока в цепи. Они направлены противоположно току, создаваемому источником. При выключении источника тока экстратоки имеют такое же направление, что и ослабевающий ток. Следовательно, наличие индуктивности в цепи приводит к замедлению исчезновения или установления тока в цепи
Вывод: сила тока при размыкании цепи убывает по экспоненциальному закону
Таким образом, в процессе включения источника тока нарастание тока в цепи задается функцией
Время релаксации
Механические колебания [ Физика ]
Время, размерность в СИ —
Коэффициент затухания, размерность в СИ —
30. Взаимная индукция. Трансформаторы: устройство и принцип работы. Типы трансформаторов.
Взаимная индукция – явление возникновения ЭДС в одном из контуров при изменении силы тока в другом.
Единица измерения взаимной индуктивности – генри (Гн).
Явление взаимной индукции лежит в основе работы трансформаторов.
Трансформатор — это устройство, применяемое для повышения или понижения напряжения переменного тока.
Трансформатор состоит из двух обмоток, одна из которых называется первичной (число витков 
), вторая – вторичной (число витков
). Обе обмотки укреплены на общем замкнутом железном сердечнике
Принцип работы трансформатора. Работа трансформатора, как уже упоминалось, основана на явлении взаимной индукции. Переменный ток I1 первичной катушки создает в сердечнике трансформатора переменный магнитный поток Ф. Изменение этого потока вызывает во вторичной обмотке появление ЭДС взаимной индукции, а в первичной – ЭДС самоиндукции
Коэффициент трансформации. Отношение числа витков показывающее во сколько раз ЭДС во вторичной обмотке трансформатора больше (или меньше), чем в первичной, называется коэффициентом трансформации
.
Типы трансформаторов. Пренебрегая потерями энергии, которые в современных трансформаторах не превышают и связаны в основном с выделением в обмотках джоулевой теплоты и появлением вихревых токов, и, применяя закон сохранения энергии, можно записать, что мощности тока в обеих обмотках трансформатора практически одинаковы:
,
откуда учитывая соотношение (16) найдем
,
т.е. токи в обмотках обратно пропорциональны числу витков в этих обмотках.
Если , то трансформатор повышающий (увеличивает переменную ЭДС и понижает ток);
Если , то трансформатор понижающий (уменьшает ЭДС и повышает ток).