Електротехніка та пожежна профілактика в електроустановках
3.2 Принципи одержання синусоїдних ЕРС.
Одержання ЕРС у електричному генераторі змінного струму. Одержання синусоїдальних ЕРС засновано на явищі електромагнітної індукції. Для виникнення в замкнутому колі синусоїдального струму у ньому необхідна наявність синусоїдальної ЕРС, виробленої генератором. Генератором називається машина, що перетворює механічну енергію на електричну. Розглянемо роботу генератора змінного струму. Робота генератора заснована на явищі електромагнітної індукції, зокрема, у генераторі змінного струму використовується засіб одержання індукційної ЕРС (рис.3.2.). Рис.3.2 - Принцип роботи генератора Однорідне магнітне поле створюється двома башмаками (полюсами) електромагніта. У полі під дією зовнішньої механічної сили виток проводу обертається по окружності проти годинної стрілки. За законом електромагнітної індукції в провіднику індукується ЕРС:
Магнітне поле в повітряному зазорі генератора має вид, приведений на рис.3.3. Рис.3.3 - Магнітне поле генератору аналітично , де B - магнітна індукція в деякій точці траєкторії обертання витка проводу; Bm - максимальна магнітна індукція під серединою башмака, a - кут, утворений нейтральною площиною ОО’ і площиною, що проходить через виток з проводом. Тоді Оскільки виток проводу фактично складається з двох провідників, то , де е - миттєве значення ЕРС; Еm - максимальне значення ЕРС; - фаза. Якщо замість одного витка на циліндрі (який називається "якорем") помістити котушку, що має w витків, то максимальна ЕРС буде: . Якщо генератор має р пар полюсів, то , тобто частота індукованої ЕРС: , (3.7) де n - число обертів якоря у хвилину, . Розглянемо роботу генератора аналітично: - положення "1" - виток перпендикулярний магнітним силовим лініям; ЕРС=0; - положення "2" - між площиною витка і магнітними силовими лініями з'явився кут a. ЕРС росте і спрямована на нас (за правилом правої руки); - положення "3" - виток паралельний магнітним силовим лініям; ЕРС максимальна і спрямована на нас; - положення "4" - ЕРС=0; - положення "5" - ЕРС максимальна і за правилом правої руки спрямована від нас. Перетворення енергії в генераторі змінного струму. За законом електромагнітної індукції . За законом електромагнітних сил (формула Ампера): . Тоді (3.8) рівняння перетворення потужності механічної (F×v) в електричну (E×I). Правило Міткевича: при роботі генератора повна механічна потужність , яка одержується від первинного двигуна, перетвориться в корисну електричну потужність та потужність витрат . Баланс потужностей . Витрати електричної енергії на нагрівання обмоток електродвигунів можуть становити значну величину і представляти пожежну небезпеку, особливо при роботі електродвигуна у режимі перевантаження.
|
© 2006 Академія цивільного захисту України