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.

« 3.1 Основні параметри, що характеризують змінний струм.3.3 Подання синусоїдальних величин у різноманітних формах. »


© 2006 Академія цивільного захисту України