ОМИКРОН ОМИКРОН ОМИКРОН
Система Orphus

79. Получение переменного тока

Пусть имеется однородное магнитное поле, образованное между полюсами NS электромагнита (фиг. 126, а). Внутри поля под действием посторонней силы вращается по окружности в сторону движения часовой стрелки металлический прямолинейный проводник. Как известно, пересечение проводником магнитных линий приведет к появлению в проводнике индуктированной э. д. с. Величина этой э. д. с, как было указано выше (71), зависит от величины магнитной индукции В, активной длины проводника l, скорости пересечения проводником магнитных линий v и синуса угла а между направлением движения проводника и направлением магнитного поля.

Разложим окружную скорость v на две составляющие — нормальную и тангенциальную по отношению к направлению магнитной индукции В, как было показано в 71. Нормальная составляющая скорости vn обусловливает наводимую э. д. с. индукции и равна:

Тангенциальная составляющая скорости vt не принимает участия в создании индуктированной э. д. с. и равна:

при а=90° нормальная скорость

откуда общее выражение для э. д. с. в проводнике будет:

т. е. в этом случае нормальная составляющая скорости имеет максимальное значение. Такое же значение имеет в этот момент величина индуктированной э. д. с. в проводнике.

При движении проводник будет занимать различные положения. На чертеже положения проводника даны через каждые 45° угла поворота. Рассматривая отдельные положения проводника, мы видим, что угол пересечения а меняется и, кроме того, при переходе проводника через нейтральную линию направление индуктированной э. д. с, определяемое по правилу правой руки, также меняется. Для наглядности составим таблицу зависимости величины и направления э. д. с. (пропорциональной sin a) от положения проводника и угла между векторами индукции и скорости вращения проводника (табл. 16).

Из таблицы видно, что за один полный оборот проводника э. д. с. в нем сначала увеличивается от нуля до максимального значения, затем уменьшается до нуля и, изменив свое направление, вновь увеличивается до максимального значения н вновь уменьшается до нуля. При дальнейшем движении проводника изменения э. д. с. будут повторяться.

Для наглядного представления о ходе изменения индуктированной э. д. с. в проводнике воспользуемся графическим методом. Проведем две взаимно перпендикулярные оси (фиг. 126, б). На горизонтальной оси в одном масштабе отложим углы поворота проводника, а на вертикальной в другом масштабе — величину э. д. с, индуктированную в проводнике в каждый момент времени. Если э. д. с, индуктированную в проводнике при прохождении его под южным полюсом, считать положительной и откладывать от горизонтальной оси вверх, то э. д. с, индуктированную в проводнике при прохождении его под северным полюсом, следует считать отрицательной и откладывать от горизонтальной оси вниз. Проведя затем через концы отрезков, изображающих в масштабе величины э. д. с, непрерывную линию, получим кривую, называемую синусоидой. При помощи кривой мы можем легко определить величину э. д. с. в любой момент времени. Для этого на горизонтальной оси откладываем интересующий нас угол поворота проводника от начального положения. Затем от этой точки восстанавливаем перпендикуляр. Отрезок, заключенный между точками пересечения перпендикуляра с кривой и горизонтальной осью, будет в масштабе выражать величину индуктированной э. д. с. в проводнике в этот момент времени.

В нашем примере проводник вращается в однородном магнитном поле. В проводнике индуктировалась э. д. с, изменяющаяся по закону синуса. Такая э. д. с. называется синусоидальной.

В дальнейшем мы увидим, что электротехника предпочитает пользоваться переменными величинами, изменяющимися по синусоидальному закону.

Устройство, показанное на фиг. 127, позволяет снимать и отводить во внешнюю цепь переменную э. д. с. Согнутый рамкой проводник вращается в магнитном поле под действием посторонней силы. Концы рамки присоединены к двум медным кольцам 3 и 4, на которых наложены две угольные щетки 5 и 6. Во внешней цепи будет протекать изменяющийся по величине и направлению ток. Такой ток называется переменным в отличие от постоянного, который дают гальванические элементы и аккумуляторы. Переменный ток на электрических схемах принято обозначать условным знаком ~.

В создании индуктированной э. д. с. будут участвовать не все стороны рамки, а лишь те, которые пересекают магнитные линин. Эти стороны называются активными сторонами (на фиг. 127 они обозначены цифрами 1 и 2).

Конструкция генератора переменного тока, показанная на фиг. 127, не может быть практически нопользована. Недостатком ее является трудность создания однородного магнитного поля и большое магнитное сопротивление магнитному потоку, который значительный путь проходит по воздуху.

В конструкциях современных электрических машин между полюсами электромагнита помещают стальной барабан, в пазы которого укладывают проводники обмотки. Такая конструкция машины представлена на фиг. 128. Магнитным линиям в этом случае приходится проходить по воздуху короткий путь между сталью полюсов и барабана. Можно доказать, что магнитные линии, проходя воздушный промежуток, будут входить в барабан в радиальном направлении и в таком же направлении будут выходить из него, чтобы попасть в другой полюс. В этом случае направление окружной скорости в каждый момент перпендикулярно направлению магнитных линий, т. е. скорость будет все время нормальной скоростью (v = vn).

Стремление получить синусоидальную э. д. с. заставляет конструктора машины придать такую форму полюсным наконечникам, при которой магнитная индукция в воздушном зазоре изменялась бы по закону синуса:

где Вт — максимальная магнитная индукция в воздушном зазоре при а = 90°, т. е.

В этот момент э. д. с, индуктированная в проводнике, также имеет максимальное значение:

откуда общее выражение для э. д. с. в проводнике будет:

 

Для получения индуктированной э. д. с. в генераторах безразлично, будет ли движущийся проводник пересекать неподвижное магнитное поле или движущееся поле будет пересекать

неподвижный проводник. В рассмотренных конструкциях генераторов переменного тока обмотка, где индуктировалась переменная э. д. с, размещалась на вращающейся части машины— роторе, а полюса располагались на неподвижной части машины — статоре. Однако для того чтобы поставить обмотку переменного тока в более благоприятные условия, ее чаще располагают на статоре, а обмотку возбуждения полюсов помещают на роторе. Генератор такой конструкции представлен на фиг. 129.

Постоянный ток, необходимый для обмотки возбуждения, подается от специального генератора-возбудителя постоянного тока, сидящего на одном валу с генератором переменного тока, или от выпрямительного устройства.

4 Апрель, 2009              17293              ]]>Печать]]>
0 / 0 ( Нет оценки )

Добавить комментарий

Ваше имя

Текст

Контрольный вопрос

Дva plus trи ? (цифрой)

Вверх страницы