Выполнила: ст-ка гр.МФ-41 Мохова Наталья Проверил: ст. преподаватель Седов Б.Б.

Как мы уже знаем, электрический ток бывает постоянным и переменным. Но широко применяется только переменный ток. Это обусловлено тем, что напряжение и силу переменного тока можно преобразовывать практически без потерь энергии. Переменный ток, в отличие от тока постоянного, непрерывно изменяется как по величине, так и по направлению, по закону синуса или косинуса. i = I 0 * cos ωt

Чтобы вызвать в цепи переменный ток, используются источники переменного тока, создающие переменную ЭДС, периодически изменяющуюся по величине и направлению. Такие источники называются генераторами переменного тока.

Получение переменного тока основано на открытом Фарадеем в 1831 г. Законе электромагнитной индукции: ЭДС индукции, возникающая в любом контуре, равна скорости изменения магнитного потока,взятой с обратным знаком. В генераторах получают переменный ток двумя способами: 1. вращением катушки в постоянном магнитном поле

Прямоугольная рамка, изготовленная из медной проволоки, укреплена на оси и при помощи ременной передачи вращается в поле магнита. Концы рамки припаяны к медным контактным кольцам, которые, вращаясь вместе с рамкой, скользят по контактным пластинам (щеткам). С помощью щёток и снимается переменная ЭДС. Схема устройства генератора с вращающейся катушкой.

Таким образом, при равномерном вращении рамки в ней будет индуктироваться ЭДС, периодически изменяющаяся как по величине, так и по направлению.

Перейдем теперь к изучению графика переменной ЭДС. На рис. в верхней части показана рамка, вращающаяся в магнитном поле, а внизу дано графическое изображение возникающей кривой ЭДС

за каждый оборот рамки, ЭДС, возникающая в ней, совершает полный цикл своего изменения. Если же рамка будет замкнута на какую-либо внешнюю цепь, то по цепи потечет переменный ток, график которого будет по виду таким же, как и график ЭДС Полученная нами волнообразная кривая называется синусоидой, а ток, ЭДС или напряжение, изменяющиеся по такому закону, называются синусоидальными.

2. вращением магнита внутри катушки

Принципиальная схема содержит неподвижный плоский разомкнутый виток с выводами a и b и внутри витка - постоянный магнит (точнее - электромагнит, питающийся от отдельного генератора постоянного тока), который вращается с постоянной частотой f, а, значит, и с постоянной угловой частотой, а - амплитудное значение потока: Схема устройства генератора с вращающимся магнитом

При этом мгновенное значение перпендикулярной к контуру составляющей потока, направленной по оси х, равно: По закону электромагнитной индукции Фарадея в контуре индуцируется ЭДС, мгновенное значение которой определено скоростью изменения перпендикулярной составляющей потока магнитного поля:

Трехфазный генератор переменного тока с вращающимся магнитом

Простейший генератор трехфазного тока отличается от генератора однофазного тока тем, что на статоре его расположены три отдельные обмотки (фазные обмотки), оси которых сдвинуты одна относительно другой на угол 120°. Каждую из обмоток трехфазного генератора вместе с присоединенной к ней внешней цепью принято называть фазой. Согласно государственному стандарту фазы обозначаются буквами А, В и С.

Ротор генератора представляет собой постоянный магнит или электромагнит, который вращается каким-либо первичным двигателем с определенной частотой вращения. При вращении ротора в трех фазных обмотках статора индуцируются синусоидальные э. д. с. е A, е B и е C одной и той же частоты и имеющие одинаковые амплитуды. Кривые изменения ЭДС и их векторное изображение

В настоящее время имеется много различных типов индукционных генераторов. Но все они состоят из одних и тех нее основных частей. Это, во-первых, электромагнит или постоянный магнит, создающий магнитное поле(индуктор), и, во- вторых, обмотка, в которой индуцируется переменная ЭДС (якорь).

Переменный ток для промышленных целей и для освещения вырабатывается мощными генераторами, приводимыми во вращение паровыми или водяными турбинами и двигателями внутреннего сгорания.

Если плоская рамка площади S равномерно вращается с частотой f оборотов в секунду в однородном магнитном поле с индукцией то магнитный поток Φ, пронизывающий рамку периодически изменяется во времени: Φ(t) = B · S cos (2πft). В соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея на концах рамки появится переменное напряжение E инд = 2πfBS sin (2πft).

Большинство крупных источников электроэнергии электростанции построено с использованием генераторов переменного тока. Мировым стандартом генерации, передачи и преобразования электроэнергии является использование переменного трёхфазного тока. В России и европейских странах промышленная частота тока равна 50 герц, в США, Японии и ряде других стран 60 герц. Переменный однофазный ток используется многими бытовыми потребителями и получается из переменного трёхфазного тока путём объединения потребителей в группы по фазам.

Приложения

Структурная схема генератора переменного тока

asp chem-on.html htm Справочное пособие по электротехнике и основам электроники/Под ред. проф. А.В.Нетушила, М.:1986. В.Ю.Ломоносов, К.М.Поливанов – Электротехника.Основные понятия. Ленинград:1962.