(0)

Переменный ток

   Ток, изменяющийся по виличине и направлению, называется переменным. Если проводник пересекает магнитные силовые линии, то в последнем появляется индуктированная ЭДС, её величина зависит от величины магнитной индукции В, активной длинны проводника l, скорости пересечения проводником магнитных силовых линий v и sin угла а между направлением движения проводника и направлением магнитных силовых линий поля.

   Зависимость будет выглядеть так:

   Направление индуктированной ЭДС в проводнике находится в зависимости от направления движения его в магнитном поле и определяется правилом правой руки.

   Источниками переменного тока являются генераторы, они работают на принципе электромагнитной индукции. На современных электрических станциях электрическую энергию вырабатывают генераторы переменного тока, приводимые в движение двиателями внутреннего сгорания, паровыми или гидравлическими турбинами.

Схема получения переменной ЭДС при вращении витка между магнитными полюсами

Главная / Справочник электрика / Переменный ток

   Познакомимся с принципом работы генератора переменного тока и выясним, как создаётся переменная ЭДС, под действием которой в цепи протекает переменный электрический ток.

   Представим себе, что в равномерном магнитном поле между полюсами N - S машины вокруг оси О - 0 вращается виток провода в виде рамки abcd с угловой скоростью w. За время t виток повернётся на угол a = wt. Разомкнутые концы витка присоеденены к двум изолированным один от другого контактным кольцам К1 и К2 , находящимся на его оси. Контактные кольца соприкасаются со скользящими по их поверхности контактами - щётками С1 и С2 .

   Если виток abcd привести во вращение вокруг оси О - 0, то стержни его ab и cd начнут пересекать магнитные силовые линии и в них будет индуктироваться ЭДС. При горизонтальном положении витка магнитный поток, проходящий через него, будет равен нулю. По мере же того как угол поворота витка будет увеличиваться, начнёт возрастать и магнитный поток, наибольшим он будет, когда виток займёт вертикальное положение.

   Для наглядного представления о получении индуктированной переменной ЭДС строится график изменения ЭДС, возникающей в витке в зависимости от угла его поворота в магнитном поле.

   Построим взаимно перпендикулярные оси координат. На горизонтальной оси в одном масштабе отложим время, в течении которого виток, вращаясь по окружности в магнитном поле, совершает один полный оборот, а по вертикальной оси в другом масштабе - значения индуктированной ЭДС.

   Отрезок времени, в течении которого виток делает один полный оборот по окружности 3600 , разделим на 12 частей, каждое деление будет соответствовать 1 / 12 части окружности, или 300 .

График изменения ЭДС в зависимости от угла поворота витка в магнитном поле

   При расположении контура витка в магнитном поле горизонтально, т.е. когда он не пересекает магнитный поток, ЭДС в нём будет равна нулю. Такое положение витка на графике соответствует точке 0. Как только виток повернётся на 300 , т.е. пройдёт расстояние по дуге 0 - 1, ЭДС в витке будет равна 0,5 своего наибольшего значения, так как sin 300 = 0,5. При повороте витка на угол 600 ЭДС будет равна 0,866 (точка 2), а при повороте его на угол 900 в точке 3 ЭДС достигает наибольшего его значения - единицы.

   При дальнейшем повороте витка во второй четверти окружности от точки 3 до точки 6 величина индуктированной ЭДС в нём будет уменьшаться от максимального своего значения до нуля, так как с возрастанием угла поворота синус его будет уменьшаться от единицы до нуля.

   Во второй половине окружности, когда виток будет пересекать магнитные силовые линии под углами 210, 240, 270, 300, 330, 360, индуктированная ЭДС изменит своё направление, а величина её будет изменяться в зависимости от изменения синуса этих углов.

   Теперь построим график изменения переменной ЭДС витка в зависимости от угла его поворота. На горизонтальной оси на отрезке времени О - t графика построим перпендикуляры, выражающие в выбранном масштабе величины инуктированной ЭДС в зависимости от угла поворота витка в магнитном поле полюсов машины для каждого из 12 моментов положения витка. Проведём через вершины полученных отрезков, выражающих величины ЭДС в разные моменты, плавную линию, получим кривую, называемую синусоидой. С помощью этой кривой можно определить величину ЭДС в любой момент. Электродвижущая сила, изменяющаяся по синусоиде, называется синусоидальной ЭДС. Под действием такой ЭДС в электрических цепях будет протекать синусоидальный переменный ток.

   Переменный ток на электрических схемах принято обозначать знаком " ~ ". Значения переменных величин ЭДС, тока или напряжения в рассматриваемый момент называются мгновенными значениями. Наибольшие из мгновенных значений переменных величин называются максимальными, или амплитудными значениями.

   Переменные ЭДС, ток и напряжение характеризуются периодом или частотой. Период - это промежуток времени, в течении которого ЭДС, ток или напряжение совершает одно полное изменение по величине и направлению. Период обозначается буквой Т и измеряется в секундах. Число периодов в одну секунду называется частотой переменного тока и обозачается буквой f. Частота измеряется в герцах (Гц): 1Гц - это 1 период в 1 секунду.

   Для определения периода переменного тока с частотой 50Гц используется формула:

   В технике обычно применяют переменные токи определённой частоты. Например, в России стандартной частотой переменного тока принята частота 50Гц.