Презентация - "Презентация по электротехнике на тему: "Получение синусоидальной ЭДС. Источники ЭДС""""

ПОЛУЧЕНИЕ СИНУСОИДАЛЬНОЙ Э. Д. С., ИСТОЧНИКИ Э. Д. С.

Рассмотрим вращение с угловой скоростью w прямоугольного витка проводника, помещенного в однородное магнитное поле с потоком Ф(рис.1). Перпендикулярную направлению магнитного потока линию обозначим n-n
(рис.1.б).

Рис.1. Определение направления (а) и значения (б) синусоидальной э. д. с.

Рис. 2. Принципиальная схема простейшего генератора синусоидальной э. д. с. с двумя парами полюсов

Проводник движется с постоянной линейной скоростью v. Когда он пересекает линии магнитного потока, в нем индуцируется э. д. с.
епр = Blvn, (1)
где В -магнитная индукция; l - активная длина проводника, т. е. та его часть, которая пересекает магнитный поток; vn ¾ составляющая линейной скорости, нормальная к магнитному потоку.
При повороте витка на угол a = wt отношению к первоначальному положению, совпадающему с линией n-n,
vn = v sin a = v sin wt.
Тогда на основании (1) получается, что
e пр = Blvsinwt
изменяется по синусоидальному закону во времени. Коэффициент
Blv = Enp m
представляет собой постоянную величину и является амплитудой, э. д. с.

Направление э. д. с. в проводниках определяется по правилу правой руки и указано на рис.1,а (е1 и е2). Так как два проводника, образующих виток, соединены между собой последовательно и э. д. с. в них складываются, то,
е = е1 + е2 = Em sinwt (2)
и также изменяется во времени по синусоидальному закону.
В простейшем генераторе концы витка присоединяют к вращающимся вместе с ним кольцам 1 и 2, по которым скользят неподвижные щетки 1' и 2' (рис. 1,а). От щеток отходят проводники к зажимам щитка генератора. Время одного оборота витка соответствует периоду Т, а угол поворота равен wТ.
При числе пар полюсов р = 1 угловая частота w изменения синусоидальной
э. д. с. равна угловой скорости вращения витка. При большем числе пар полюсов за один оборот витка синусоидальная э. д. с. сделает большее число полных изменений, т. е. период Т будет меньше времени, необходимого для одного оборота витка. На рис. 2 показаны две пары полюсов (р = 2). В этом случае угловая частота в два раза больше угловой скорости.
В общем случае
w = 2pnp/60,
где 2p n /60 ¾ угловая скорость вращения; n ¾ угловая частота вращения, об/мин.

На основании равенства wT = 2p можно получить соотношение между угловой скоростью w и частотой f:

Рис. 3. Схема простейшего генератора синусоидальной э. д. с. с вращающимися полюсами

w = 2p/T = 2pf, (3)
причем f = рn/60.

У современных генераторов синусоидального тока обмотка состоит из большого числа последовательно соединенных витков. В каждом из них индуцируются синусоидальные э. д. с., которые, складываясь, образуют также синусоидальную э. д. с., определяемую выражением (2). Обычно обмотка расположена на неподвижной части генератора - статоре, а вращающиеся магнитные полюсы вместе с обмоткой возбуждения, питаемой от источника постоянного тока, являются ротором (рис. 3).

Постоянный по отношению к ротору магнитный поток вращается вместе с ним. Магнитная индукция в воздушном зазоре между статором и ротором неодинакова; она максимальна по оси полюсов, а к их краям уменьшается по закону косинуса

В = Bmcosα = Bmcoswt.
По этому же закону изменяются магнитный поток в зазоре
Ф = ФmCоsα = ФmCоswt и потокосцепление с любым витком, расположенным на статоре.
Индуцируемая в витке э. д. с.

е = - dФ/dt = wФm sin wt = Em sin wt,
где Еm = wФm.

Таким образом, э. д. с. генератора также синусоидальна.