Генератор переменного тока
Генератор переменного тока В электромашинных генераторах переменного тока промышленного типа синусоидальная ЭДС получается при постоянном угле» но в неравномерном магнитном поле. Магнитное поле генератора (радиальное) в воздушном зазоре между статором и ротором направлено по радиусам окружности ротора (рис. 12.2, а). Магнитная индукция вдоль воздушного зазора распределена по закону, близкому к синусоидальному. Такое распределение достигается соответствующей формой полюсных наконечников. Синусоидальный закон распределения магнитной индукции вдоль воздушного зазора показан на рис. 12.2,6 в развернутом виде. В любой точке воздушного зазора, положение которой определяется углом р, отсчитанным от нейтральной плоскости (нейтрали) против движения часовой стрелки, магнитная индукция выражается уравнением Нейтральная плоскость перпендикулярна оси полюсов и д лит магнитную систему на симметричные части, из которь одна относится к северному полюсу, а другая —к южном Наибольшую величину магнитная индукция имеет по серединой полюсов, т. е. при углах (3 = 90°{В=Вт и р = 270°^=-/д. На нейтрали (при (3 = 0 и (3=180°) магнитная индукци равна нулю (Я = 0). На рис. 12.3 показана конструктивная схема генератор переменного тока с двумя парами полюсов, расположении на роторе, а проводники обмотки, где наводится ЭД помещены в пазах сердечника статора. Отметим еще одну разновидность генераторов переменног тока —генератор с тремя обмотками (трехфазный генератор которые на схеме рис. 12.4 представлены тремя витками н роторе (у турбогенераторов и гидрогенераторов эти обмотк; находятся на статоре). Плоскости витков находятся под углог 120 друг к другу. ЭДС в обмотке генератора При равномерном вращении ротора в его обмотке (н* рис. 12.2, а — в витке) наводится ЭДС, определяемая формулой (Ю.4), e = Bv2l. Подставляя выражение магнитной индукции (12.3), получи е— Bmv2ls\x\ р. При (3 = 90°, т. е. в положении проводника под середино полюса, 'наводится наибольшая ЭДС Em = Bm2vl. Уравнение ЭДС можно записать так: ? = ?„, sin р. должно быть записано так: е = Ет sin (со/ ± v¦i). Из этого уравнения можно определить величину ЭДС в любой момент при произвольном начальном положении витка. На рис. 12.6 в соответствии с уравнением (12.6) построены графики ЭДС трех витков, отличающихся в момент начала отсчета времени расположением относительно нейтральной плоскости (ел при ^ = 0, ес при v¦/c>0, ев при v¦/B<0). Характеристики синусоидальных величин Уравнением и графиком задаются все характеристики синусоидально изменяющейся величины: амплитуда, угловая частота, начальная фаза, период, частота и для любого момента времени мгновенная величина. Далее приведены определения этих характеристик, и они показаны на рис. 12.7 применительно к синусоидальной ЭДС. Определения распространяются на все величины, изменяющиеся по синусоидальному закону (ток, напряжение и др.). Мгновенная величина (или мгновенное значение) ЭДС е — величина ЭДС в рассматриваемый момент времени. Мгновенная ЭДС определяется уравнением (12.6) при подстановке в него времени /, прошедшего от начала отсчета до данного момента. Период Т—наименьший интервал времени, по истечении которого мгновенные величины периодической ЭДС повторяются. Если аргумент синусоидальной функции выражается в углах, то период выражается постоянной величиной 2п. Частота /—величина, обратная периоду: /=1/7; (12.7) т е. частота равна числу периодов переменной ЭДС в секунду. Частота выражается в герцах (Гц): 1 Гц=1/с. 8 Квдоишо» Ф.Е. из мгновенных величин, которая соответствует аргумент, <д/ + \¦/, равному к п + 90°, где к—любое целое число или нуль Фаза (фазовый угол со/±\¦/) — аргумент синусоидально ЭДС, отсчитываемый от ближайшей предшествующей точки перехода ЭДС через нуль к положительному значению. Фаз в любой момент времени определяет стадию гармоническог изменения синусоидальной ЭДС. Начальная фаза \¦/ — фаза синусоидальной ЭДС в начальный; момент времени. Две синусоидальные величины, имеющие разные начальные фазы, называются сдвинутыми по фазе. Угловая частота со или угловая скорость характеризует углом поворота ротора (а) генератора в единицу времени (t). За время одного периода Т угол поворота ротора равен 2л радиа-следовательно: co = a/f—2я/Г=2я/ (12.8) Задачи Задача 12.4. Переменный электрический i=100 sin (628—60°). Определить период, частоту этого тока и мгновенные его значения при г=0; (j =0,152 с. Построить график тока. Решение. Уравнение синусоидального тока в общем случае имеет вид » = Amsin(