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(
|