Obținerea unui emf sinusoidal

circuite electrice în care valoarea și direcția de tensiune și curent EMF variază periodic în timp, conform unei legi sinusoidale, numite lanțuri de curent sinusoidal. Uneori se face referire ca un lanț de curent alternativ.

Circuitele electrice, în care valorile și direcția EMF, tensiunea și curentul variază periodic în timp conform legilor, altele decât o undă sinusoidală, numit un curent continuu non-sinusoidale.

Generatoare de centrale electrice de curent alternativ electrice sunt aranjate astfel încât înfășurările lor are loc emf variază sinusoidal. tensiune sinusoidale în circuitele liniare, care conține elemente rezistive, inductive și capacitive, stimulează schimbarea actuală a legii sine.

Care decurge din această EMF auto-induse în bobinele și tensiunea pe condensatori, după cum rezultă din expresiile

.

De asemenea, variază într-o manieră sinusoidală, deoarece funcția sinus derivat este o funcție de sine. Tensiunea prin elementul rezistiv va varia, de asemenea, ca sinusoidal

Fezabilitatea tehnică a utilizării curent sinusoidal cauzată de faptul că eficiența generatoare, motoare, transformatoare și linii de transmisie cu CEM sinusoidale, tensiune și curent se obține cea mai mare în comparație cu curent non-sinusoidal. De asemenea, în cazul altor forme de modificări substanțiale de curent la supratensiuni de pe părți separate ale circuitului pot apărea datorită EMF autoindusă. Acesta joacă un rol important și faptul că lanțurile de calcul în cazul în care tensiunea EMF și curent variază sinusoidal, este mult mai simplu decât lanțurile de calcul în cazul în care aceste valori variază într-o lege nesinusoidal.

Să luăm în considerare mecanismul apariției și relațiile de bază, care sunt tipice electromotoare sinusoidală. Este convenabil să se utilizeze un model simplu - un cadru care se rotește cu o viteză unghiulară constantă # 969; într-un câmp magnetic uniform (fig. 2.1, a). Ghiduri cadru, se deplasează într-un câmp magnetic, se intersecteze și au indus forță electromotoare pe baza legii inducției electromagnetice. EMF proporțională cu inducție magnetică B, lungimea conductorului l și viteza de deplasare a conductorului în raport cu vt domeniu:

Exprimându-viteză prin vt înconjurătoare viteza v și unghiul # 945;, obținem

unghi # 945; este egală cu produsul dintre viteza unghiulară a cadrului # 969; la timpul t:

Astfel, forța electromotoare care are loc într-un cadru va fi egal cu

Fig. 2.1. - Modelul pentru explicarea apariției unei tensiuni sinusoidale (a); Valorile instantanee grafice EMF (b)

Pe parcursul unei ture dincolo de un ciclu complet se produce modificări EMF.

Dacă t = 0 EMF e nu este zero, expresia emf scrisă

e = Em sin (# 969; t + # 968;),

unde e - forța electromotoare instantanee (valoarea EMF la momentul t); A - valoarea de vârf a EMF (valoarea forței electromotoare la momentul # 969; t + # 968; = Π / 2), (# 969; t + # 968) - faza; # 968; - faza inițială. Faza EMF determină la momentul t, faza inițială - când t = 0.

un ciclu de timp numită perioadă T, iar numărul de cicluri pe secundă - frecvența f:

Unitatea de măsurare frecvenței este, sau hertzi 1 (Hz). valoare # 969; = # 945; / t = 2π / T = 2πf în numita frecvență unghiulară electrice și este măsurată în radiani / secundă.

Grafic EMF este, din când în când este prezentată în figura 2.1, b (linia solidă -. Pentru # 968; = 0, întreruptă - pentru # 968; ≠ 0). Viteza n rotațională și frecvența cadrului f EMF cootnosheniem interconectate

Figura 2.2. Aparate de generator sincron (a) și graficul distribuției inducției magnetice la borna generatorului (b)

generator sincron 1, care aparatul este prezentat în Fig. 2.2, și constă dintr-un stator staționar 1, în care bobina stivuite 2, și un rotor rotativ 3, care este un electromagnet.

câmp magnetic rotativ la o frecvență constantă a rotorului intersectează înfășurarea statorului conductoarelor și induce emf în ele variabile. Pentru emf la o viteză constantă a rotorului a fost variată sinuos, întrefierul dintre polii de rotor și suprafața statorului trebuie să aibă o astfel de formă în care densitatea de flux magnetic de-a lungul gap-ar schimba în funcție de funcția sinus (Fig. 2.2b)

Valoarea de vârf a CEM va fi la # 945; = 90 °, când axa rotorului (a, a), unde B = Ws. Acesta coincide cu axa (b, b) al conductorului din înfășurarea statorică.

Alegerea frecvenței plantelor industriale 50 Hz în URSS și țările din Europa și 60Hz în SUA din cauza considerațiile tehnice și economice. La frecvențe mai mici, dimensiunile, greutatea și costul de transformatoare și mașini de mai sus, mult intermitentă de iluminat și t. F. La mai mari frecvențe, transformatoare și mașini a crescut pierderea de energie, a crescut cădere de tensiune în firele datorită creșterii reactanța inductivă și așa mai departe. N.

Pentru a furniza motoare asincrone de înaltă energie la frecvențe de până la 500 Hz sunt utilizate sau inductor generatoare sincrone multipolare pentru instalații de încălzire și motoare asincrone de mare viteză la frecvențe de până la 8000 Hz - generatoare speciale inductor. un curent alternativ de înaltă frecvență (de la mii la câteva sute de milioane de hertzi) pentru radio și alte unități au fost preparate prin tuburi sau semiconductoare lasere. Principiul de funcționare se bazează pe generatoare de oscilații sinusoidale apar în circuit cu capacitatea și inductanța.

Fezabilitatea aplicării actualei puteri alternativ în loc de curent continuu din cauza multe motive tehnice și economice. Iată câteva dintre ele.

Surse de alimentare AC - generatoare sincrone - este mai ieftin, mai fiabil și poate fi realizată la o capacitate mult mai mare și tensiune mai mare decât generatoarele de curent continuu.

de curent alternativ de tensiune este ușor de convertit la putere de curent alternativ a unei alte (mai mare sau mai mic) tensiune folosind un aparat relativ simplu, ieftin și de încredere - transformator, ceea ce este foarte important în transmiterea energiei pe distanțe lungi.

Receptoare de energie electrică, cum ar fi de iluminat și electrice cuptoare, care utilizează încălzitoare de sârmă de curent continuu și curent alternativ, nu diferă numai în indicatorii lor tehnice și economice, cu toate acestea, motoarele de curent alternativ sunt mai ieftine și mai sigure motoare de curent continuu.

Rețineți, de asemenea mijloace de încălzire utilizate pe scară largă pentru topirea metalelor, călire de suprafață, și așa mai departe. F. Principiul de funcționare se bazează pe utilizarea curentului alternativ.