Получение переменного тока

Получение переменного тока

2.. Принцип получения переменного тока.

3. Работа приемников электрической энергии при переменном токе.

4. Заключение.

5. Источник используемой литературы.

В промышленности в основном применяют синусоидальный переменный ток, который в отличие от постоянного каждое мгновение изменяет свое значение и периодически направление. Для получения такого тока используют источники электрической энергии, создающие переменную э. д. с, периодически изменяющуюся по величине и направлению; такие источники называются генераторами переменного тока.

На рисунке 1 изображена примитивная установка для выработки переменного тока. Рисунок 1 Простейшая установка для выработки переменного электрического тока

2. Простейшим генератором переменного тока может служить виток, вращающийся в равномерном магнитном поле (рис.2, а). Пользуясь правилом правой руки, легко определить, что в процессе вращения витка направление э. д.с. е, индуцированной в рабочих участках 1 и 2 витка, непрерывно изменяется (показано стрелками), следовательно, изменяется и направление проходящего по замкнутой цепи тока i.

По закону электромагнитной индукции э. д. с, индуцируемая в витке при вращении его с окружной скоростью? в магнитном поле с индукцией В,

e_i = - d/dt = B_m*S*sin(wt) = e_msin(wt).

где

(wt)— длина двух рабочих частей витка, находящихся в магнитном поле;

m— угол между направлением силовых магнитных линий и направлением движения витка в рассматриваемый момент времени (направлением вектора скорости?).

При вращении витка с угловой скоростью e_m угол e_m = e_msin(wt). следовательно,

Переменный угол? t называется фазой э. д. с. Величина 2lB? представляет собой максимальное значение э. д. с. е, которое она принимает при e_msin(wt). = 90° (когда плоскость витка перпендикулярна силовым магнитным линиям). Обозначив его Eт получим:

U = U_msin(wt).

Полученная зависимость изменения э. д. с. е от угла e_msin(wt). или от времени t графически изображается синусоидой (рис.2,б). Э. д. с, токи и напряжения, изменяющие свои значения и направления по закону синусоиды, называются синусоидальными. Ось, по которой откладывают углы e_msin(wt). t, можно рассматривать как ось времени t.

Рассмотрим несколько отдельных положений витка. В момент времени, соответствующий углу?t₁ (см. рис.2, а), когда виток находится в горизонтальном положении, его рабочие участки как бы скользят вдоль силовых магнитных линий, не пересекая их; поэтому в этот момент э. д. с. в них не индуцируется (точка 1 на рис.2,б). При дальнейшем повороте витка стороны его начнут пересекать магнитные силовые линии. По мере увеличения угла поворота увеличивается и число силовых линий, пересекаемых сторонами витка в единицу времени, и соответственно возрастает индуцированная в витке э. д. с е.

В момент времени, соответствующий углу t e_msin(wt). ₂, виток пересекает наибольшее число силовых магнитных линий, так как его рабочие участки 1 и 2 движутся перпендикулярно силовым линиям магнитного поля; в этот момент э. д. с. е достигает своего максимального значения Е_т (точка 2 на графике). При дальнейшем вращении витка число пересекаемых силовых линий уменьшается и соответственно уменьшается индуцированная в витке э. д. с. В момент времени, соответствующий углу рабочие участки витка опять как бы скользят вдоль магнитных силовых линий, в результате чего э. д. с. е будет равна нулю (точка 3). Затем рабочие участки 1 и 2 витка вновь начинают пересекать магнитные силовые линии, но уже в другом направлении, поэтому в витке появляется э. д. с. противоположного направления. В момент времени, соответствующий углу ₄ e_msin(wt).. при вертикальном расположении витка э. д. с. в достигает максимального значения — Е_т (точка 4), затем она уменьшается, и в момент времени, соответствующий e_msin(wt).. t5, снова становится равной нулю (точка 5). При дальнейшем движении витка с каждым

Рис.2. Индуцирование синусоидальной э. д. с. (а) и кривая ее изменения (б)

новым оборотом описанный выше процесс индуцирования э. д. с. будет повторяться.

В современных генераторах переменного тока магниты или электромагниты, создающие магнитное поле, обычно располагаются на вращающейся части машины — роторе, а витки, в которых индуцируется переменная э. д. с,— на неподвижной части генератора — статоре. Однако с точки зрения принципа действия генератора переменного тока безразлично, на какой части машины — роторе или статоре — расположены витки, в которых индуцируется переменная э. д. с.

3. Если подключить к генератору переменного тока электрическую лампу (см. рис. 2, а), то нить ее будет периодически накаляться и остывать. Однако если частота изменений переменного тока достаточно велика, то нить лампы не будет успевать охлаждаться и глаз человека не будет улавливать изменений ее накала. Такие же условия имеют место и при работе электродвигателей переменного тока; такой двигатель при работе получает от источника импульсы переменного тока, следующие один за другим с большой частотой, и его ротор будет вращаться с постоянной частотой.

Источник используемой литературы.

1. http://electrono.ru/peremennyj-tok/46-poluchenie-peremennogo-toka

2. http://e-science.ru/physics/theory/?t=28

Заключение.

Проблема экономии электроэнергии становится все более актуальной в мире и поэтому предлагаемые в статье методы ее экономии имеют важное практическое и научное значение Существующие многочисленные электропотребители переменного тока, содержащие индуктивности,(трансформаторы, асинхронные электрические машины) пока неэкономично расходуют потребляемую электроэнергию, поскольку бесполезно обмениваются реактивными токами и реактивной энергией индуктивностей с питающей электросетью. Этот бесполезный реактивный энергообмен сети и индуктивных электроприемников реактивными токами дважды за период, для экономии электроэнергии, вполне можно устранить разными методами.. В том числе методом конденсаторной компенсации реактивной мощности, резонансными методами настройки электроприемников на единичный входной коэффициент мощности и метод с использованием компенсирующий конденсаторов и электронным(ими) ключом(амии), включенными последовательно в цепи электропитания последовательно с индуктивной (ых) обмотки(ок).

В результате отключения индуктивной нагрузки от сети переменного тока в данные “реактивные” интервалы времени бесполезный переток реактивных токов устраняется. Запасенная ранее реактивная энергия индуктивности длительное время сохраняется внутри многофазных электроприемников благодаря явлению круговой циркуляции ее по фазам индуктивной нагрузки, что и приводит к существенной экономии электроэнергии.

Данный метод циклического отключения индуктивной нагрузки от сети в “реактивные” интервалы позволит получить экономию электроэнергии до 20-30%.

Радикальная экономия электроэнергии индуктивными электропотребителями(до 100%) может быть достигнута при быстродействующей коммутации тока потребления дважды за период в моменты его максимума.

Эффективность этого ”разрывного” метода экономии электроэнергии заключается в полезном использовании возникающей при разрыве тока в индуктивности явления электромагнитной самоиндукции Для его реализации индуктивные электрические нагрузки (потребители)должны иметь замкнутые вторичные электрические и электромагнитные контура. В асинхронных электрических машинах вторичным электрическим и электромагнитным контурами служит ее статорный магнитопровод и ротор, в трансформаторах –их магнитопроводы и вторичные обмотки.

Дата добавления: 2014-01-11