Достоинства синусоидального тока

Линейные электрические цепи синусоидального тока.

Генерирование синусоидального тока.

Широкое практическое использование синусоидального тока началось с 1891 года, когда на международной электротехнической выставке русский электротехник Михаил Осипович Доливо-Добровольский продемонстрировал линию передачи переменного тока со всеми ее звеньями: генератором, трансформатором, асинхронным двигателем.

Синусоидальный ток имеет следующие преимущества перед постоянным:

– легкость и экономичность получения больших количеств энергии;

– легкость и экономичность с помощью трансформаторов изменения напряжения и передачи энергии на большие расстояния;

– легкость и простота получения вращающегося магнитного поля, необходимого для работы конструктивно самого простого асинхронного двигателя.

Наибольшее количество электротехнических устройств рассчитано на синусоидальный ток стандартной промышленной частоты – 50 герц. Синусоидальные токи высоких частот используются в технике связи, сверхвысоких частот – в радиотехнике и телевидении.

Синусоидальные токи возникают в цепях при действии в них синусоидальных ЭДС, источниками которых служат машинныегенераторы промышленной частоты или ламповые генераторы для получения токов высокой и сверхвысокой частот.

Принцип получения синусоидальных ЭДС в генераторах переменного тока основан на законе электромагнитной индукции, согласно которому ЭДС, наводимая в проводящем контуре, пропорциональна скорости изменения магнитного потока, пронизывающего контур.

.

(2.1)

Принцип работы генератора легко понять на примере вращения рамки в однородном магнитном поле с постоянной угловой скоростью .

Пусть в момент времени t = 0 рамка расположена горизонтально и как видно из рис. 2.1 магнитный поток, пронизывающий площадь рамки будет максимальным Ф_m. Если рамку повернуть на некоторый угол относительно горизонтальной плоскости, то площадь рамки будет пронизываться меньшим потоком

.

При равномерном вращении рамки с угловой скоростью угол поворота рамки в любой момент времени = t.

Таким образом, магнитный поток, пронизывающий площадь вращающейся рамки будет изменяться по косинусоидальному закону

.

(2.2)

Подставляя 2.2 в 2.1 и производя операцию дифференцирования, получим

.

(2.3)

т.е. при равномерном вращении рамки в магнитном поле, наводимая в ней ЭДС, изменяется во времени по закону синуса. В промышленных генераторах переменного тока вращается не рамка, а постоянное магнитное поле, создаваемое обмоткой ротора, которое пересекает неподвижные витки обмотки статора и наводит в них синусоидально изменяющуюся ЭДС.

Значения ЭДС, напряжений и токов в данный момент времени называются мгновенными и обозначаются строчными буквами e, u, i.

В общем случае синусоидально изменяющиеся во времени величины имеют вид:

,
,	(2.4)
,

где E_m, U_m, I_m – амплитуды ЭДС, напряжения и тока;

аргументы синуса _e, _u, _i – фазные углы и просто фазы ЭДС, напряжения и тока.

Фазы в начальный момент времени t = 0 называются начальными фазами – _e – начальная фаза ЭДС, _u – начальная фаза напряжения, _i – начальная фаза тока.

Дата добавления: 2015-05-06