В.3. Випрямлення змінного струму в постійний за допомогою колектора. Найпростіший генератор постійного струму

В.2. Перетворення енергії в електричних машинах. Найпростіший генератор змінного струму.

Електричне перетворення енергії - одне з найдивовижніших явищ оточуючого нас світу - основане на використанні закону електромагнітної індукції згідно з якою при переміщенні зі швидкістю провідника довжиною магнітному полі з індукцією в провіднику наводиться ЕРС

(В.1)

Цей вираз встановлений М.Фарадеєм був перетворений Д,К.Максвелом і для витка, зчепленого з магнітним: потоком: Ф, приведений до такого вигляду в диференціальній формі:

(В.2)

Використовуючи вирази (В.1) та (В.2) розглянемо роботу найпростішого генератора змінного струму (рис. В.1), котрий складається, з циліндричного каркасу з витком. на ньому, поміщеного в магнітне поле, створене полосами магніту та. Кожна зі сторін витка ( та ) з'єднана зі своїм кільцем. До кілець пристають щітки А та В, за допомогою котрих виток електрично з'єднується з зовнішнім кодом, що має опір, у цього найпростішого електричного генератора є всі найважливіші елементи реальної електричної машини.

Домовимося називати лінію, яка проходить через центр ордината по середній між. полюсами магніту, лінією геометричної нейтралі, а частину.кола, що відноситься: до одного полюса, - полюсним поділом.

Рис.В.1. Найпростіший генератор змінного струму Рис.В.2.Правила правої (а) і лівої (б) рук

Приведемо циліндр з витком: в рух. Напрям ЕРС визначиться при ньому за правилом правої руки: розмістимо долоню так, щоб в неї входили лінії магнітної індукції; відведений великий палець направимо за рухом: провідника; тоді решта пальців руки покаже напрям ЕРС одного напряму, а коли під полюсом: І - іншого напряму.

Отож, в провіднику і в витку в цілому наводиться змінна за часом ЕРС, період.якої дорівнює Т. Число періодів, які виникають за 1 сек, називають частотою отже.

Якщо в машині є пар полюсів, а частота обертів витка дорівнює, та за один оберт в ньому буде періодів частота, що наводиться ЕРС:

(В.3)

Коли кільця замкнуті через щітки А і В на зовнішнє коло, по ньому тече струм, що має таку саму частоту.

Найпростіший генератор змінного струму, що перетворює механічну енергію в електричну (див. Рис В.1) складається з двох основних частин і нерухомої, що називається ротором. Та частина машини, котра створює магнітне поле, називається індуктором:, а інша частина, в якій наводиться ЕРС і здійснюється перетворення енергії, -.якорем.

Щоб примусити отриманий змінний струм протікати по.зовнішньому голу в одному напрямі, замінимо кільця генератора на рис. В.1 на ізольовані одне від одного напівкільця (рис. В.З). Такий випрямний пристрій називається колектором:, а напівкільця: - його пластгшами.

Щітки А і В розмістимо так, щоб вони переходили з одної пластину на іншу, тоді, коли виток знаходиться на лінії геометричної нейтралі, тобто, коли ЕРС у витку дорівнює нулю.

Тепер кожна зі щіток буде дотикатися тільки до тої пластини I провідника, який міститься під даним: полюсом: (щітка А - з провідником:, що знаходиться під полюсом М, а щілина В - під полюсом: 8). Отже, в зовнішньому колі, струм: буде текти завжди.» одному напрямку - від щітки А до В -1 мати вигляд, що показаний на рис. В.4. Здійснилося випрямлення наведеної у витку змінної ЕРС і струму в ЕРС і струм одного напрямку у зовнішньому колі.

Перетворивши змінний струм в постійний за допомогою колектора ми отримаємо генератор постійного струму, в якорі якого так само як і в генераторі змінного струму, тече змінній струм.

Колектор є складним пристроєм, а ковзний контакт щітка – колектор, як буде вказано далі, в багатьох випадках ускладнює роботу машини. Тому виникає запитання: чи неможна створити електричний генератор, в якорі якого зразу наводилась би постійна ЕРС? Але якщо ми хочемо отримати постійну ЕРС, тобто мати постійну ліву частину у виразі (В.2), то, отже, повинна бути постійною і його права частина. Однак Знаменником у правій частині виразу (В.2) є час, котрий незворотній і має один вимір. Значить, для того, щоб права частина була постійною, необхідно безперервно, безмежно збільшувати магнітний потік, що, звичайно, неможливо. Таким чином, електрична машина може бути створена на основі закону електромагнітної індукції лиш у тому випадку, якщо у її якорі наводиться змінна ЕРС.

Дата добавления: 2014-01-04