Переменный электрический ток._. Определение, получение и изображение переменного тока
 Скачать 0.79 Mb.
|
|
ЛЕКЦИЯ 6. Определение, получение и изображение переменного тока. Параметры переменного тока. Фаза переменного тока. Сдвиг фаз. Изображение синусоидальных величин с помощью векторов. Поверхностный эффект. Активное и реактивное сопротивление. Определение, получение и изображение переменного тока. Переменный электрический ток – эл. ток, который изменяется во времени по амплитуде и направлению через равные промежутки времени.  Рис. Модель генератора переменного тока  Рис. Временная диаграмма переменного тока Генератор переменного тока – это устройство для получения переменного электрического тока. Между полюсами постоянного магнита (или электромагнита) расположен цилиндрический ротор (якорь). Он может вращаться. На якоре укреплена катушка, состоящая из определенного числа витков проволоки. Концы этой катушки соединены с контактными кольцами, которые вращаются вместе с якорем. С контактными кольцами связаны неподвижные контакты (щетки), с помощью которых катушка соединяется с внешней цепью. Воздушный зазор между полюсами и якорем профилируют так, чтобы индукция магнитного поля в нем менялась по синусоидальному закону: b=Вm sin  где — угол между плоскостью катушки и нейтральной плоскостью OO'.Когда якорь вращается в магнитном поле со скоростью  , в активных сторонах катушкинаводится ЭДС индукции е (активными называют стороны, находящиеся в магнитном поле генератора) Угол будет меняться по закону = * t . В зависимости от угла в витке будут ЭДС , напряжение и электрический ток разной величины и по значению и направлению. Параметры переменного тока.Фаза переменного тока.Сдвиг фаз. 1. Мгновенное значение тока, напряжения и э.д.с. – это значение в любой момент времени. e = Em sin * t [В] u= Um sin * t [В] i = Im sin * t [А]2. Амплитудное значение тока, напряжения и э.д.с. - это максимальное значение мгновенной величины. Em [В] , Um [В] , Im [А] 3. Период Т [с] – это промежуток времени, в течении которого тока, напряжения и э.д.с. совершают полное колебание и принимают прежнее по величине и знаку значение. Измеряется в сек. 4. Циклическая частота – величина обратная периоду, число периодов в секунду. Измеряется в Герц. f = 1/T [ Гц ] 5. Угловая скорость Скорость вращения якоря генератора в магнитном поле. Измеряется в оборот/мин = 2 f [об/мин]6. Действующее значение : E, U ,I Для измерения переменного тока, напряжения и ЭДС вводят понятие действующего значения. Переменный ток сравнивают с постоянным по тепловому действию. E = Em /  [В] U = Um / [В] I= Im / [А]7. Фаза и сдвиг фаз. [ град ]  Рис. К объяснению понятия фазы и сдвига фаз при переменном токе Рассмотрим два витка обмотки якоря 1 и 2. Виток 1 имеет относительно нейтрали OO' имеет начальный угол1 [ град ]. Виток 2 имеет относительно нейтрали OO' имеет начальный угол2 [ град ]. При вращении якоря витки вращаются с одинаковой угловой скоростью , в одном и том же магнитном поле с магнитным потоком Ф. При этом в каждом витке вырабатывается одинаковая по амплитуде и частоте э.д.с.e1 = Em sin( * t + 1) e2 = Em sin( * t + 2)Так как между витками есть угол  = 1 - 2, в один и тот же момент времени (например t=0) мгновенное значение э.д.с. будет разным: e1 = Em sin1 e2 = Em sin 2 1, 2 – начальные фазы. - сдвиг фаз e1- опережающая э.д.с e2 – запаздывающая э.д.с.Изображение синусоидальных величин с помощью векторов. Синусоидальную величину можно изобразить в векторной форме.  = 1 - 2Рис. Векторная диаграмма синусоидальных ЭДС е1 и е2 На векторных диаграммах длины векторов соответствуют действующим значениям тока, напряжения и ЭДС. Совокупность нескольких векторов, соответствующих нулевому моменту времени, называют векторной диаграммой. На векторной диаграмме векторы изображают токи (напряжения) одинаковой частоты. Применение векторных диаграмм для описания синусоидальных сигналов позволяет использовать геометрические приёмы для выполнения расчётов. Поверхностный эффект. Активное и реактивное сопротивление. При изучении цепей переменного тока приходится сталкиваться с понятием активного и реактивного сопротивлений. Реактивными называют сопротивления, которые в среднем не потребляют энергии. Активными — сопротивления, непрерывно потребляющие энергию.  Рис. Проводник с током, идущим от нас и образовавшееся магнитное поле. Пунктирными линиями показано магнитное поле, сцепленное с проводником. Области сечения проводника, расположенные ближе к поверхности, пересекаются меньшим числом линий в единицу времени, чем области, расположенные ближе к центру. В результате ЭДС самоиндукции оказывается больше в областях, расположенных ближе к центру. Это приводит к уменьшению плотности тока в указанных областях. Следовательно, ток, проходящий через все сечение, уменьшается, что эквивалентно увеличению сопротивления проводника. На больших частотах неравномерность прохождения тока проявляется очень резко и плотность тока в центральных областях сечения проводника практически равна нулю, т. е. ток проходит только в поверхностном слое. Это явление называют поверхностным эффектом. В цепях переменного тока пассивные элементы делятся на: - резистивный элемент – активное сопротивление резистора. Обозначается R, - индуктивный элемент – реактивное сопротивление катушки индуктивности. Обозначается ХL, - ёмкостной элемент – реактивное сопротивление конденсатора. Обозначается Хc. ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ         |