28. Переменный электрический ток. Машины переменного тока. Электрические машины переменного тока.

При вращении рамки в магнитном поле, в каждом из проводников наводится ЭДС индукции. , суммарная ЭДС равна , где угол между и равен углу поворота рамки , где угловая скорость рамки

Е_м – максимальное значение Э.Д.С. Переменные величины принято обозначать маленькими буквами, поэтому мгновенное значение ЭДС обозначается е, максимальное значение обозначается е₀. Если вместо двух полуколец (коллектора) в машине постоянного тока, установить два кольца и соединить их с сопротивлением нагрузки R_н, то в цепи будет протекать электрический ток. , подставляя получим

Электрический ток напряжение и сила тока которого, изменяются синусоидально - называется переменным и является вынужденными колебаниями. При вращении рамки, сила Лоренца, зависящая от угла поворота, будет являться внешней периодической силой, т.е. изменяется по закону синуса или косинуса. Такой принцип действия применяется в электрических машинах переменного тока, называемых синхронными генераторами.

П ри больших токах между кольцами и щётками возникает искрение, и даже электрическая дуга, которая может вывести из строя щетки. Поэтому в синхронных генераторах большой мощности индуктор располагают на роторе, а якорь на статоре.

i, u и е –мгновенное значение тока, напряжения и Э.Д.С., в каждый момент времени они разные, поэтому удобнее пользоваться действующими значениями.

Действующее значение переменного тока равно значению такого эквивалентного постоянного тока, который, проходя через сопротивление, выделяет в нём за период то же количество тепла.

значение мощности за период

Среднее значение за период равно нулю, поэтому

I – действующее значение силы тока. Действующее значение напряжения - , для Э.Д.С. .

Амперметры и вольтметры переменного тока показывают действующие значение.

Пример: Ротор электрического генератора длиной 7м и диаметром 1.25м вращается с частотой 3000 об/мин. Индукция магнитного поля 2 Тл. Определить амплитуду колебаний ЭДС в одном витке статора.

Дано: ℓ=7м d=1,25м В=2Тл n=3000об/мин eo=?	ЭДС индукции, возникающая в витке обмотки ротора (якоря) находится e=eosin ωt, где eo=SBω, или eo=ℓdB2πn eo=7·1,25·2·2·3,14·3000/60=5,5 кВ
	Ответ: максимальное значение ЭДС равно 5,5 кВ.

Вопросы:

1. Как определить ЭДС индукции в движущемся проводнике?

2. Что такое переменный ток?

3. Что называется действующими значениями силы тока?

4. Как связаны действующие и максимальные значения переменного тока?

5. Что показывают амперметры и вольтметры переменного тока?

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ 19

1. Амперметр, включённый в цепь переменного тока, показывает 3 А. Чему равно амплитудное значение силы тока?

2. Пробойное напряжение конденсатора 250 В. Можно ли включить его в городскую сеть напряжением 220 В?

3. Электродвижущая сила переменного в цепи тока изменяется по формуле е = 250sin100πt. Определить действующее значение ЭДС и частоту.

4. Зависимость силы тока от времени определяется уравнением i = 90sin(314t + π/4). Определите действующее значение силы тока, фазу, начальную фазу и частоту.

5. Мгновенное значение напряжения определяется по формуле u = 179 sin ωt. определить мгновенное значение напряжения для моментов времени; 0; 0,0025; 0,005;0,0175 с. Частота переменного тока 50 Гц.

6. Прямоугольная рамка длиной 10 см и шириной 5 см равномерно вращается в однородном магнитном поле с индукцией 0,02 Тл. Скорость вращения 2865 об/ч. определите амплитуду ЭДС индукции, возникающей в рамке.

7. Из скольких витков состоит рамка площадью 367 см², равномерно вращающаяся в однородном магнитном поле с индукцией 0,115 Тл, если вольтметр, подключённый к её концам показывает 90 В? Период вращения рамки 2,5·10^-2 с.