Вихревые токи
Изменяющийся магнитный поток способен индуцировать ЭДС не только в проводах или витках индуктивных катушек, но и в массивных стальных сердечниках, кожухах и других металлических деталях электротехнических установок. Эти ЭДС являются причиной
появления индуцированных токов, которые действуют в массивных металлических деталях электротехнических устройств, замыкаясь накоротко в их толще. Такие токи получили название вихревых токов. Природа вихревых токов такая же, как и токов, индуцированных в обычных проводах или индуктивных катушках. Благодаря
очень малому сопротивлению массивных проводников вихревые токи даже при небольшой индуцированной ЭДС достигают очень больших значений, вызывая чрезмерное нагревание этих проводников.
Способы уменьшения вредного действия вихревых токов.В электрических машинах и аппаратах вихревые токи обычно нежелательны, так как они вызывают нагрев металлических сердечников, создают потери энергии (так называемые потери от вихревых токов), снижают КПД электрических машин и аппаратов и ока;!Ь1вают согласно правилу Ленца размагничивающее действие. Для уменьшения вредного действия вихревых токовприменяют два основных способа.
1. Сердечники электрических машин и аппаратов выполняют из отдельных стальных листов толщиной 0,35— 1,0 мм, изолированных один от другого слоем изоляции (лаковой пленкой, окалиной, образующейся при отжиге листов, и пр.). Благодаря этому преграждается путь распространению вихревых токов.
2. В состав электротехнической стали, из которой изготовляют сердечники электрических машин и аппаратов, вводят 1— 5% кремния, что обеспечивает повышение ее электрического сопртивления. Благодаря этому достигается снижение силы вихревых токов, протекающих по сердечникам электрических машин и аппаратов.
Использование вихревых токов. Вихревые токи используют для плавки металлов, с их помощью нагревают металлические детали при сварке, наплавке и пайке, а также осуществляют поверхностный нагрев, необходимый для закалки металлических изделий.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что является причиной появления вихревых токов?
2. Какие способы уменьшения вредного действия вихревых токов вам
известны?
3. Где можно найти полезное применение вихревым токам?
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
ОДНОФАЗНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
Переменным током называют такой электрический ток, который периодически изменяется по величине и направлению.
Для получения переменного тока используют электромашинные генераторы, работа которых основана на явлении электромагнитной индукции. Переменный ток имеет огромное практическое значение. Почти вся электроэнергия вырабатывается в виде энергии переменного тока.
Возможность получать переменный ток различного напряжения (высокого — для передачи энергии на большие расстояния, низкого — для питания различных потребителей), простота устройства генераторов и двигателей переменного тока, надежность их работы, удобство эксплуатации и высокие технические характеристики
дали им широкое применение.
Наибольшее распространение получил синусоидальный ток. Изменение тока по синусоидальному закону происходит плавно, без скачков и резких перепадов, что благоприятно сказывается на работе электрических машин и аппаратов.
Временная диаграмма синусоидального тока приведена на рис.1. Его мгновенное значение описывается формулой
Где
—
максимальное значение (амплитуда) тока;
— угловая
частота;
— начальная фаза (значение аргумента
в начальный момент времени, т. е. при t
= 0).
Переменная ЭДС, переменное напряжение и переменный ток характеризуются периодом, частотой, мгновенным, максимальны значениями, действующей величиной.
Рис. .1. Временная диаграмма синусоидального тока
Период. Время, в течение которого переменная ЭДС (напряжение или ток) совершает одно полное изменение по величине и направлению (один цикл), называется периодом. Период обозначается буквой T и измеряется в секундах (с).
Частота.
Число полных изменений переменной ЭДС
(напряжения или тока),совершаемых за 1
с, называется частотой. Частота
обозначается буквой 
и измеряется в герцах (Гц). При измерении
больших частот пользуются единицами
килогерц (кГц) и мегагерц (МГц):
1 кГц = 1 ООО Гц, 1 МГц = 1 ООО кГц = 1 ООО ООО Гц.
Чем больше частота переменного тока, тем короче период. Таким образом, частота — это величина, обратная периоду:
При вращении витка
в магнитном поле один его оборот
соответствует 360°, или 2л радиан. Угловая
скорость вращения этого витка выражается
в радианах в секунду (рад/с) и определяется
отношением 
. Эта величина называется угловой
частотой и обозначается буквой
:
Угловая частота
тока 
выраженная
в радианах в секунду,больше частоты
тока выраженной в герцах в 
раз
Мгновенное и
максимальное значения.
Величины переменной ЭДС, силы тока,
напряжения и мощности в любой момент
времени называют мгновенными
значениями
этих величин, обозначают соответственно
строчными буквами (,
,
,
)
и записывают следующим образом:
Максимальным
значением
(амплитудой) переменной ЭДС (напряжения
или тока) называется та наибольшая
величина, которой она достигает за один
период. Максимальное значение
электродвижущей силы обозначается
,
напряжения — Um,
тока — 
Действующая величина. Действующим значением переменного тока называется такая сила постоянного тока, которая, протекая через равное сопротивление и за одно и то же время, что и переменый ток, выделяет одинаковое количество теплоты
Электроизмерительные приборы (амперметр, вольтметр), включенные в цепь переменного тока, измеряют соответственно действующее значение тока и напряжения
Для синусоидального
переменного тока действующее значение
меньше максимального в 1,41 раз, т.е.
в
раза:
Аналогично действующие значения переменной ЭДС и напряжения меньше их максимальных значений в 1,41 раза
Пример .1. Вольтметр, подключенный к зажимам электрической цепи,
Показывает действующее напряжение U = 36 В. Вычислить максимальное
значение (амплитуду) этого переменного напряжения.
Решение
Максимальное значение
напряжения больше действующего в 
раз,
Поэтому:
Сдвиг фаз. При сопоставлении двух и более переменных синусидальных величин (ЭДС, напряжения или тока) необходимо такжеучитывать, что они могут изменяться во времени неодинаково и достигать своего максимального значения в разные моменты времени.
Графики изменения переменного тока i и напряжения u, несовпадающих по фазе, показаны на рис. .2.
Рис. .2. Диаграмма изменения величин переменного тока и напряжения, не совпадающих по фазе
Сдвиг фаз между напряжением и током есть алгебраическая величина, определяемая путем вычитания начальной фазы тока из начальной фазы напряжения:
Запомните
■ Если 
>
0, то напряжение опережает ток по фазе.
■ Если < 0, то напряжение отстает по фазе от тока.
■ Если = 0, то ток и напряжение совпадают по фазе
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что называется переменным током?
2. В каких единицах измеряется частота переменного тока?
3. Какое значение переменного тока наносят на шкалах амперметров и вольтметров?
4. Что такое сдвиг фаз между напряжением и током?