1.2 Синусоїдний струм, миттєве та амплітудне значення

Гармонічний струм - це змінний струм, який з часом змінюється за законом синусу чи косинусу. Їх ще називають синусоїдний чи косинусоїд ний струм.

Синусоїдний струм - елементарний, тобто його не можна розкласти на інші, більш прості змінні струми. Навпаки, складні періодичні струми намагаються розкласти на ряд синусоїдних струмів.

На практиці дуже поширені електричні кола синусоїдного струму, так як лише при цьому струмі наведенні у колі ЕРС самоіндукції та взаємоіндукції пропорційні диференціалу струму за часом () і напруга на затискачах конденсаторів, резисторів, двигунів…буде теж гармонічною, так як диференціал від синусоїди є косинусоїда, яка не відрізняється за формою від синусоїди. Кола змінного струму ми будемо розглядати на прикладі цього струму. Якщо в мережі струм змінюється по якомусь закону, то напруги, ЕРС, заряд теж змінюється за тим же законом.

Змінні величини характеризують наступними значеннями:

Миттєвим - значення струму, напруги та ЕРС у довільний будь-який момент часу. Позначаються малими латинськими літерами:

Амплітудним, або максимальним - найбільше миттєве значення за період:

1.3 Одержання синусоїдної ерс

Змінний струм промислової частоти на електростанціях створюють синхронні генератори трифазного струму. В них використовується явище електромагнітної індукції. Синусоїдний струм проходить лише в замкненому колі, в якому діє синусоїдна ЕРС. За допомогою генератора механічна енергія перетворюється в електричну енергію змінного струму. Генератор складається з нерухомої частини - статора та рухомої частини - ротора. Статор набирається з тонких листів електротехнічної сталі для зменшення втрат від вихрових струмів. Він має форму полого циліндра. У пази, які зроблені уздовж внутрішньої поверхні статора, вкладені ізольовані провідники - обмотка статора, в якій індукуються змінні ЕРС. Ротор уявляє собою електромагніт. В обмотку ротора струм збудження подається через мідні кільця (колектор). Магнітний потік ротора проходе через тіло ротора, два повітряних проміжки (між статором і ротором) та осердя статора. При обертанні ротора вже змінний магнітний потік перетинає обмотку статора та індукує в ній змінну ЕРС:

де - магнітна індукція в пазу, в якому знаходиться даний провідник,Тл.

- активна довжина цього провідника, м

- швидкість руху магнітного потоку по відношенню до провідника, м/с

- кут між магнітними лініями та провідниками обмотки статора, який

змінюється з поворотом контуру.

Магнітна індукція розподілена уздовж поверхні ротора синусоїдально завдяки формі полюсів: від середини полюсів до його країв повітряний проміжок поступово збільшується, а індукція зменшується. При цьому вектори індукції у будь-якій точці перпендикулярні поверхні ротора. В деяких точках на поверхні ротора індукція дорівнює нулю, так звана нейтральна площина,

Швидкість обертання ротора підтримується постійною, тому змінна ЕРС при обертанні ротора викликається лише зміною магнітної індукції уздовж поверхні ротора. Так як ця індукція розподілена уздовж поверхні ротора синусоїдально, то і ЕРС змінюється з часом теж синусоїдально . У зв’язку з цим генератори змінного струму розраховують так, щоб розподілення індукції уздовж поверхні ротора було синусоїдально . Тобто, щоб ротор обертався з постійною кутовою швидкістю в однорідному магнітному полі.