Генераторы переменного тока

Если для получения электрического напряжения используется прополочная рамка, вращающаяся в магнитном поле, то напряжение индукции не постоянно, а зависит от мгновенного положения рамки в магнитном поле.

В соответствии с формулой №1 напряжение индукции пропорционально скорости изменения магнитного потока. Согласно выражению

, магнитный поток пропорционален площади сечении магнитного поля, пересекающего рамку, т.е.

Аналогичное выражение справедливо для вращающейся катушки.

u	мгновенное значение напряжения индукции,	Вольт
U_m	амплитуда напряжения, т.е. максимальное напряжение, возникающее дважды за оборот катушки,	Вольт
φ = ωt	угол поворота катушки, отсчитываемый, от начального положения, перпендикулярного направлению магнитного поля,	радиан
S	площадь витка,	метр²
N	число витков катушки,	штук
T	период вращения катушки,	секунд
f	частота вращения,	Герц
t	время,	секунд

Переменное напряжение

Переменное напряжение Напряжение индукции меняется во времени по синусоидальному закону. В течение периода оно дважды меняет знак. Поэтому его называют переменным напряжением.

Амплитуда, или максимальное значение напряжения индукции, определяется формулой

Частота переменного тока промышленной сети f = 50 Гц, и соответственно ω = 100π 1/с.

Переменный ток

Если к клеммам вращающейся катушки присоединить внешнюю электрическую цепь, то в ней возникает электрический ток, сила которого изменяется по синусоидальному закону во времени и меняет свой знак (направление) дважды за период. Такой ток называется переменным током.

i	мгновенное значение силы тока,	Ампер
I_m	амплитуда тока,	Ампер
ω=2πf	угловая частота,	радиан/секунда

Если цепь тока содержит реактивные элементы, то между напряжением и током возникает разность фаз.

График зависимости напряжения u от времени t (или от φ = ωt) представляет собой синусоиду.

В любом генераторе переменного тока имеются магнит, создающий требуемое магнитное поле (чаще всего электромагнит; в генераторах малой мощности используются постоянные магниты), вращающиеся обмотки и контактные кольца. Для получения достаточно высокого напряжения применяют обмотки с большим числом витков и железные сердечники.

Вращающаяся часть генератора называется ротором, неподвижная часть — статором.

В генераторах большой мощности обмотки, в которых индуцируется напряжение, располагаются на статоре, а магниты — на роторе (машина с внутренними полюсами). При этом контактные кольца служат лишь для подвода небольшой мощности к электромагнитам.