Переменного тока

Электрические генераторы преобразуют механическую энергию вращения в электрическую. Принцип действия электрических генераторов основан на использовании закона электромагнитной индукции. Согласно этому закону, в проводнике, пересекающем магнитное поле, наводится э.д.с. Е, мгновенное значение которой пропорционально магнитной индукции В, активной длине проводника L и скорости пересечения проводником магнитных силовых линий V:

Е=ВlV.

Направление э.д.с. в проводнике определяется по правилу правой руки. Это правило гласит: если расположить правую руку так, чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь, а отогнутый большой палец показывал направление движения проводника, то вытянутые пальцы покажут направление э.д.с. На рис. 1.3.а. показана принципиальная схема генератора переменного тока. Вращающаяся обмотка 3, в которой генерируется э.д.с., представлена одним витком, состоящим из двух проводников: аb и cd. Концы проводников b и d соединены вместе; другие (а и с) подключены к кольцам 4, изолированным друг от друга и вращающимся вместе с обмоткой. Магнитные полюса 2, создающие магнитный поток, и щетки 1, с помощью которых обмотка соединяется с цепью нагрузки R, неподвижны. При вращении проводники витка пересекают магнитные силовые линии поля и в них наводится э.д.с.

Если вращение происходит по часовой стрелке, то в проводнике аb э.д.с. направлена от точки а к точке b, а в проводнике cd - от точки d к точке с, т.е. наводимые в этих проводниках э.д.с. складываются. Суммарная э.д.с. витка в любой момент времени равна удвоенной величине э.д.с. одного проводника. Максимальное значение э.д.с. в витке будет тогда, когда проводники будут находиться под серединой полюса. Когда плоскость витка займет положение, перпендикулярное магнитным силовым линиям, провода не будут пересекать эти линии и э.д.с., наводящаяся в них, станет равной нулю. Когда проводник ав переместится под южный полюс, а проводник cd - под северный, направления э.д.с. в них изменятся. Таким образом, э.д.с. в витках изменяется не только по величине, но и по направлению. Если индукция под полюсами В=const, то э.д.с. будет изменяться по закону синуса, как показано на рис. 1.3. б. При подключении к обмотке цепи нагрузки R такие же колебания будет иметь и ток I нагрузки.

Рис.1.3.

Время, в течение которого э.д.с. (ток) совершает одно полное колебание, называется периодом (Т). Число таких колебания в одну секунду называется частотой тока (f). Частота измеряется в герцах (Гц). Она равна:

,

где p - число пар полюсов;

n - частота вращения генератора, об/мин.

Генераторы, у которых частота переменного тока пропорциональна частоте вращения, называются синхронными.

На летательных аппаратах чаще всего применяются трехфазные генераторы, имеющие три обмотки, в которых наводятся э.д.с. одинаковой частоты, сдвинутые относительно друг друга по фазе на 120°. Обмотка машины, в которой индуцируется э.д.с., называется якорем.

-

Рис.1.4.

Принципиальная схема размещения обмоток трехфазного генератора показана на рис. 1.4.а. Цифрами 1,2, и 3 обозначены обмотки якоря генератора, в которых индуктируется э.д.с., а цифрой 4 - обмотка возбуждения, питающаяся через кольца 5 от внешнего источника. Обмотки якоря генератора соединяются между собой или в звезду (ряс. 1.4.б.), когда все начала (концы) обмоток соединяются в одну точку, или в треугольник (рис.1.4.в.), когда начало обмотки каждой фазы соединяется с концом обмотки следующей фазы. Общая точка в соединении обмоток звездой называется нулевой точкой. Чаще всего нулевая точка соединяется с корпусом летательного аппарата. Напряжение между началом и концом обмотки называется фазным напряжением (U_ф), а между концами двух любых соседних фаз - линейным напряжением (). При соединении обмоток в звезду, линейное напряжение

.

При соединении обмоток в треугольник фазные напряжения равны линейным.