В Бессонов - Радиоэлектроника для начинающих (и не только)

Маятник часов — «ходиков» нарисовал бы на стене синусоиду, если их опускать вертикально вниз по стене (рис. 3.2); металлический шар, закрепленный между двумя горизонтально расположенными пружинами (рис. 3.3, а ), будет тоже колебаться по убывающей синусоиде, если шар отвести в сторону одной какой-либо пружины и отпустить его.

Рис. 3.2. Маятник часов — «ходиков» рисует на стене синусоиду

Рис. 3.3, а. Металлический шар, закрепленный между двумя горизонтально расположенными пружинами, колеблется по убывающей синусоиде, если шар отвести в сторону

Груз, подвешенный на пружине, будет рисовать убывающую синусоиду (рис. 3.3, б ).

Рис. 3.3, б. Груз, подвешенный ив пружине, будет рисовать убывающую синусоиду

На рис. 3.4, а показано получение (генерирование) переменного тока.

Рис. 3.4, а . Принцип работы генератора переменного тока

Если рамка в начальный момент генерирования находится в положении 1 , t = 0, то мгновенное значение силы тока i= I 0sin wt ; еcли же рамка находится в положении 2 , t = 0, то i= I 0cos wt .

При вращении рамки в магнитном поле постоянного магнита меняется магнитный поток. В рамке наводится переменная э.д.с. (электродвижущая сила индукции). Если цепь замкнута, то возникает индукционный ток, который непрерывно меняется по модулю, а через T /2 — по направлению.

Устройство генератора (рис. 3.4, б ):

1. Обмотка статора с большим числом витков, размещенных в его пазах. В ней наводится э.д.с.

2. Станина, внутри которой размещены статор и ротор.

3. Ротор (вращающаяся часть генератора) создает магнитное поле от электромашины постоянного тока. Может иметь р пар полюсов.

4. Статор состоит из отдельных пластин для уменьшения нагрева от вихревых токов. Пластины — из электротехнической стали.

5. Клеммный щиток на корпусе станины для снятия напряжения.

Рис. 3.4, б. Устройство генератора переменного тока

При равномерном вращении ротора в обмотках статора наводится э.д.с.:

е= E mSin wt = E mSin2 pnt ,

где E m— максимальное значение эл.с.; n — число оборотов ротора в секунду.

Частота эл.с. равна: f = n ∙ р , где р — число пар полюсов. На гидроэлектростанциях в генераторе число пар полюсов равно 40–50, а на тепловых — 10–16.

Если для характеристики постоянного тока достаточно было знать напряжение на зажимах источника и его полярность, то для характеристики переменного тока этого недостаточно. Переменный ток характеризуют такими параметрами, как амплитуда, частота, период, фаза, мгновенное и действующее значение.

Так как сила тока (напряжение, э.д.с.) меняется во времени, то мгновенное значение и амплитуда говорят о его возможностях в данный момент времени.

Чтобы знать возможности переменного тока за длительный промежуток времени, говорят о его действующем значении. А чтобы судить о том, насколько быстро ток меняется во времени, как часто происходит смена его направления, используют такие параметры, как период и частота.

Период тока указывает время, в течение которого происходят все его возможные изменения без повторения. Обозначается буквой Т (рис. 3.5), измеряется в секундах (с), миллисекундах (мс) [1 с = 1000 мс], микросекундах [1 с = 1 000 000 мкс].

Рис. 3.5. Период тока указывает время, в течение которого происходят все его возможные изменения без повторения

Частота тока говорит о том, сколько периодов, т. е. полных циклов, укладывается в единицу времени, в частности, в секунду. Обозначается буквой f и измеряется в герцах (Гц) — числом периодов в секунду.

Частота изменения переменного тока в промышленной сети равна 50 Гц (следовательно, период Т = 1/50 = 0,02 с = 20 мкс.