5-2. Получение синусоидальной э. д. с.

В технике пользуются токами, напряжениями и э. д. с., изменяющимися по простейшему гармоническому закону, закону синуса, что упрощает все расчеты и устраняет нежелательные явления, наблюдаемые при изменении электрических величин по другими периодическим законам.

Между полюсами электромагнита простейшего генератора (рис. 5-2) расположен набранный из листов стали цилиндрический якорь. На поверхности его укреплена катущка, имеющая w витков проволоки, концы которой через контактные кольца и щетки соединены с внешней цепью.

Полюсам придана такая форма, при которой магнитная индукция В в воздушном зазоре вдоль окружности якоря изменяется по закону синуса:

где а — угол, образованный нейтральной плоскостью 00 и-плоскостью витков катушки.

Рис. 5-2. Схематическое устройство генератора переменного тока.

Рис. 5-3. Графики переменных э. д. с.

Рис. 5-4. Генератор переменного тока с двумя парами полюсов.

При вращении якоря с угловой скоростью в каждой активной стороне витка катушки будет наводиться э. д. с. (рис. 5-3)

Так как число витков катушки w, а число сторон равно 2 w, то э. д. с., наводимая в катушке якоря,

где — амплитуда э. д. с. начальный момент времени плоскость витков совпадает с нейтральной плоскостью, так как . У генератора с одной парой полюсов () одному обороту якоря соответствует один период изменения э. д. с. При равномерном вращении угловая скорость

У генератора с парами полюсов (рис. 5-4) за один оборот каждый активный проводник обмотки якоря пройдет под парами полюсов и, следовательно, одному обороту будет соответствовать периодов.

Таким образом,

График за время одногб оборота якоря генератора с приведен на рис. 5-5.

Произведение носит название электрического угла. Отношение электрического угла времени его изменения называется электрической угловой скоростью или угловой частотой.

Рис. 5-5. График переменной д. с. генератора с двумя парами полюсов.

Очевидно,

т. е. угловая частота не зависит от числа пар полюсов генератора.

Если якорь, вращаясь, совершает оборотов в минуту, то число оборотов в секунду будет а частота

Пример 5-1. Генератор, имеющий две пары полюсов (), вращается с частотой 1 500 об/мин. Определить частоту переменного тока генератора.

Решение.

Пример 5-2. Гидрогенератор имеет номинальную частоту вращения 250 об/мин и частоту 50 Гц. Сколько пар полюсов имеет генератор.

Решение.