正弦交流电动势的产生_图文

正弦波（交流电）1、产生：强度和方向都随时间作周期性变化的电流叫交流电。

矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于匀强磁场的线圈的对称轴作匀速转动时，如图5—1所示，产生正弦（或余弦）交流电动势。

当外电路闭合时形成正弦（或余弦）交流电流。

2、变化规律：（1）中性面：与磁力线垂直的平面叫中性面。

线圈平面位于中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量变化率为零。

因此，感应电动势为零。

当线圈平面匀速转到垂直于中性面的位置时（即线圈平面与磁力线平行时）穿过线圈的磁通量虽然为零，但线圈平面内磁通量变化率最大。

因此，感应电动势值最大。

*发电机：发电机的基本组成：线圈（电枢）、磁极旋转磁极式发电机能产生高电压和较大电流。

输出功率可达几十万千瓦，所以大多数发电机都是旋转磁极式的。

二、表征交流电的物理量：1、瞬时值、最大值和有效值：交流电在任一时刻的值叫瞬时值。

瞬时值中最大的值叫最大值又称峰值。

交流电的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流电和恒定直流分别通过同样阻值的电阻，如果二者热效应相等（即在相同时间内产生相等的热量）则此等效的直流电压，电流值叫做该交流电的电压，电流有效值。

正弦（或余弦）交流电电动势的有效值和最大值的关系为：交流电压有效值；交流电流有效值。

注意：通常交流电表测出的值就是交流电的有效值。

用电器上标明的额定值等都是指有效值。

用电器上说明的耐压值是指最大值。

2、周期、频率和角频率交流电完成一次周期性变化所需的时间叫周期。

以T表示，单位是秒。

交流电在1秒内完成周期性变化的次数叫频率。

以f表示，单位是赫兹。

周期和频率互为倒数，即。

我国市电频率为50赫兹，周期为0.02秒。

角频率：单位：弧度/秒三、变压器：1、变压器是可以用来改变交流电压和电流的大小的设备。

理想变压器的效率为1，即输入功率等于输出功率。

对于原、副线圈各一组的变压器来说（如图5—6），原、副线圈上的电压与它们的匝数成正。

*而通过原、副线圈的电流强度与它们的匝数成反比。

正弦交流电的产生方法
方式1：线框在匀强磁场中匀速转动产生正弦交流电
这是产生正弦交流电的最基本方式，也是感应发电机的原理。

线框的转动轴一般跟磁场方向垂直，线框平面跟磁场方向垂直的位置叫中性面。

在中性面处磁通量最大，而感应电动势最小为零。

最大值Eｍ＝nBSω，这一结果只要求转动轴与磁场方向垂直且与线圈在同一平面上即可，不要求转动轴在线圈的什么特殊位置上；这一结果也与线圈的形状无关。

其瞬时值的表达式为e = Eｍsinωt。

方式2：穿过线框内的磁场成余弦变化产生正弦交流电垂直穿过线圈的磁场强弱成余弦变化时，根据麦克斯韦的电磁理论可知，在线圈中会产生正弦交流电。

即磁感强度B＝Bｍcosωt，则线圈中的电流i = BmS sinωt.（S为线圈的面积）。

这样形成的电流叫涡旋电流，在变压器的铁芯中就存在着涡流；为防止因此而产生的损耗，所以变压器的铁芯是由一片一片的硅钢片做成的。

电磁炉就是利用这一原理制成的。

方式3：互感产生正弦交流电
这种方式就是变压器的原理，实际上就是一个电生磁磁生电的过程，也就是互感现象。

三相汽油发电机组正弦交流电是怎么产生的呢？
三相汽油发电机组正弦交流电就是由三个频率相同，但相位互差120º。

电气角度，并且其每相绕组均能在运转时产生按正弦变化的交流电动势。

如图2-13所示。

如图2-13(a)所示的交流发电机转子上布置有三个相位互差120º。

电气角度的线圈。

当发电机旋转时，就会在电枢线圈内产生三相交流电动势，而三相间的相位差互差120º。

如图2-13 (b)所示为该三相正弦交变电动势的变化曲线，图中以U相绕组的电动势从零值开始上升时作为起始相位；V相绕组的电动势比U 相滞后120º。

，W相绕组的电动势又比V相滞后120º。

（也即W相绕组电动势比U相滞后240º。

或比U相超前120º。

）。

这样，U、V、W三相绕组依次产生按正弦变化的电动势。

由于发电机本身结构是对称的，使它所产生的电动势在通常情况下是对称的三相正弦电动势，若以图2-13 (b)中U相电动势经零位向正值增加的瞬间作为起点，这时U相电动势的瞬时值为
V相电动势的瞬时值比U相滞后120º。

电气角度，即为
W相电动势的瞬时值比V相滞后120º。

电气角度，即比U相滞后240º。

电气角度（或者说是比U相超前120º。

电气角度）。

即为
图2-13所示为三相正弦交流发电机示意图。

而在实际应用中，三相交流发电机的三套绕组是按设计规定的接法进行内部连接，并将三相绕组的6根首、尾线端引出，然后按星形或三角形接法连接的。