Одержання синусоїдної ЕРС

Змінний струм промислової частоти на електростанціях створюють синхронні генератори трифазного струму. В них використовується явище електромагнітної індукції. Синусоїдний струм проходе лише в замкненому колі, в якому діє синусоїдна ЕРС. За допомогою генератора механічна енергія первісного двигуна перетворюється в електричну енергію змінного струму. Генератор складається з нерухомої частини - статора та рухомої частини - ротора. Статор набирається з тонких листів електротехнічної талі для зменшення втрат від вихрових струмів. Він має форму полого циліндра. У пази, які зроблені уздовж внутрішньої поверхні статора, вкладені ізольовані провідники - обмотка статора, в якій індукуються змінні ЕРС. Ротор уявляє собою електромагніт. В обмотку ротора струм збудження подається через мідні кільця (колектор). Магнітний потік ротора проходе через тіло ротора, два повітряних проміжка (між статором і ротором) та осердя статора. При обертанні ротора вже змінний магнітний потік перетинає обмотку статора та індукує в ній змінну ЕРС:

де - магнітна індукція в пазу, в якому знаходиться даний провідник, Тл.

- активна довжина цього провідника, м

- швидкість руху магнітного потоку по відношенню до провідника, м/с

- кут між магнітними лініями та провідниками обмотки статора, який

змінюється з поворотом контура.

Магнітна індукція розподілена уздовж поверхні ротора синусоїдно завдяки формі полюсів: від середини полюсів до його країв повітряний проміжок поступово збільшується, а індукція зменшується. При цьому вектори індукції у будь-якій точці перпендикулярні поверхні ротора. В деяких точках на поверхні ротора індукція дорівнює нулю, так звана нейтральна площина,

Швидкість обертання ротора підтримується постійною, тому змінна ЕРС при обертанні ротора викликається лише зміною магнітної індукції уздовж поверхні ротора. Так як ця індукція розподілена уздовж поверхні ротора синусоїдно, то і ЕРС змінюється з часом теж синусоїдно. У зв’язку з цим генератори змінного струму розраховують так, щоб розподілення індукції уздовж поверхні ротора було синусоїдно. Тобто, щоб ротор обертався з постійною кутовою швидкістю в однорідному магнітному полі.