Явление электромагнитной индукции в производстве

Электромагнитная
индукция — явление
возникновения
электрического тока в
замкнутом контуре при
изменении магнитного
потока, проходящего через
него.
Электромагнитная индукция
была открыта Майклом
Фарадеем в 1831 году. Он
обнаружил, что
электродвижущая сила,
возникающая в замкнутом
проводящем контуре,
пропорциональна скорости
изменения магнитного потока
через поверхность,
ограниченную этим контуром.
Величина ЭДС не зависит от
того, что является причиной
изменения потока —
изменение самого магнитного
поля или движение контура
(или его части) в магнитном
поле. Электрический ток,
вызванный этой ЭДС,
называется индукционным
током.
ОПЫТ ФАРАДЕЯ
по обнаружению явления
электромагнитной индукции:
-движение магнита относительно катушки (или
наоборот)
Закон Фарадея
Знак «минус» в
формуле отражает
правило Ленца,
названное так по
имени российского
физика Э. Х. Ленца:
Индукционный ток,
возникающий в
замкнутом проводящем
контуре, имеет такое
направление, что
создаваемое им
магнитное поле
противодействует тому
изменению магнитного
потока, которым был
вызван данный ток.
Согласно закону электромагнитной индукции
Фарадея
электродвижущая сила, действующая
вдоль произвольно выбранного контура
Для катушки, находящейся в переменном магнитном поле, закон Фарадея можно
записать следующим образом:
потокосцепление катушки
магнитный поток через один виток
электродвижущая сила
число витков
потокосцепление катушки
Магнитный поток
В однородном магнитном
поле, модуль вектора
индукции которого равен В,
помещен плоский замкнутый
контур площадью S. Нормаль
n к плоскости контура
составляет угол a с
направлением вектора
магнитной индукции В (см.
рис. 1).
Магнитным потоком через
поверхность называется
величина Ф, определяемая
соотношением:
Ф = В·S·cos a.
Единица измерения
магнитного потока в систем
СИ - 1 Вебер (1 Вб).
ЭДС индукции в движущемся проводнике
Пусть проводник длиной L перемещается со скоростью V в
однородном магнитном поле, пересекая силовые линии. Вместе с
проводником движутся заряды, находящиеся в проводнике. На
движущийся в магнитном поле заряд действует сила Лоренца.
Свободные электроны смещаются к одному концу проводника, а на
другом остаются не скомпенсированные положительные заряды.
Возникает разность потенциалов, которая и представляет собой ЭДС
индукции ei. Ее величину можно определить, рассчитав работу,
совершаемую силой Лоренца при перемещении заряда вдоль
проводника:
ei = A/q = F·L/q.
Отсюда следует, что
ei = B·V·L·sin a.
Самоиндукция
Самоиндукция является частным случаем разнообразных
проявлений электромагнитной индукции.
Рассмотрим контур, подключенный к источнику тока (рис. 6). По
контуру протекает электрический ток I. Этот ток создает в окружающем
пространстве магнитное поле. В результате контур пронизывается
собственным магнитным потоком Ф. Очевидно, что собственный
магнитный поток пропорционален току в контуре, создавшему
магнитной поле:
Ф = L·I.
Коэффициент пропорциональности L называется индуктивностью
контура. Индуктивность зависит от размеров, формы проводника,
магнитных свойств среды. Единица измерения индуктивности в
системе СИ - 1 Генри (Гн).
Если ток в контуре изменяется, то изменяется и собственный
магнитный поток Фс. Изменение величины Фс приводит к
возникновению в контуре ЭДС индукции. Данное явление называется
самоиндукцией, а соответствующее значение - ЭДС самоиндукции eiс.
Из закона электромагнитной индукции следует, что
eiс = dФс/dt.
Если L = const, то eiс= - L·dI/dt.
Трансформа́тор
Трансформатор представляет
собой статический
электромагнитный аппарат с
двумя ( или больше )
обмотками, предназначенный
чаще всего для
преобразования переменного
тока одного напряжения в
переменный ток другого
напряжения. Преобразование
энергии в трансформаторе
осуществляется переменным
магнитным полем.
Трансформаторы широко
применяются при передаче
электрической энергии на
большие расстояния,
распределении ее между
приемниками, а также в
различных выпрямительных,
усилительных,
сигнализационных и других
устройствах.
Силовые трансформаторы
Силовые трансформаторы
преобразуют переменный
ток одного напряжения в
переменный ток другого
напряжения для питания
электроэнергией
потребителей. В
зависимости от
назначения они могут быть
повышающими или
понижающими. В
распределительных сетях
применяют, как правило,
трехфазные
двухобмоточные
понижающие
трансформаторы,
преобразующие
напряжение 6 и 10 кВ в
напряжение 0,4 кВ.
Трансформатор тока
Трансформатор тока представляет
собой вспомогательный аппарат, в
котором вторичный ток
практически пропорционален
первичному току и
предназначенный для включения
измерительных приборов и реле в
электрические цепи переменного
тока.
Трансформаторы тока служат для
преобразования тока любого
значения и напряжения в ток,
удобный для измерения
стандартными приборами (5 А),
питания токовых обмоток реле,
отключающих устройств, а также
для изолирования приборов и
обслуживающего их персонала от
высокого напряжения.
Измерительные трансформаторы напряжения
Измерительные трансформаторы напряжения – это
промежуточные трансформаторы, через которые включаются
измерительные приборы при высоких
напряжениях.Благодаря этому измерительные приборы
оказываются изолированными от сети, что делает возможным
применение стандартных приборов (с переградуированием
их шкалы) и тем самым расширяет пределы измеряемых
напряжений.
Трансформаторы напряжения используются как для
измерения напряжения, мощности, энергии, так и для
питания цепей автоматики, сигнализаций и релейной защиты
линий электропередачи от замыкания на землю.
В ряде случаев трансформаторы напряжения могут быть
использованы как маломощные понижающие силовые
трансформаторы или как повышающие испытательные
трансформаторы (для испытания изоляции электрических
аппаратов)
Классификация
трансформаторов напряжения
Трансформаторы напряжения различаются:
а) по числу фаз — однофазные и трехфазные;
б) по числу обмоток — двухобмоточные и
трехобмоточные;
в) по классу точности, т. е. по допускаемым
значениям погрешностей;
г) по способу охлаждения — трансформаторы с
масляным охлаждением (масляные), с
естественным воздушным охлаждением (сухие и
с литой изоляцией);
д) по роду установки — для внутренней установки,
для наружной установки и для комплектных
распределительных устройств (КРУ)
Классификация
трансформаторов тока



Трансформаторы тока классифицируются по различным признакам:
1. По назначению трансформаторы тока можно разделить на измерительные, защитные,
промежуточные (для включения измерительных приборов в токовые цепи релейной защиты,
для выравнивания токов в схемах дифференциальных защит и т. д.) и лабораторные (высокой
точности, а такжесо многими коэффициентами трансформации).








2. По роду установки различают трансформаторы тока:
а) для наружной установки (в открытых распределительных устройствах);
б) для внутренней установки;
в) встроенные в электрические аппараты и машины: выключатели, трансформаторы,
генераторы и т. д.;
г) накладные — одевающиеся сверху на проходной изолятор (например, на высоковольтный
ввод силового трансформатора);
д) переносные (для контрольных измерений и лабораторных испытаний).






3. По конструкции первичной обмотки трансформаторы тока делятся на:
а) многовитковые (катушечные, с петлевой обмоткой и с восьмерочной обмоткой);
б) одновитковые (стержневые);
в) шинные.

4. По способу установки трансформаторы тока для внутренней и наружной установки
разделяются на:



а) проходные;
б) опорные.





5. По выполнению изоляции трансформаторы тока можно разбить на группы:
а) с сухой изоляцией (фарфор, бакелит, литая эпоксидная изоляция и т. д.);
б) с бумажно-масляной изоляцией и с конденсаторной бумажно-масляной изоляцией;
в) с заливкой компаундом.


6. По числу ступеней трансформации имеются трансформаторы тока:



а) одноступенчатые;
б) двухступенчатые (каскадные).


7. По рабочему напряжению различают трансформаторы:



а) на номинальное напряжение выше 1000 В;
б) на номинальное напряжение до 1000 В.
Генераторы электрической энергии
Электрический ток вырабатывается в генераторах устройствах, преобразующих энергию того или иного
вида в электрическую энергию. К генераторам
относятся гальванические элементы,
электростатические машины, термобатареи,
солнечные батареи и т.п. Область применения
каждого из перечисленных видов генераторов
электроэнергии определяется их характеристиками.
Так, электростатические машины создают высокую
разность потенциалов, но неспособны создать в цепи
сколько-нибудь значительную силу тока.
Гальванические элементы могут дать большой ток, но
продолжительность их действия невелика.
Преобладающую роль в наше время играют
электромеханические индукционные генераторы
переменного тока. В этих генераторах механическая
энергия превращается в электрическую. Их действие
основано на явлении электромагнитной индукции.
Такие генераторы имеют сравнительно простое
устройство и позволяют получать большие токи при
достаточно высоком напряжении
Генератор переменного тока
Генератор переменного тока
(альтернатор) является
электромеханическим
устройством, которое
преобразует механическую
энергию в электрическую
энергию переменного тока. К
генераторам относятся
гальванические элементы,
электростатические машины,
термобатареи, солнечные
батареи и т.п. Область
применения каждого из
перечисленных видов
генераторов электроэнергии
определяется их
характеристиками. Так,
электростатические машины
создают высокую разность
потенциалов, но неспособны
создать в цепи сколько-нибудь
значительную силу тока.
Работу выполнила
Ученица 11Б класса
Сатинской СОШ
Алимова Юлия