Проводниковые материалы Электропроводность полупроводников

Электрические машины. Принцип действия.

В основу работы всех электрических машин положены два закона физики: электромагнитной индукции и закон Ампера. Величина ЭДС, наведенной в проводящем контуре, находящимся в магнитном поле:

Следовательно, любой электромагнитной механизм должен иметь устройство для создания магнитного поля (в электрических машинах это статор) и совокупность проводников, в которых наводится ЭДС (якорь, ротор). Как создается магнитное поле физически безразлично. В электрических машинах оно создается катушками со стальными сердечниками или постоянными магнитами.

Наведение ЭДС может осуществляться различными способами:

1.Вращением проводников в неподвижном магнитном поле (способ реализован в машинах постоянного тока).

2.Вращение поля около неподвижных проводников (способ реализован в синхронных машинах).

3.Вращением проводников во вращающемся магнитном поле (способ реализован в асинхронных двигателях).

4.Изменение неподвижного магнитного поля во времени около проводников находящихся в нем (способ реализован в трансформаторе).

Если неподвижную часть машины (на рис. 3.1 изображен один ее виток) поместить в магнитное поле и привести во вращение, то в ней будет индуцироваться ЭДС. Направление ЭДС определяют по правилу правой руки (силовые линии входят в ладонь, большой палец показывает направление перемещения проводника, а четыре вытянутых пальца указывают направление ЭДС). Если цепь замкнута, то в ней появиться ток, направление которого будет совпадать с направлением ЭДС. Согласно закона Ампера: на проводник с током со стороны магнитного поля будет действовать сила, направление которой определяется по правилу левой луки (силовые линии входят в ладонь, большой палец показывает направление силы, а четыре вытянутых пальца указывают направление тока).

Момент электромагнитной силы, как видно из рис. 3.1, является тормозящим, он замедляет вращение витки и для продолжения вращения необходимо увеличивать внешний вращающий момент, т. е. подводить к машине механическую энергию. Таким образом, в данном случае в машине идет процесс преобразования механической энергии в электрическую. Такой режим называется генерированием. Для этого режима характерно:

1.Ток и ЭДС в подвижной части машины совпадают по направлению, что говорит о том, что машина отдает электроэнергию;

2.Электромагнитный момент является тормозящим, т. е. машина должна получать механическую энергию извне.

Рассмотренный виток можно представить схемой замещения рис. 3.2.

На основании второго закона Кирхгофа:

,

обозначим как I · Rн=U,тогда:

 и  (3.1)

Выражение 3.1 называется основным уравнением машины, работающей в генераторном режиме. Оно показывает, что напряжение на зажимах генератора всегда меньше ЭДС на величину внутреннего падения напряжения.

3.2. Двигательный режим.

Если к подвижной части машины (один ее виток изображен на рис. 3.2) подвести напряжение, то по ней потечет ток. При взаимодействии проводника с током и магнитного поля, возникает электромагнитная сила, направление которой определяется по правилу левой руки. Электромагнитный момент этой силы заставит подвижную часть машины вращаться. При вращении в подвижной части машины возникнет ЭДС, направление которой определяется по правилу правой руки.

Если вал подвижной части машины сцепить с нагрузкой (мешалка, станок, вентилятор и пр.), то нагрузка будет тормозить вращение. Чтобы машина продолжала вращаться, необходимо увеличивать электромагнитный момент, создаваемый током, т. е. увеличить ток.

Таким образом, в этом случае в машине имеет место преобразование электрической энергии в механическую. Такой режим работы называется двигательным. Для него характерно:

1.Электромагнитный момент является вращающим, это говорит о том, что машина отдает механическую энергию;

2.ЭДС, возникающая в подвижной части машины, направлена против тока. Следовательно, машина должна получать электроэнергию извне.

Рассмотренный виток можно представить схемой замещения рис. 3.3. На основании второго закона Кирхгофа:

 и  (3.2)

Выражение 3.2 называется основным уравнением машины, работающей в двигательном режиме. Оно показывает, что напряжение на зажимах двигателя должно быть больше ЭДС на величину падения напряжения в его подвижной части.

 

 

 

 


Магнитные цепи