Главная страница
Навигация по странице:

  • 3. Устройство и принцип действия трансф...

  • Закон Фарадея

  • 1. Общие вопросы электромеханического



    Название1. Общие вопросы электромеханического
    Анкорklyputo.docx
    Дата12.04.2017
    Размер2.8 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаklyputo.docx
    ТипДокументы
    #145
    страница1 из 5
      1   2   3   4   5

    1. Общие вопросы электромеханического...

    Электрические машины разделяют по назначению на два основных вида: электрические генераторы и электрические двигатели. Генераторы предназначены для выработки электрической энергии, а электродвигатели - для приведения в движение колесных пар локомотивов, вращения валов вентиляторов, компрессоров и т. п.
         В электрических машинах происходит процесс преобразования энергии. Генераторы преобразуют механическую энергию в электрическую. Это означает, что для работы генератора надо вращать его вал каким-либо двигателем. Электрические двигатели, наоборот, преобразуют электрическую энергию в механическую. Поэтому для работы двигателя его надо соединить проводами с источником электрической энергии. 
         Принцип действия любой электрической машины основан на использовании явлений электромагнитной индукции и возникновения электромагнитных сил при взаимодействии проводников с током и магнитного поля. Эти явления имеют место при работе как генератора, так и электродвигателя. 
         Лабораторный стенд для изучения электромеханического преобразования энергии состоит из двух однотипных машин постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов. В процессе его эксплуатации произошло повреждение. Задачей была модернизация стенда. В результате выполнена разработка рабочей схемы и замена поврежденных элементов, что позволяет улучшить качество работы стенда для изучения электромеханического преобразования энергии.
    2. Принцип действия электрической машины основан на физических законах электромагнитной индукции и электромагнитных сил. Согласно указанным законам, а также законам Ома, Джоуля—Ленца и магнитной цепи можно получить основные соотношения между величинами, характеризующими рабочий процесс машины. Обратимся для этого к рис. 1-2. Здесь показаны два полюса электромагнита, создающего магнитное поле. В магнитном поле между полюсами

    part1-2.jpg

    Рис. 1-2. К объяснению принципа действия электрических машин.part1-3.jpg

    part1-4.jpg

    Рис. 1-3. Правило правой руки.

    помещен проводник, сечение которого изображено кружком. Если этот проводник передвигать, например, слева направо, то в нем согласно закону электромагнитной индукции возникнет э. д. с.
    Направление наведенной э. д. с. определяется по правилу правой руки, причем следует иметь в виду, что это правило дается для определения направления э. д. с. в проводнике, перемещающемся относительно магнитного поля (рис. 1-3).

    Если концы проводника замкнуты на внешнее сопротивление, то по нему пойдет ток, имеющий такое же направление, как и э. д. с. Это направление (от нас) указано крестиком на рис. 1-2.

    В результате взаимодействия тока в проводнике и поля возникнет электромагнитная сила

    part1-5.jpg

    part1-6.jpg
    Отсюда видим, что механическая мощность Fv в нашем элементарном генераторе преобразуется в электрическую мощность ei. Мощность, отдаваемая во внешнюю цепь таким генератором, может быть найдена из уравнения напряжений

    и = е — ir,                  (1-6)

    где и — напряжение на зажимах внешнего сопротивления;

    ir — падение напряжения в проводнике, имеющем сопротивление r.

    Умножив это уравнение на i, получим:

    ui = ei — fr,                (1-7)

    где иi — электрическая мощность, отдаваемая проводником во внешнюю цепь (она является частью полной электрической мощности ei, полученной в результате преобразования механической мощности);

    i2— электрические потери в проводнике.

    Та же элементарная машина может работать двигателем, т. е. преобразовывать электрическую энергию в механическую. Подведем к проводнику напряжение и так, чтобы ток в проводнике имел указанное на рис. 1-2 направление. При этом возникнет электромагнитная сила, которая согласно правилу левой руки заставит проводник передвигаться

    part1-7.jpg

    Рис. 1-4. Правило левой руки.

    влево. В проводнике появится э. д. с. e, направленная против тока и против напряжения и,вчем можно убедиться при помощи правила правой руки. Следовательно, напряжение и должно уравновесить э. д. с. е и падение напряжения в проводнике ir, т. е.

    u = e+ir.               (1-8)

    От уравнения напряжений (1-8), умножив его на i, перейдем к уравнению мощностей

    ui = ei + i2r.                (1-9)

    В этом уравнении i2— электрические потери в проводнике, ei — та часть подведенной электрической мощности ui,которая преобразуется в механическую мощность Fэмv, так как, учитывая (1-1) и (1-2), мы можем написать:

    ei = Blvi = Fэмv. (1-10)

    Приведенные соотношения показывают, что электрическая машина обратима, т. е. может работать и генератором и двигателем.

    Принцип обратимости электрических машин был установлен русским академиком Э. X. Лен-цем в 1833 г. Он применим к любой электрической машине.

    Таким образом, мы видим, что наличие магнитного поля и проводников, по которым проходит ток, является необходимым условием для работы любой электрической машины. Для усиления магнитного поля применяются ферромагнитные материалы в виде сталей.

    При работе электрической машины происходит относительное перемещение проводников и магнитного поля. Такое перемещение в обычных машинах осуществляется путем вращательного движения (рис. 1-1).

    В основе работы трансформатора лежит явление взаимоиндукции. Трансформатор состоит обычно из двух обмоток с разными числами витков. Между обмотками существует магнитная связь; для ее усиления обмотки помещаются на стальном замкнутом магнитопроводе, называемом сердечником трансформатора. Энергия из одной обмотки в другую передается через посредство магнитного поля. Благодаря различию чисел витков обмоток получается трансформирование тока одного напряжения в ток другого напряжения, повышенного или пониженного по сравнению с первым.
    3. Устройство и принцип действия трансф...

    Работа трансформатора основана на двух базовых принципах:

    1. Изменяющийся во времени электрический ток создаёт изменяющееся во времени магнитное поле (электромагнетизм)

    2. Изменение магнитного потока, проходящего через обмотку, создаёт ЭДС в этой обмотке (электромагнитная индукция)

    На одну из обмоток, называемую первичной обмоткой, подаётся напряжение от внешнего источника. Протекающий по первичной обмотке переменный ток создаёт переменный магнитный поток в магнитопроводе. В результате электромагнитной индукции, переменный магнитный поток в магнитопроводе создаёт во всех обмотках, в том числе и в первичной, ЭДС индукции, пропорциональную первой производной магнитного потока, при синусоидальном токе сдвинутой на 90° в обратную сторону по отношению к магнитному потоку.

    В некоторых трансформаторах, работающих на высоких или сверхвысоких частотах, магнитопровод может отсутствовать.

    Закон Фарадея

    См. также: Электромагнитная индукция

    ЭДС, создаваемая во вторичной обмотке, может быть вычислена по закону Фарадея, который гласит:

     u_{2} = - n_{2} \frac{d\phi}{dt}

    Где

    U2 — Напряжение на вторичной обмотке,

    N2 — число витков во вторичной обмотке,

    Φ — суммарный магнитный поток, через один виток обмотки. Если витки обмотки расположены перпендикулярно линиям магнитного поля, то поток будет пропорционален магнитному полю B и площади S через которую он проходит.

    ЭДС, создаваемая в первичной обмотке, соответственно:

     u_{1} = - n_{1} \frac{d\phi}{dt}

    Где

    U1 — мгновенное значение напряжения на концах первичной обмотки,

    N1 — число витков в первичной обмотке.

    Поделив уравнение U2 на U1, получим отношение[6]:

     \frac{u_{2}}{u_{1}} = \frac{n_{2}}{n_{1}}
      1   2   3   4   5
    написать администратору сайта