Принцип роботи електродвигунів

На незакріплений провідник довжиною по якому тече струм силою (наприклад, одна із сторін контуру може ковзати по двом сусіднім, див. рис.) однорідне магнітне поле індукцією діє із силою Ампера:

.

Магнітне поле, переміщуючи провідник під дією сили , на відстань , виконає елементарну роботу

,

де – зміна магнітного потоку, що перетинає контур.

Магнітним потоком або потоком вектора індукції магнітного поля називають скалярну фізичну величину, чисельно рівну скалярному добутку вектора індукції магнітного поля на площу контуру, яку пронизують лінії індукції:

,

де – кут між вектором нормалі до поверхні і вектором .

Одиницею вимірювання магнітного поля є (вебер): .

У разі довільного переміщення провідника зі струмом у магнітному полі повна робота

,

тобто чисельно рівна добуткові сили струму на зміну магнітного потоку крізь площу поверхні, яку описує провідник, переміщуючись у магнітному полі.

Обертаючи контур зі струмом під дією пари сил на кут , магнітне поле виконує елементарну роботу

,

де – обертальний момент сил, з яким магнітне поле діє на контур зі струмом, намагаючись зменшити кут між вектором нормалі контуру і вектором індукції магнітного поля ;

знак “–“ вказує на зменшення кута при поверненні контуру у положення стійкої рівноваги.

Повна робота щодо повороту контуру від кута до кута

.

Тобто робота при переміщенні провідника або контуру зі струмом у магнітному полі завжди може бути обчислена як

.

Якщо магнітний потік, що пронизує замкнутий провідник зі струмом, зростає, , відповідно, , тобто робота виконується за рахунок джерела струму контуру – на цьому явищі ґрунтується принцип дії електродвигунів. Якщо , , це означає, що робота виконується за рахунок зовнішніх сил і джерело може накопичувати енергію – принцип дії генераторів струму.

Електродвигуни – пристрої, що перетворюють електричну енергію у механічну. Складаються з обертової частини (ротора) та нерухомої (статора). Причиною обертання ротора електродвигуна є обертальний момент, що виникає при взаємодії магнітного поля статора з обмоткою ротора, по якій тече струм. Розрізняють електродвигуни постійного та змінного струму. Електродвигуни постійного струму застосовують в електротягових і підіймальних пристроях, в електроприводі з широким діапазоном регулювання швидкості (електрозварювальні установки, електропривод баштових кранів тощо) Електродвигуни змінного струму поділяють на синхронні та асинхронні. Синхронні електродвигуни застосовують у нерегульованому електроприводі промислових установок (насосів, компресорів, повітродувок, млинів різного призначення, прокатних станів, дизель-генераторних установок та ін.). На асинхронні двигуни припадає близько 90-95% від загальної кількості електродвигунів через їх простоту, високу надійність в експлуатації, малі габаритні розміри і низьку вартість. За функціональним призначенням асинхронних електродвигунів розрізняють загальнопромислові, кранові, вибухобезпечні, ліфтові, екскаваторні. Вони є частиною електроприводу побутових приладів, електроінструменту, металорізальних верстатів, ковальсько-пресованих машин, насосів, вентиляторів, компресорів, транспортних та підіймально-транспортних засобів (конвеєрів, ескалаторів, будівельних розвантажувальних і навантажувальних машин, кранів, підйомників і люльок, шахтних та ліфтових підіймальних установок тощо). Потужність електродвигунів складає від десятих часток до десятків мегават. На рисунку наведені електродвигуни різної потужності у порівнянні з батарейкою «Крона». Електродвигуни мають великі переваги у порівнянні з іншими видами двигунів (паровими, внутрішнього згорання): вони екологічно чисті – при роботі не виділяють шкідливих газів, диму або пари; економічні – не потребують запасу палива і води, легко встановлюються у будь-якому доступному місці (на стіні, під підлогою електротранспорту, у корпусі електроінструментів тощо).

Електричні генератори – пристрої, призначені для перетворення енергії механічного руху в енергію електричного струму. Джерелом механічної енергії електрогенератора можуть бути парова турбіна, потік води, вітер, двигун внутрішнього згорання або навіть сила людини. Електрогенератори поділяють на генератори постійного і змінного струму. Генератори постійного струму використовуються у різноманітних зарядних пристроях, в автомобілях. Бензинові та дизельні генератори змінного струму застосовують для електрифікації будівель, забезпечення електроживленням будівельних майданчиків (при будь-яких дорожніх роботах, зварювальних роботах, алмазному різанні, бурінні свердловин, освітлюванні та обігріванні приміщень, ремонті приміщень) у районах, де немає магістрального енергопостачання; окремих виробничих систем, у промисловості, у сільському господарстві, на повітряних і водних суднах воєнного та цивільного флоту; на об’єктах, де обов’язковим є наявність безперебійного електроживлення (на аеродромах, медичних закладах, фінансових установах тощо). Вітро- та гідрогенератори використовуються як альтернативні джерела енергії на гірській місцевості.

Дата добавления: 2014-01-04