Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Природа индукционного тока, сила Лоренца


Принцип работы генератора переменного тока

Автомобильные генераторы

Лекция 4

Принципы построения системы зарядки

Когда напряжение генератора меньше, чем напряжение бата­реи (двигатель работает на малых оборотах или не работает), направление тока - от батареи к потреби­телям транспортного средства. Диоды генератора закрыты и не пропускают ток внутрь генератора. Когда на­пряжение генератора больше, чем напряжение батареи, ток будет течь от генератора перемен­ного тока к потребителям транспортного сред­ства и к батарее.

Из этого примера ясно, что выходное напряжение электрогенератора должно быть боль­ше напряжения батареи всегда, когда двигатель ра­ботает.

Цифра 14,2 ± 0,2 В при­нята как напряжение зарядки для 12-вольтовых систем. Грузовики, как правило, используют две последовательно соединенные батареи при номи­нальном напряжении 24 В, поэтому принятое на­пряжение зарядки удваивается. Это стандартное напряжение питания для всех потребителей транс­портного средства.

При определении напряжения зарядки, следует учитывать падения напряжения в це­пях зарядки, рабочую температура систе­мы и состояние батареи.

 

 

Генератор при работающем двигателе является основным источником

электроэнергии автомобиля. Автомобильные генераторы в отличие от генераторов общепромышленного применения работают при переменной частоте вращения с регуляторами напряжения, которые поддерживают постоянное напряжение.

К генераторам предъявляют следующие основные требования:

1. простота конструкции;

2. долговечность и надежность в эксплуатации;

3. малые габаритные размеры, масса и стоимость;

4. большая удельная мощность;

5. возможность заряда аккумуляторных батарей при малой частоте вращения вала двигателя.

 

В процессе работы электрического генератора происходит преобразование механической энергии в электрическую. В основе этого процесса лежит закон электромагнитной индукции Фарадея:

В замкнутом проводнике, движущемся в магнитном поле, возникает индукционный ток.



Это открытие является одним из самых фундаментальных открытий в электродинамике.

 

Пусть прямой участок проводника движется в поле с индукцией В со скоростью v (рис. 1.4).

Рис. 1.4.

На заряды в проводнике действует силаЛоренца, связанная со скоростью направленного движения

Fмаг = evB.

Эта сила заставляет заряды смещаться вдоль проводника. Если проводник не замкнут, то возникает разность потенциалов на его концах. Если проводник замкнут, то в проводнике течет индукционный ток I.

Если внешней силой F воздействовать на помещенный в магнитное поле проводник и перемещать его перпендикулярно вектору индукции В магнитного поля со скоростью v, то в проводнике будет наводиться электродвижущая сила (ЭДС)

E = Blv = Bl(dx/dt) = B(dS/dt) = dФ/dt

где В - магнитная индукция, Тл; l - активная длина проводника, т. е. длина его части, находящейся в магнитном поле, м; v - скорость движения проводника, м/с, dx – расстояние на которое перемещается проводник.

Для определения направления ЭДС следует воспользоваться правилом «правой руки» (рис. В.2):

1. поставить правую руку так, чтобы магнитные линии входили в ладонь;

2. отставленный большой палец направить по направлению движения проводника;

3. направ­ление индуктированной э, д. с. покажут остальные вытянутые пальцы.

 

 

Рис. В.2. Правила «правой руки»

 

Применив это правило, определим направление ЭДС в про­воднике («от нас»).

Если концы проводника замкнуты на внеш­нее сопротивление R, то под действием ЭДС Е в проводнике возникнет ток та­кого же направления. Таким образом, проводник в магнитном поле можно рассматривать в этом случае как элементарный генера­тор, в котором механическая энергия затрачивается на пере­мещение проводника со скоро­стью v. В результате взаимодействия тока I с магнитным полем возни­кает действующая на проводник электромагнитная сила

Fэм = BlI.

Направление силы Fэм можно определить по правилу «левой ру­ки» (рис. В.2):

1. поставить левую руку так, чтобы магнитные линии входили в ладонь;

2. вытянутые пальцы по направлению тока;

3. отставленный большой палец покажет напралению направление силы.

 

Рис. В.2. Правила «левой руки»

В рассматриваемом случае эта сила направлена спра­ва налево, т. е. противоположно движению проводника. Таким обра­зом, в рассматриваемом элементарном генераторе сила Fэм, является тормозящей по отношению к движущей силе F. При равномерном движении проводника эти силы равны, т. е. F = Fэм. Умножив обе части равенства на скорость движения проводника v, получим

Fv = Fэмv.

Подставив в это выражение значение Fэм, получим,

Fv = BlIv = EI.

Левая часть равенства определяет значение механической мощности, затрачиваемой на перемещение проводника в магнитном поле, правая часть - значение электрической мощности, развивае­мой в замкнутом контуре электрическим током I. Знак равенства между этими частями еще раз подтверждает, что в генераторе меха­ническая мощность Fv, затрачиваемая внешней силой, преобразу­ется в электрическую мощность EI.

Если внешнюю силу F к проводнику не прикладывать, а от ис­точника электроэнергии подвести к нему напряжение U так, чтобы ток I в проводнике имел направление, указанное на рис. В.1, то на проводник будет действовать только электромагнитная сила Fэм. Под действием этой силы проводник начнет двигаться в магнитном поле. При этом в проводнике будет индуцироваться ЭДС с направлени­ем, противоположным напряжению U. Таким образом, часть напря­жения U, приложенного к проводнику, уравновешивается ЭДС Е, наведенной в этом проводнике, а другая часть составляет падение напряжения в проводнике,

U = E + Ir,

где r - электрическое сопротивление проводника.

Умножив обе части равенства на ток I, получим

UI = EI+ I2r.

Подставляя вместо E значение ЭДС, получим

UI = BlvI + I2r,

или,

UI = Fэмv + I2r.

Из этого равенства следует, что электрическая мощность UI, поступающая в проводник из сети, частично преобразуется в меха­ническую Fэмv, а частично расходуется на покрытие электриче­ских потерь в проводнике I2r. Следовательно, проводник с током, помещенный в магнитном поле, можно рассматривать как элемен­тарный электродвигатель.



Описанные явления позволяют сделать вывод:

1. для любой электрической машины обязательно наличие элек­тропроводящей среды (проводников) и магнитного поля, имеющих возможность взаимного перемещения;

2. при работе электрической машины как в режиме генератора, так и в режиме двигателя одновременно наблюдаются индуцирова­ние ЭДС в проводнике, пересекающем магнитное поле, и возник­новение механической силы, действующей на проводник, находя­щийся в магнитном поле, при прохождении по нему электрическо­го тока;

3. взаимное преобразование механической и электрической энер­гий в электрической машине может происходить в любом направ­лении, т. е. одна и та же электрическая машина может работать как в режиме двигателя, так и в режиме генератора, это свойство элект­рических машин называют обратимостью.

 

По конструк­тивному исполнению, большинство электрических машин, включая, автомобильные генераторы по­строено, на принципе вращательного движения их подвижной час­ти. Такая конструкция состоит из неподвижной части, называемой статором, и вращающейся части, называемой ротором. Как неподвижная часть машины (статор), так и подвиж­ная (ротор) имеют сердечники, выполненные из магнитно-мяг­кого материала и обладающие небольшим магнитным сопро­тивлением.

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Электрические нагрузки автомобиля | Принцип действия синхронного генератора

Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 505; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:

Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2021) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление
Генерация страницы за: 0.009 сек.