Αναστρεψιμότητα ηλεκτρικών μηχανών

Βασικές διατάξεις της αρχής της αναστρεψιμότητας των ηλεκτρικών μηχανών

Σύμφωνα με το νόμο του Bio-Savard, η δύναμη F = Bli, (VA) δρα σε έναν αγωγό που κινείται σε ένα μαγνητικό πεδίο με ρεύμα I, η οποία κατεύθυνση καθορίζεται από τον κανόνα του αριστερού χεριού. Επομένως, εάν φέρετε τις βούρτσες σε μια μηχανή AC εναλλασσόμενο ρεύμα, τότε θα προκύψει μια δύναμη που θα κάνει τα καλώδια ab και cd να κινηθούν σε ένα μαγνητικό πεδίο και το πηνίο ab° Сd θα αρχίσει να περιστρέφεται (Εικ. 1).

Είναι απαραίτητο μόνο η συχνότητα να αντιστοιχεί στο ρεύμα που αντιστοιχεί στη συχνότητα περιστροφής κατά την περίοδο εκκίνησης σημείωση f = pn... Παρόμοιο φαινόμενο θα συμβεί εάν εφαρμοστεί συνεχές ρεύμα στις βούρτσες μιας μηχανής συνεχούς ρεύματος. Συλλέκτης Σε αυτή την περίπτωση θα παίξει το ρόλο ενός μετατροπέα, μετατρέποντας το παρεχόμενο συνεχές ρεύμα σε εναλλασσόμενο ρεύμα μέσα στον οπλισμό (βλ. Εικ. 2).

Έτσι παίρνουμε έναν ηλεκτροκινητήρα, ο οποίος, σε αντίθεση με μια γεννήτρια, μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική.

Σύμφωνα με το νόμο του Lenz, το επαγόμενο ρεύμα έχει πάντα μια κατεύθυνση στην οποία η αναδυόμενη ηλεκτρομαγνητική δύναμη τείνει να εμποδίσει την αλλαγή (κίνηση) λόγω της οποίας προκαλείται το ρεύμα.

Ρύζι. 1.Ο απλούστερος εναλλάκτης

Ρύζι. 2. Η απλούστερη γεννήτρια DC

Ρύζι. 3. Η γεννήτρια δίνει ένα εναλλασσόμενο emf εάν τα άκρα του πλαισίου συνδέονται με τους δακτυλίους. Εάν είναι συνδεδεμένοι σε μισούς δακτυλίους (πλάκες συλλογής), το ρεύμα στο κύκλωμα θα είναι παλλόμενο.

Με βάση τους νόμους που αναφέρονται παραπάνω και την αρχή λειτουργίας των απλούστερων ηλεκτρικών μηχανών, μπορούμε να διατυπώσουμε τις ακόλουθες βασικές διατάξεις για τη μετατροπή ενέργειας:

1) άμεσος αμοιβαίος μετασχηματισμός μηχανικής και ηλεκτρικής ενέργειας σε επαγωγικές ηλεκτρικές μηχανές είναι δυνατός μόνο όταν η τελευταία είναι ενέργεια εναλλασσόμενου ρεύματος,

2) μια τέτοια μετατροπή ενέργειας απαιτεί ένα ηλεκτρικό κύκλωμα με μεταβαλλόμενη επαγωγή (στην περίπτωσή μας, είναι ένας βρόχος που περιστρέφεται σε ένα μαγνητικό πεδίο),

3) για να μετατραπεί το εναλλασσόμενο ρεύμα σε συνεχές ρεύμα, πρέπει να υπάρχει μεταβαλλόμενη ηλεκτρική αντίσταση στο ηλεκτρικό κύκλωμα (ο ρόλος της στις ηλεκτρικές μηχανές παίζει η επαφή βούρτσα-συλλέκτη, η αντίσταση της οποίας αλλάζει από το άπειρο όταν η βούρτσα δεν αγγίζει το πλάκα συλλέκτη, σε μια ορισμένη ελάχιστη τιμή όταν η βούρτσα επικαλύπτει πλήρως την πλάκα),

4) κάθε ηλεκτρική μηχανή είναι ενεργειακά αναστρέψιμη, δηλαδή, καταρχήν, μπορεί να λειτουργήσει εξίσου και ως γεννήτρια και ως κινητήρας,

5) αφού για εκδήλωση ο νόμος της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής το μόνο που χρειάζεται είναι η σχετική κίνηση του σύρματος και του μαγνητικού πεδίου, τότε κάθε ηλεκτρική μηχανή είναι κινηματικά αναστρέψιμη, μπορεί δηλαδή να στρίψει είτε έναν οπλισμό είτε έναν επαγωγέα.

Είναι πρακτικά δυνατή η χρήση κινητήρα αντί για γεννήτρια;

Σύμφωνα με το νόμο του Ε.Χ.Lenz, το επαγόμενο ρεύμα σε ένα κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα έχει πάντα μια κατεύθυνση στην οποία η αναδυόμενη ηλεκτρομαγνητική δύναμη τείνει να αποτρέψει εκείνη την αλλαγή (κίνηση) λόγω της οποίας προκαλείται το ηλεκτρικό ρεύμα. Σε αυτή τη βάση, κάθε επαγωγική ηλεκτρική μηχανή είναι «ενεργειακά αναστρέψιμη», δηλαδή, καταρχήν, μπορεί να λειτουργήσει τόσο ως γεννήτρια όσο και ως κινητήρας.

Ωστόσο, εάν πρέπει να γνωρίζετε για ποιον τρόπο λειτουργίας προορίζεται το ηλεκτρικό μηχάνημα - για γεννήτρια ή κινητήρα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι στην πράξη επιβάλλονται ορισμένες απαιτήσεις στη γεννήτρια και στον κινητήρα, οι οποίες δεν είναι πάντα συμβατές , και επομένως μπορεί να αποδειχθεί, ότι μια ηλεκτρική μηχανή σχεδιασμένη ως γεννήτρια δεν θα μπορεί να λειτουργήσει ικανοποιητικά ως κινητήρας και αντίστροφα.

Επομένως, κάθε μηχάνημα πρέπει να έχει ένδειξη στην «πλάκα» για ποιον τρόπο λειτουργίας προορίζεται από το εργοστάσιο που το παρήγαγε. Θα πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι ένας αριθμός τύπων ηλεκτρικών μηχανών έχουν προκύψει και χρησιμοποιούνται μόνο ως γεννήτρια ή μόνο ως κινητήρας.

Κινηματική αναστρεψιμότητα ηλεκτρικής μηχανής

Από την άποψη της υλοποίησης της μετατροπής ενέργειας σε μια ηλεκτρική μηχανή, σημαντική είναι μόνο η σχετική κίνηση των δύο κύριων οργάνων της, ακολουθούμενη από την κινηματική αναστρεψιμότητα της ηλεκτρικής μηχανής.

Αυτό σημαίνει ότι εάν ο ρότορας μιας ηλεκτρικής μηχανής είναι κλειδωμένος και αφεθεί ο στάτορας να περιστρέφεται, θα αρχίσει να περιστρέφεται, ενώ θα περιστρέφεται, με αμετάβλητες ηλεκτρικές συνδέσεις, προς την αντίθετη κατεύθυνση από αυτήν στην οποία έχει περιστραφεί ο ρότορας στο ο στάτορας περιστρέφεται (αυτό προκύπτει από τους νόμους της μηχανικής).

Προφανώς, για να περιστρέφεται ο στάτορας, θα πρέπει να είναι εφοδιασμένος με κατάλληλα ρουλεμάν και επιπλέον ηλεκτρικές συρόμενες επαφές για να διατηρείται η παροχή ηλεκτρικής ενέργειας στον στάτορα, εάν υπάρχει, πριν από τη μετατροπή. Προφανώς, με την κινηματική κυκλοφορία της ηλεκτρικής μηχανής εσωτερικού ρότορα, παίρνουμε μια ηλεκτρική μηχανή εξωτερικού ρότορα και αντίστροφα.