La mașinile electrice de energie este procesul de conversie. Generatoare transformă energia mecanică în energie electrică. Acest lucru înseamnă că este necesar pentru funcționarea axului generatorului pentru ao roti în orice motor. Pe locomotiva, de exemplu, generator diesel acționat să se rotească la centrala termică - o turbină cu abur pentru centrale hidroelectrice - o turbină de apă.
Motoare electrice, invers, conversia energiei electrice în energie mecanică. Prin urmare, pentru funcționarea motorului este necesar să se conecteze firele la sursa de energie electrică, sau, cum se spune, porniți rețeaua electrică.
Principiul de funcționare al oricărei mașini electrice se bazează pe utilizarea fenomenelor de inducție electromagnetice și apariția forței electromagnetice în interacțiune cu conductorii de curent și câmpul magnetic. Aceste fenomene apar atunci când funcționează ca un generator și un motor electric. Deci, de multe ori vorbim despre un generator cu motor și modurile de funcționare a mașinilor electrice.
În mașina electrică rotativă în procesul de conversie a energiei implică două părți principale: o ancoră și un inductor cu înfășurări sale, care se deplasează una în cealaltă. Inductor creează un câmp magnetic în aparat. înfășurarea Armătura este indusă prin e. d. a. și un curent electric. În cazul în care curentul în înfășurarea interacțiunii cu câmpul magnetic creat de forța electromagnetică, prin care procesul de conversie a energiei se realizează într-o mașină armătura.
Principiul de funcționare al generatorului electric.
Cel mai simplu este de a transforma un generator electric, un câmp magnetic rotativ (Fig. 1a). În acest generator de bobina 1 este o ancoră bobina. Inductori sunt magneți permanenți 2, între care armătura 3 se rotește.
Fig. 1. Schema principală a cel mai simplu generator (a) și motorul (b)
Atunci când bobina se rotește cu o anumită viteză n sale laturi (conductori) traversează forța magnetică F și traseul de curgere este indus în fiecare conductor e. d. a. e. Atunci când adoptă în Fig. 1, și direcția de rotație a armăturii e. d. a. conductorul aflat sub polul sud, în conformitate cu regula dreapta îndreptată împotriva noastră, și e. d. a. conductorul situat la polul nord - noi.
În cazul în care conectat la înfășurarea receptorului de energie electrică 4 armăturii, apoi trece în buclă închisă electric de curent I. Conductoarele curente ale armăturii de bobinaj I vor fi îndreptate în același mod ca și e. d. a. e.
Să ne explicăm de ce este necesar să-și petreacă energia mecanică produsă de motorul diesel sau o turbină pentru rotirea armăturii în câmpul magnetic (motor primar). Când i curent pe dispuse în câmpul magnetic asupra conductoarelor, fiecare conductor acționează forța electromagnetică F.
Când este indicat în Fig. 1, și direcția actuală, conform regulii de pe conductorul din stânga, dispusă sub Polul Sud suferă o forță F, îndreptată spre stânga și la conductorul aflat sub polul nord, - forța F, îndreptată spre dreapta. Aceste forțe creează un cuplu motor împreună cu solenoid M îndreptat în sens orar.
Din examinarea fig. 1, și se vede că momentul electromagnetic M intervenind dând un generator de energie electrică, este îndreptată în direcția opusă rotației conductoarelor, deci este un generator de armătură moment de frânare care caută rotație lentă.
Pentru a preveni ancore de oprire, ax ancoră este necesară pentru a atașa un cuplu de exterior mbH opus punctului M și egală cu ea în magnitudine. Ținând cont de frecarea internă și alte pierderi în cuplul extern mașinii trebuie să fie mai mare electromagnetic cuplul M generat de sarcină generator de curent.
Prin urmare, pentru a continua funcționarea normală a generatorului la exterior, este necesar de a furniza energie mecanică - roti ancora orice tip de motor 5.
În absența sarcinii (deschis la circuitul extern generatorului) deține turația generatorului de mers în gol. În acest caz, dintr-un motor diesel sau turbina necesită doar acea cantitate de energie mecanică necesară pentru a depăși frecarea și alte compensații interne a pierderilor de energie în generator.
Prin creșterea sarcinii generatorului, adică. E. Pentru a le da energie electrică Pel, crescând curentul I, care curge prin conductorii de înfășurare a armăturii și cuplul de frânare generate de acestea M. În consecință, trebuie crescută în mod corespunzător și puterea mecanică PMX, care generatorul trebuie să primească de la un motor diesel sau turbină, pentru a continua funcționarea normală.
Astfel, se consumă mai multă energie electrică, de exemplu, motoare ale generatorului diesel locomotive, mai este nevoie de energie mecanică, rotindu-l și mai mult combustibil diesel trebuie furnizate diesel.
Dintre condițiile de funcționare a generatorului electric discutat mai sus, care este caracteristic pentru ea:
1. Potriviți direcția i curente și e. d. a. conductori din armătura de înfășurare. Acest lucru indică faptul că aparatul va transmite energie electrică;
2. Apariția electromagnetic moment de frânare M îndreptat împotriva rotației armăturii. Aceasta implică necesitatea unei mașini în afara energiei mecanice.
Principiul de funcționare al motorului electric.
Motor este fundamental aceeași ca generatorul. Cel mai simplu este o bobină a motorului 1 (Fig. 1 b) pe ancoră 3, care se rotește în polii magnetici ai bobinei câmpului 2. Conductori formează armătura de înfășurare.
În cazul în care bobina conectat la o sursă de energie electrică, cum ar fi de alimentare 6, conductorul de fiecare începe sale de a trece curent electric I. Acest curent interacționează cu polii de câmp magnetic, generează forța electromagnetică F.
Când este indicat în Fig. 1b direcția actuală în conductor dispus sub Polul Sud suferă o forță F, îndreptată spre dreapta și la conductorul, care se află sub polul nord, - forța F, îndreptată spre stânga. Efectul combinat al acestor forțe creează un cuplu electromagnetic M, direcția acelor de ceasornic, rezultând ancora cu un ghid în rotație cu o anumită frecvență n. Dacă vom conecta arborele de armături cu orice mecanism sau dispozitiv 7 (o pereche de roți sau a unei locomotive electrice, instrumentul de mașină și așa mai departe.), Motorul va avea ca rezultat rotirea dispozitivului, adică. E. Pentru a da energie mecanică. În același timp, mbH extern, produs de acest dispozitiv, va fi direcționat împotriva cuplul electromagnetic M.
Află de ce rulează sub sarcină în timpul rotației armăturii motorului, se consumă energie electrică. Sa constatat că, în timpul rotației conductoarelor pentru armături într-un câmp magnetic este indus în fiecare conductor e. e. cu direcția de care este determinată, dar regula din dreapta. Prin urmare, atunci când este prezentat în Fig. 1, b e direcția de rotație. d. a. e indusă în conductorul aflat sub polul sud, va fi trimis de la noi și e. d. a. e indusă în conductorul situat la polul nord, va fi trimis la noi. Fig. 1b arată că e. d. a. e, indus în fiecare conductor, îndreptat împotriva i curent, t. e. împiedică trecerea prin conductori.
Pentru curent i voi continua să curgă prin conductoare cu armătura în aceeași direcție, adică. E. Că motorul continuă să funcționeze normal și să dezvolte cuplul necesar să se aplice acestor conductoare cu o tensiune externă U, îndreptate spre e. d. a. și mai mari ca dimensiune decât totalul e. d. a. E indusă în toate înfășurarea pentru armături conductoarele conectate în serie. Prin urmare, trebuie să furnizeze la motorul rețelei de energie electrică.
In absenta sarcinii (cuplu de frânare extern aplicat pe arborele motorului) motorul trage dintr-o sursă externă (rețea), o cantitate mică de energie electrică și se extinde un mic curent inactiv. Această energie este utilizată pentru a acoperi pierderile de energie interne din mașină.
Atunci când sarcina motorului crește curent consumul crește și dezvoltarea lor de cuplu electromagnetic. Prin urmare, pentru a crește energia mecanică livrată atunci când crește sarcina motorului, provocând creșterea de energie electrică este deviat în mod automat de la sursa lor.
Din condițiile de mai sus pentru operarea motorului electric, acesta implică faptul că este caracteristic pentru ea:
1. coincidență în direcția cuplului electromagnetic M și frecvența de rotație n. Acesta descrie energia mecanică a vehiculului de impact;
2. Apariția conductoarelor în înfășurări armăturii e. d. a. împotriva i curent și U. tensiunii externe Rezulta de aici necesitatea de a obține energie electrică din afara mașinii.
Principiul reversibilității mașinilor electrice.
Având în vedere principiul de funcționare al generatorului și motorul electric, am constatat că acestea sunt aranjate în mod egal și că o mulțime în comun în baza activității acestor mașini.
Procesul de conversie a energiei mecanice electrice în generator și energia electrică în energie mecanică în motor asociat cu inducerea e. d. a. într-un câmp magnetic rotativ al conductoarelor armatura de lichidare și apariția forțelor electromagnetice care rezultă din interacțiunea câmpurilor magnetice și conductori de curent purtătoare.
Spre deosebire de motorul generatorului este numai în direcția reciprocă e. d. s,, cuplul electromagnetic de curent și de viteză.
Rezumând procesele discutate ale generatorului și motorul electric, este posibil să se stabilească principiul reversibilității mașinilor electrice. Conform acestui principiu, orice masina electrica poate rula generator și motor și generatorul electric schimbarea de la modul la motor și vice-versa.
Fig. 2. e direcția. d. a. E, curent I, armătura și viteza de rotație n M a cuplului electromagnetic la mașină electrică motorului de curent continuu (a) și (b) modurile de generator
Pentru a clarifica această situație, ia în considerare activitatea mașinii electrice de curent continuu în diferite condiții. În cazul în care tensiunea externă U este mai mare decât numărul total de e. d. a. E. toate seriile conectate armături conductoare bobinaj, curentul I va trece în respectiva Fig. 2, și direcția și mașina va rula motorul de consumatoare de energie electrică de la rețea și de a da mecanice.
Cu toate acestea, în cazul în care pentru orice motiv, e. d. a. E devine mai mare decât tensiunea externă U, curentul I în înfășurarea armăturii își schimbă direcția (Fig. 2b) și va coincide cu e. d. a. E. Când această schimbare și direcția electromagnetic cuplului M, care este îndreptat împotriva frecvenței de rotație n. Coincidența a direcției de e. d. a. E și curent I înseamnă că mașina a devenit rețea pentru a oferi o energie electrică, precum și apariția moment de frânare electromagnetice M indică faptul că acesta ar trebui să consume energie mecanică externă.
Prin urmare, atunci când e. d. a. E indusă în conductorii de înfășurare a armăturii devine mai mare tensiune U, aparatul trece de la motor la modul de generator, de exemplu, atunci când E U - .. Generator.
Traducerea a mașinii electrice în modul de motor al generatorului poate fi realizată în diverse moduri: prin reducerea tensiunii sursei U, care este conectat la înfășurarea sau creșterea e armăturii. d. a. E în armătura de lichidare.