Przydatność 35%

Prądnica prądu przemiennego i silnik elektryczny.

Autor:

Energia elektryczna może być bezpośrednio wytwarzana, a ściślej przetwarzana, z wszystkich innych postaci energii, np.: z energii mechanicznej- w prądnicach; energii świetlnej- w fotoogniwach; z energii chemicznej- w ogniwach paliwowych; z energii cieplnej- za pomocą generatorów termoelektrycznych, termoemisyjnych, magnetohydrodynamicznych.
Otrzymywanie energii elektryczne na dużą skalę odbywa się dotychczas- ze względów technicznych i ekonomicznych- prawie wyłącznie przez przemianę energii mechanicznej w elektryczna w prądnicach. Zastosowanie pozostałych metod jest obecnie ograniczone do szczególnych przypadków, np. w technice pomiarowej, lotach kosmicznych, miniaturowych źródłach energii elektrycznej.
Energia elektryczna jest uzyskiwana w siłowniach, które ze względu na sposób przemiany energii pierwotnej można podzielić zasadniczo na: siłownie wodne i cieplne. Jeżeli ich jedynym zadaniem jest wytwarzanie energii elektrycznej, są nazywane elektrowniami, jeżeli natomiast ich zadaniem jest jednoczesna produkcja energii elektrycznej i ciepła oddawanego odbiorcom w postaci pary wodnej lub gorącej wody, są nazywane elektrociepłowniami.


PRĄDNICA PRĄDU PRZEMIENNEGO

Źródłami napięcia przemiennego w elektroenergetyce są prądnice prądu przemiennego, zwane generatorami elektroenergetycznymi. Prądnica składa się z części nieruchomej zwanej stojanem i z części ruchomej, zwanej wirnikiem. Wirnik służy do wytwarzania prądu elektrycznego i ze względu na swą rolę nazywa się magneśnicą. Prąd do magneśnicy doprowadza się ze źródła napięcia stałego poprzez szczotki przylegające do stalowych pierścieni ślizgowych, osadzonych na osi magneśnicy i połączonych z jej uzwojeniem.
Magneśnica jest wykonana w ten sposób, że rozkład indukcji magnetycznej wzdłuż wewnętrznego obwodu stojana jest sinusoidalny.
Uzwojenia stojana są umieszczone w żłobkach równoległych do osi magneśnicy, na wewnętrznym obwodzie stojana. Przy ruchu magneśnicy indukuje się (wytwarza się) napięcie w uzwojeniach stojana, w związku, z czym nazywa się go twornikiem.
Uzwojenia układamy w tworniku tak, że gdy jeden bok zwoju znajduje się w danej chwili w osi bieguna N, to drugi jest na osi bieguna S. Wówczas napięcia indukowane w obu bokach zwoju dodają się.
Magneśnica napędzana silnikiem mechanicznym ma stałą prędkość kątową ω, a wektor prędkości obwodowej ν zmienia się tylko kierunek.
Kąt α, jaki tworzy płaszczyzna zwoju z osią neutralną magneśnicy zmienia się liniowo z czasem t.

α=ωt+ψ
przy czym ψ jest katem w chwili t=0.

Zakłada się, że końce przewodu o długości l umieszczonego prostopadle do linii pola B i poruszającego się z prędkością v prostopadłą do płaszczyzny wyznaczonej przez l i B zostały połączone na zewnątrz z odbiornikiem o rezystancji R. w obwodzie płynie prąd I proporcjonalny do indukowanego napięcia E i odwrotnie proporcjonalny do rezystancji obwodu.
Na przewód działa siła, której zwrot wynikający z reguły iloczynu wektorowego lub reguły lewej dłoni, jest przeciwny niż zwrot wektora v. Siła F jest, więc siłą hamującą ruch przewodu. W celu utrzymania ruchu musimy działać na przewód siłą zewnętrzną- F, wywieraną przez silnik napędowy i skierowaną zgodnie z wektorem v.
Moc mechaniczną potrzebną do poruszania przewodu wyznaczymy mnożąc skalarnie siłę- F przez prędkość v.
Moc mechaniczna, doprowadzona do przewodu, poruszającego się w polu magnetycznym i obciążonego prądem I, jest równa mocy elektrycznej wytwarzanej w danym przewodzie.
Zjawisko powyższe jest wykorzystywane w prądnicach elektrycznych, stanowiących elektromaszynowe źródła napięcia, w których odbywa się zamiana pracy mechanicznej na energię elektryczną.
W celu otrzymania napięcia stosuje się odpowiednią liczbę prętów połączonych szeregowo i poruszających się pod biegunami elektromagnesów. Ze względów technicznych pręty umieszcza się w żłobkach na obwodzie stalowego bębna z blach, wykonującego ruch obrotowy miedzy biegunami tzw. Magneśnicy.
Napięcie źródłowe prądnicy E jest równe sumie napięć indukowanych w połączonych szeregowo prętach.


SILNIK ELEKTRYCZNY

Do zacisków silnika doprowadzane jest napięcie zasilające. Prąd płynie przez przewód umieszczony między biegunami magnesu. Gdy w obwodzie płynie prąd działa na niego siła zależna od wielkości prądu indukcyjnego. Jeżeli siła jest dostatecznie dużą, przewód zaczyna się poruszać w kierunku jej działania z prędkością v. Jednocześnie indukuje się w przewodzie prąd, którego zwrot, wyznaczony za pomocą reguły prawej dłoni, jest przeciwny niż zwrot prądy I, a wobec tego przewód staje się odbiornikiem energii elektrycznej.
Ponieważ dodatni zwrot wektora l przyjęto zgodnie ze zwrotem prądu, we wzorze na napięcie E występuje znak (-). Łatwo sprawdzić, że dostarczana do przewodu moc elektryczna EI jest równa mocy mechanicznej F•v
Zamiana energii elektrycznej na prace mechaniczna odbywa się w silnikach elektrycznych, które budowa nie różnią się od prądnic. Istotną cechą tej zmiany energii jest indukowanie się podczas ruchu silnika napięcia e o zwrocie przeciwnym niż zwrot prądu dostarczanego do sieci. Dlatego w praktyce nazywa siĘ je teraz siłą przeciwelektromotoryczną. Jeżeli rezystancja wewnętrzna uzwojenia silnika wynosi R , to napięcie dostarczane do sieci
U=E+R I
a moc
UI= EI+R I
Przy czym: EI- moc zmieniana na moc mechaniczną; R I - moc tracona na nagrzewanie się uzwojeń.

Przydatna praca?
Przydatna praca? tak nie 29
głosów
Poleć znajomym

Serwis Sciaga.pl nie odpowiada za treści umieszczanych tekstów, grafik oraz komentarzy pochodzących od użytkowników serwisu.

Zgłoś naruszenie