Принцип действия электрических машин и электромеханическое преобразование энергии.

Электрическая машина – это электромеханический преобразователь энергии. В основе принципа действия лежит закон электромагнитной индукции. При движении проводника в магнитном поле в проводнике индуцируется ЭДС

. (1)

Направление ЭДС определяется по правилу левой руки. При замыкании проводника во внешнюю цепь в нем течет ток i, имеющий такое же называние, что и ЭДС. При взаимодействии проводника с током с магнитным полем на проводник действует сила F_эм, направление которой определяется правилом левой руки

. (2)

Сила F_эм направлена навстречу силе F, которая приложена к проводнику для его движения. При равновесии

F_эм=F. (3)

Умножим на скорость м V_a

F_эм∙ V_a=F∙ V_a.

Вместо F_эм подставим ее значение из (2), а вместо V_a ее значение из (1)

(4)

Отсюда следует, что в генераторе механическая энергия преобразуется в электрическую.

Если через проводник пропустить ток i от внешнего источника, то возникает электромагнитная сила F_эм, под действием которой проводник придет в движение со скорость V_a. Направление движения определяется по правилу левой руки. При перемещении проводника в нем наводится ЭДС, направление которой определяется по правилу правой руки. Она направлена против тока i.

Электрическая мощность преобрауется в механическую.

Конструктивная схема электрической машины: статор, ротор, подшипниковые щиты, подшипники. На статоре обмотка статора на роторе обмотка ротора. Обмотка, в которой индуцируется основная ЭДС, называется якорем. Она может быть как на статоре, так и на роторе. Другая обмотка называется обмоткой возбуждения.

Классификация электромашин:

– генераторы и электродвигатели;

– машины постоянного и переменного тока;

– МПТ с независимым, параллельным, последовательным и смешанным возбуждением;

– машины переменного тока синхронные и асинхронные;

Все электромашины обратимые. Отдельное место занимают трансформаторы. В них происходит преобразование энергии одного назначения в другое. Подвижных частей нет, но протекают такие же электромагнитные процессы.