Какое преобразование энергии происходит в электрическом двигателе?
Какое преобразование энергии происходит в электрическом двигателе?
1) внутренняя энергия пара преобразуется в энергию электрического тока ; 2) Энергия электрического тока преобразуется во внутреннюю энергию проводников ; 3)энергия эл.
Тока преобразуется в энергию механического движения ; 4) энергия механического движения преобразуется в энергию электрического тока.
Тока преобразуется в энергию механического движения ;
Парашютист спускается с неизменной скоростью, а энергия его взаимодействия с землёй постепенно уменьшается?
Парашютист спускается с неизменной скоростью, а энергия его взаимодействия с землёй постепенно уменьшается.
При спуске парашютиста 1) его потенциальная энергия полностью преобразуется во внутреннюю энергию.
2) его полная механическая энергия не меняется 3) его потенциальная энергия полностью преобразуется во внутреннюю энергию парашютиста и воздуха 4) его кинетическая энергия преобразуется в потенциальную.
Изменяется ли внутренняя энергия проводника, по которому протекает электрический ток?
Изменяется ли внутренняя энергия проводника, по которому протекает электрический ток?
Какие преобразования энергии происходят при нагревании проводника электрическим током?
Какие преобразования энергии происходят при нагревании проводника электрическим током?
А. Электромагнитная энергия преобразуется во внутреннюю
Внутренняя энергия преобразуется в электромагнитную
Электромагнитная энергия преобразуется в механическую энергию проводника
Механическая энергия проводника преобразуется во электромагнитную.
Объясните, изменится ли внутренняя энергия проводника , по которому протекает электрический ток?
Объясните, изменится ли внутренняя энергия проводника , по которому протекает электрический ток?
Какая энергия преобразуется в электрическую в солнечных батареях?
Какая энергия преобразуется в электрическую в солнечных батареях?
В гальваническом элементе происходят следующие преобразования энергии : 1) внутренняя энергия тел, составляющих элемент, увеличивается в процессе протекания электрического тока, 2) электрический ток с?
В гальваническом элементе происходят следующие преобразования энергии : 1) внутренняя энергия тел, составляющих элемент, увеличивается в процессе протекания электрического тока, 2) электрический ток совершает работу за счёт уменьшения химической энергии тел, составляющих элемент, 3) работа электрического тока осуществляется за счёт уменьшения внутренней энергии проводников первого рода, 4) электрический ток возникает при наличии двух разных металлических проводников и электролита.
В каком из технических устройств : 1) двигатели постоянного тока 2)аккумуляторе ; 3)двигателе внутреннего сгорания — внутренняя энергия топлива преобразуется в механическую энергию ?
В каком из технических устройств : 1) двигатели постоянного тока 2)аккумуляторе ; 3)двигателе внутреннего сгорания — внутренняя энергия топлива преобразуется в механическую энергию ?
В какой вид энергии преобразуется электрическая энергия вследствие теплового действие тока ?
В какой вид энергии преобразуется электрическая энергия вследствие теплового действие тока ?
Изменяется ли внутренняя энергия проводника по которому протекает электрический ток?
Изменяется ли внутренняя энергия проводника по которому протекает электрический ток.
Установите соответствие между двигателями и преобразованиями энергии, которые в них происходят?
Установите соответствие между двигателями и преобразованиями энергии, которые в них происходят.
ДВИГАТЕЛИ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ А) двигатель внутреннего сгорания Б) паровая турбина В) двигатель постоянного тока 1) механической во внутреннюю 2) внутренней в механическую 3) механической в электрическую 4) механической энергии и энергии магнитного поля в электрическую 5) электрической энергии и энергии магнитного поля в механическую.
На странице вопроса Какое преобразование энергии происходит в электрическом двигателе? из категории Физика вы найдете ответ для уровня учащихся 5 — 9 классов. Если полученный ответ не устраивает и нужно расшить круг поиска, используйте удобную поисковую систему сайта. Можно также ознакомиться с похожими вопросами и ответами других пользователей в этой же категории или создать новый вопрос. Возможно, вам будет полезной информация, оставленная пользователями в комментариях, где можно обсудить тему с помощью обратной связи.
Процесс преобразования энергии в электрических машинах
Рассмотрено на заседании цикловой комиссии УЦПК-3 и рекомендовано для доработки в формат конспекта и использования в качестве учебного пособия для учащихся в группах подготовки по профессиям «Помощник машиниста тепловоза».
Тема 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИНАХ
Процесс преобразования энергии в электрических машинах
Электрические машины разделяют по назначению на два основных вида: электрические генераторы и электрические двигатели.
В электрических машинах происходит процесс преобразования энергии. Электрический двигатель преобразует электрическую энергию в механическую. То есть для работы двигателя его необходимо включить в электрическую цепь. Генератор, наоборот, преобразует механическую энергию в электрическую. Это означает, что для работы генератора надо вращать его вал каким-либо механизмом или двигателем.
Принцип действия любой электрической машины основан на использовании явлений электромагнитной индукции и возникновения электромагнитных сил при взаимодействии проводников с током и магнитного поля. Эти явления имеют место при работе как генератора, так и электродвигателя.
На проводник с током, помещенный в магнитное поле постоянного магнита, действует электромагнитная сила. Эта сила стремится вытолкнуть его за пределы поля, перемещая проводник перпендикулярно магнитным силовым линиям поля. Направление этой силы определяется правилом Левой руки: если ладонь левой руки расположить так, чтобы магнитные силовые линии поля входили в нее, а четыре вытянутых пальца расположить по направлению тока, то расположенный под прямым углом большой палец укажет
направление электромагнитной силы F (рис.1, г).
 |
 |
 |
а) б) в) г)Рис.1 Проводник с током в магнитном поле постоянного магнита (а),
виток с током в магнитном поле постоянного магнита (в),
образование электромагнитной силы (б, в), правило Левой руки (г)
Примечание: электромагнитные силы образуются в результате взаимодействия магнитного поля проводника с внешним магнитным полем. С правой стороны магнитные силовые линии обеих полей направлены согласованно, а с левой стороны – направлены навстречу друг другу (рис.1а). Магнитное поле с правой стороны внешнего магнитного поля усиленное, а с левой стороны – наоборот ослабленное. Под действием усиленного магнитного поля проводник выталкивается в сторону ослабленного магнитного поля с силой F (рис.1б). Эта сила пропорциональна силе тока, индукции магнитного поля и длине проводника.
1.2 Принцип действия генератора
Простейшим электрическим генератором является виток, вращающийся в магнитном поле (рис.2).
При вращении витка с частотой вращения n, его стороны пересекают магнитные силовые линии потока Ф и в каждом проводнике витка индуктируется ЭДСе.
Если подключить к обмотке якоря приемник энергии (потребитель), то по замкнутой цепи пойдет токi.
При прохождении тока по проводникам на каждый проводник действует сила Fэм согласно правилу Левой руки.Эти силы создадут магнитный момент М (тормозной), противоположный вращению проводника n.
Для предотвращения остановки якоря требуется приложить внешний вращающий момент Мвн, противоположный моменту М и равный ему по величине.
Таким образом, при работе электрической машины в режиме генератора:
· совпадение направлению тока i и эдс е в проводниках обмотки якоря; это указывает на то, что машина отдает электрическую энергию;
· возникновение электромагнитного тормозного момента М, направленное против вращения якоря; из этого вытекает необходимость получения машиной извне механической энергии.
§25. Процесс преобразования энергии в электрических машинах. Режимы их работы
Электрические машины разделяют по назначению на два основных вида: электрические генераторы и электрические двигатели. Генераторы предназначены для выработки электрической энергии, а электродвигатели — для приведения в движение колесных пар локомотивов, вращения валов вентиляторов, компрессоров и т. п.
В электрических машинах происходит процесс преобразования энергии. Генераторы преобразуют механическую энергию в электрическую. Это означает, что для работы генератора надо вращать его вал каким-либо двигателем. На тепловозе, например, генератор приводят во вращение дизелем, на тепловой электростанции — паровой турбиной, на гидроэлектростанции — водяной турбиной. Электрические двигатели, наоборот, преобразуют электрическую энергию в механическую. Поэтому для работы двигателя его надо соединить проводами с источником электрической энергии, или, как говорят, включить в электрическую сеть.
Принцип действия любой электрической машины основан на использовании явлений электромагнитной индукции и возникновения электромагнитных сил при взаимодействии проводников с током и магнитного поля. Эти явления имеют место при работе как генератора, так и электродвигателя. Поэтому часто говорят о генераторном и двигательном режимах работы электрических машин.
Во вращающихся электрических машинах в процессе преобразования энергии участвуют две основные части: якорь и индуктор со своими обмотками, которые перемещаются относительно друг друга. Индуктор создает в машине магнитное поле; в обмотке якоря индуцируется э. д. с. и возникает ток. При взаимодействии тока в обмотке якоря с магнитным полем создаются электромагнитные силы, посредством которых реализуется процесс преобразования энергии в машине.
Принцип действия электрического генератора. Простейшим электрическим генератором является виток, вращающийся в магнитном поле (рис. 67, а). В этом генераторе виток 1 представляет собой обмотку якоря. Индуктором служат постоянные магниты 2, между которыми вращается якорь 3. При вращении витка с некоторой частотой вращения п его стороны (проводники) пересекают магнитные силовые линии потока Фив каждом проводнике индуцируется э. д. с. е. При принятом на рис. 67, а направлении вращения якоря э. д. с. в проводнике, расположенном под южным полюсом, согласно правилу правой руки направлена от нас, а э.д.с. в проводнике, расположенном под северным полюсом,— к нам. Если подключить к обмотке якоря приемник электрической энергии 4, то по замкнутой цепи пойдет электрический ток i. В проводниках обмотки якоря ток I будет направлен так же, как и э. д. с. е.
Выясним, почему для вращения якоря в магнитном поле приходится затрачивать механическую энергию, получаемую от дизеля или турбины (первичного двигателя). Как было установлено в главе II, при прохождении тока I по расположенным в магнитном поле проводникам на каждый проводник действует электромагнитная сила F. При указанном на рис. 67, а направлении тока согласно правилу левой руки на проводник, расположенный под южным полюсом, будет действовать сила F, направленная влево, а на проводник, расположенный под северным полюсом,— сила F, направленная вправо. Указанные силы создают совместно электромагнитный момент М, направленный по часовой стрелке.
Из рассмотрения рис. 67, а видно, что электромагнитный момент М, возникающий при отдаче генератором электрической энергии, направлен в сторону, противоположную вращению проводников, поэтому он является тормозным моментом, стремящимся замедлить вращение якоря генератора. Для того чтобы предотвратить остановку якоря, требуется к валу якоря приложить внешний вращающий момент Мвн, противоположный моменту М и равный ему по величине. С учетом же трения и других внутренних потерь в машине внешний вращающий момент должен быть больше электро-
Рис. 67. Принципиальные схемы простейших генератора (а) и электродвигателя (б)
магнитного момента М, созданного током нагрузки генератора. Следовательно, для продолжения нормальной работы генератора к нему необходимо подводить извне механическую энергию — вращать его якорь каким-либо двигателем 5.
При отсутствии нагрузки (при разомнутой внешней цепи генератора) имеет место режим холостого хода генератора. В этом случае от дизеля или турбины требуется только такое количество механической энергии, которое необходимо для преодоления трения и компенсации других внутренних потерь энергии в генераторе. При увеличении нагрузки генератора, т. е. отдаваемой им электрической мощности Рэл, увеличиваются ток i, проходящий по проводникам обмотки якоря, и создаваемый им тормозящий момент М. Следовательно, должна быть соответственно увеличена и механическая мощность Рмх, которую генератор должен получить от дизеля или турбины, для продолжения нормальной работы.
Таким образом, чем больше электрической энергии потребляется, например, электродвигателями тепловоза от тепловозного генератора, тем больше механической энергии забирает он от вращающего его дизеля и тем больше топлива необходимо подавать дизелю.
Из рассмотренных выше условий работы электрического генератора следует, что характерным для него является:
совпадение по направлению тока i и э. д. с е в проводниках обмотки якоря; это указывает на то, что машина отдает электрическую энергию;
возникновение электромагнитного тормозного момента М, направленного против вращения якоря; из этого вытекает необходимость получения машиной извне механической энергии.
Принцип действия электрического двигателя. Принципиально электродвигатель выполнен так же, как генератор. Простейший электродвигатель представляет собой виток 1 (рис. 67,6), расположенный на якоре 3, который вращается в магнитном поле полюсов 2. Проводники витка образуют обмотку якоря. Если подключить виток к источнику электрической энергии, например к электрической сети 6, то по каждому его проводнику начнет проходить электрический ток i. Этот ток, взаимодействуя с магнитным полем полюсов, создает электромагнитные силы F. При указанном на рис. 67, б направлении тока на проводник, расположенный под южным полюсом, будет действовать сила F, направленная вправо, а на проводник, лежащий под северным полюсом,— сила F, направленная влево. В результате совместного действия этих сил создается электромагнитный вращающий момент М, направленный против часовой стрелки, приводящий якорь с проводником во вращение с некоторой частотой п. Если соединить вал якоря с каким-либо механизмом или устройством 7 (колесной парой тепловоза или электровоза, станком и пр.), то электродвигатель будет приводить это устройство во вращение, т. е. отдавать ему механическую энергию. При этом внешний момент Мвн, создаваемый этим устройством, будет направлен против электромагнитного момента М.
Выясним, почему при вращении якоря электродвигателя, работающего под нагрузкой, расходуется электрическая энергия. Как было установлено, при вращении проводников якоря в магнитном поле в каждом проводнике индуцируется э. д. с, направление которой определяется по правилу правой руки; следовательно, при указанном на рис. 67, б направлении вращение э. д. с. е, индуцированная в проводнике, расположенном под южным полюсом, будет направлена от нас, а э. д. с. е, индуцированная в проводнике, расположенном под северным полюсом, будет направлена к нам. Из рис. 67, б видно, что э. д. с. е, индуцированные в каждом проводнике, направлены против тока i, т. е. они препятствуют его прохождению по проводникам.
Для того чтобы ток i продолжал проходить по проводникам якоря в прежнем направлении, т. е. чтобы электродвигатель продолжал нормально работать и развивать требуемый вращающий момент, необходимо приложить к этим проводникам внешнее напряжение U, направленное навстречу э. д. с. и большее по величине чем суммарная э. д. с. E, индуцированная во всех последовательно соединенных проводниках обмотки якоря. Следовательно, необходимо подводить к электродвигателю из сети электрическую энергию.
При отсутствии нагрузки (внешнего тормозного момента, приложенного к валу двигателя) электродвигатель потребляет от внешнего источника (сети) небольшое количество электрической энергии и по нему проходит небольшой ток холостого хода. Эта энергия расходуется на покрытие внутренних потерь мощности в машине.
При возрастании нагрузки увеличивается потребляемый электродвигателем ток и развиваемый им электромагнитный вращающий момент. Следовательно, увеличение механической энергии, отдаваемой электродвигателем при возрастании нагрузки, вызывает автоматически увеличение электроэнергии, забираемой им от источника.
Из рассмотренных выше условий работы электрического двигателя следует, что характерным для него является:
совпадение по направлению электромагнитного момента М и частоты вращения п; это характеризует отдачу машиной механической энергии;
возникновение в проводниках обмотки якоря э. д. с. е, направленной против тока i и внешнего напряжения U. Из этого вытекает необходимость получения машиной извне электрической энергии.
Принцип обратимости электрических машин. Рассматривая принцип действия генератора и электродвигателя, мы установили, что устроены они одинаково и что в основе работы этих машин много общего. Процесс преобразования механической энергии в электрическую в генераторе и электрической энергии в механическую в двигателе связан с индуцированием э. д. с. во вращающихся в магнитном поле проводниках обмотки якоря и возникновением электромагнитных сил в результате взаимодействия магнитного поля и проводников с током. Отличие генератора от электродвигателя заключается только во взаимном направлении э. д. с, тока, электромагнитного момента и частоты вращения.
Рис. 68. Направление э. д. с. Е, тока I, частоты вращения якоря п и электромагнитного момента М при работе электрической машины постоянного тока в двигательном (а) и генераторном (б) режимах
Обобщая рассмотренные процессы работы генератора и электродвигателя, можно установить принцип обратимости электрических машин. Согласно этому принципу любая электрическая машина может работать и генератором и электродвигателем и переходить из генераторного режима в двигательный и наоборот.
Для выяснения этого положения рассмотрим работу электрической машины постоянного тока при различных условиях. Если внешнее напряжение U больше суммарной э. д. с. Г. во всех последовательно соединенных проводниках обмотки якоря, то ток I будет проходить в указанном на рис. 68, а направлении и машина будет работать электродвигателем, потребляя из сети электрическую энергию и отдавая механическую. Однако если по какой-либо причине э. д. с. Е станет больше внешнего напряжения U, то ток I в обмотке якоря изменит свое направление (рис. 68, б) и будет совпадать с э. д. с. Е. При этом изменится и направление электромагнитного момента М, который будет направлен против частоты вращения п. Совпадение по направлению э. д. с. E и тока Iозначает, что машина стала отдавать в сеть электрическую энергию, а появление тормозного электромагнитного момента М говорит о том, что она должна потреблять извне механическую энергию. Следовательно, когда э. д. с. Е, индуцированная в проводниках обмотки якоря, становится больше напряжения сети U, машина переходит из двигательного режима работы в генераторный, т. е. при E < U машина работает двигателем, при Е > U — генератором.
Перевод электрической машины из двигательного режима в генераторный можно осуществить различными способами: уменьшая напряжение U источника, к которому подключена обмотка якоря, или увеличивая э. д. с. E в обмотке якоря.