הפיכות של מכונות חשמליות
הוראות בסיסיות של עקרון הפיכות של מכונות חשמליות
על פי חוק ביו-סווארד, הכוח F = Bli, (VA) פועל על מוליך הנע בשדה מגנטי עם זרם I, שכיווןו נקבע על ידי כלל יד שמאל. לכן, אם אתה מביא את המברשות למכונת AC זרם חליפין, אז ייווצר כוח שיגרום לחוטים ab ו-cd לנוע בשדה מגנטי, והסליל ab° Сd יתחיל להסתובב (איור 1).
זה רק הכרחי כי התדר הוא הזרם מתאים לתדר הסיבוב במהלך תקופת ההפעלה הערה f = pn... תופעה דומה תתרחש אם זרם ישר מופעל על המברשות של מכונת DC. אַסְפָן במקרה זה הוא ישחק את התפקיד של מהפך, וימיר את הזרם הישר המסופק לזרם חילופין בתוך האבזור (ראה איור 2).
כך נקבל מנוע חשמלי, שבניגוד לגנרטור, ממיר אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית.
לפי חוק לנץ, לזרם המושרה יש תמיד כיוון שבו הכוח האלקטרומגנטי העולה נוטה לעכב את השינוי (התנועה) שבגללו מושרה הזרם.
אורז. 1.האלטרנטור הפשוט ביותר
אורז. 2. מחולל DC הפשוט ביותר
אורז. 3. הגנרטור נותן emf לסירוגין אם קצוות המסגרת מחוברים לטבעות. אם הם מחוברים לחצי טבעות (צלחות אספן), הזרם במעגל יהיה פועם.
בהתבסס על החוקים שהוזכרו לעיל ועקרון הפעולה של המכונות החשמליות הפשוטות ביותר, אנו יכולים לנסח את ההוראות הבסיסיות הבאות להמרת אנרגיה:
1) טרנספורמציה הדדית ישירה של אנרגיה מכנית וחשמלית במכונות חשמליות אינדוקטיביות אפשרית רק כאשר האחרונה היא אנרגיית זרם חילופין,
2) המרת אנרגיה כזו דורשת מעגל חשמלי עם השראות משתנה (במקרה שלנו, זו לולאה המסתובבת בשדה מגנטי),
3) כדי להמיר זרם חילופין לזרם ישר, חייבת להיות התנגדות חשמלית משתנה במעגל החשמלי (תפקידו במכונות חשמליות ממלא את מגע המברשת-אספן, שהתנגדותו משתנה מאין סוף כאשר המברשת אינה נוגעת צלחת אספן, לערך מינימלי מסוים כאשר המברשת חופפת לחלוטין את הצלחת),
4) כל מכונה חשמלית היא הפיכה אנרגטית, כלומר, באופן עקרוני, היא יכולה לעבוד באותה מידה גם כגנרטור וגם כמנוע,
5) מאז לביטוי חוק האינדוקציה האלקטרומגנטית כל מה שצריך הוא התנועה היחסית של החוט והשדה המגנטי, ואז כל מכונה חשמלית היא הפיכה קינמטית, כלומר, היא יכולה לסובב אבזור או משרן.
האם ניתן בפועל להשתמש במנוע במקום בגנרטור?
על פי חוק E. X.לנץ, לזרם המושרה במעגל חשמלי סגור יש תמיד כיוון שבו הכוח האלקטרומגנטי המתהווה נוטה למנוע את השינוי (תנועה) שבגללו מושרה הזרם החשמלי. על בסיס זה, כל מכונה חשמלית אינדוקציה היא "הפיכה באנרגיה", כלומר, באופן עקרוני, היא יכולה לעבוד גם כגנרטור וגם כמנוע.
עם זאת, אם צריך לדעת לאיזה אופן פעולה מיועדת המכונה החשמלית - לגנרטור או למנוע, זאת בשל העובדה שבפועל מוטלות על הגנרטור והמנוע דרישות מסוימות, שאינן תמיד תואמות , ולכן עשוי להתברר, שמכונה חשמלית שתוכננה כגנרטור לא תוכל לפעול בצורה משביעת רצון כמנוע ולהיפך.
לפיכך, על כל מכונה להיות ציון על גבי ה"צלחת" לאיזה אופן פעולה היא מיועדת על ידי המפעל שייצר אותה. עוד יש לציין כי קמו מספר סוגים של מכונות חשמליות המשמשות רק כגנרטור או רק כמנוע.
הפיכות קינמטית של מכונה חשמלית
מנקודת המבט של יישום המרת אנרגיה במכונה חשמלית, חשובה רק התנועה היחסית של שני האיברים העיקריים שלה, ואחריה הפיכות הקינמטית של המכונה החשמלית.
המשמעות היא שאם הרוטור של מכונה חשמלית ננעל והסטטור יורשה להסתובב, הוא יתחיל להסתובב, בעוד שהוא יסתובב, ללא שינוי בחיבורי החשמל, בכיוון ההפוך מזה שבו הסתובב הרוטור הסטטור מסתובב (זה נובע מחוקי המכניקה).
ברור שכדי שהסטטור יסתובב, יהיה צורך להרכיב לו מיסבים מתאימים ובנוסף מגעי הזזה חשמליים לשמירה על אספקת האנרגיה החשמלית לסטטור, אם בכלל, לפני ההמרה. ברור, עם המחזור הקינמטי של המכונה החשמלית הרוטור הפנימי, אנו מקבלים מכונה חשמלית רוטור חיצוני ולהיפך.