Превращения электрической энергии в механическую

Тема 3. Магнитное поле.

Лекция №30.

1. Рамка в магнитном поле, электродвигатели в современных автомобилях.

Вихревые токи (токи Фуко), использование в автомобилях.

Индуктивность контура. Самоиндукция.

Рамка в магнитном поле, электродвигатели в современных автомобилях.

Явление электромагнитной индукции применяется для преобразования механической энергии в энергию электрического тока. Для этой цели используются генераторы, принцип действия которых можно рассмотреть на примере плоской рамки, враща­ющейся в однородном магнитном поле.

Пусть рамка вращается в однородном магнитном поле (B = const) равномерно с угловой скоростью w = const. Магнитный поток, сцепленный с рамкой площадью S, в любой момент времени t, согласно определению, будет равен

где a = wt — угол поворота рамки в момент времени t (начало отсчета выбрано так, чтобы при t = 0 было a = 0).

При вращении рамки в ней будет возникать переменная э.д.с. индукции:

Э.д.с. индукции изменяется во времени по гармоническому закону.

При sin wt = l э.д.с. индукции достигает максимума, т. е.

Теперь выражение для э.д.с. индукции можно записать в виде

Вывод. Если в однородном магнитном поле равномерно вращается рамка, то в ней возникает переменная э.д.с., изменяющаяся по гармоническому закону.

Замечания.

1. Из формулы для э.д.с. индукции вытекает, что находится в прямой

зависимости от величин w, B и S.

2. В Украине принята стандартная частота тока n = w/(2p) = 50 Гц, поэтому возможно

лишь увеличение двух остальных величии.

3. Для увеличения Вприменяют мощные постоянные магниты или в электромагнитах

пропу­скают значительный ток, а также внутрь электромагнита помещают

сердечники из материалов с большой магнитной проницаемостью m.

4. Если вращать не один, а ряд витков, соединенных последовательно, то тем самым

увеличивается S.

5. Процесс превращения механической энергии в электрическую обратим.

Если по рамке, помещенной в магнитное доле, пропускать электрический ток, то на

нее будет действовать вращающий момент и рамка начнет вращаться. На этом

принципе основана работа электродвигателей, предназначенных для

превращения электрической энергии в механическую.

Электродвигатели в современных автомобилях.

Рамка в магнитном поле – это физическая идеализация для обоснования принципа действия электрических двигателей, широко применяющихся в современном автомобилестроении.

Первое, на что следует указать, это, так называемые, гибридные автомобили. Их действенность предполагает электрическую тягу при малых скоростях движения и включение двигателей внутреннего сгорания в интенсивных динамических режимах.

Итак, при низких оборотах, например, при движении в городских условиях, автомобиль приводится в движение электрическим двигателем постоянного тока за счёт питания от мощных аккумуляторных батарей. При переходе к скоростным режимам, например, на загородных магистралях, имеет место переключение от электродвигателя на тягу от двигателя внутреннего сгорания. Автоматически, при работе последнего происходит подзарядка аккумуляторной батареи. Таким образом, гибридный автомобиль работает в режие рекуперации затраченной электрической энергии.

Испытания гибридных автомобилей показали существенный рост их экономичности и динамики в целом.

Второе направление в создании перспективных транспортных средств заключается в разработках, так называемых, электромобилей. Последние работают исключительно на тяге от электродвигателей постоянного тока и, в условиях современного состояния научно-технического прогресса, предназначены, в основном, для передвижения в городских условиях на небольшие расстояния.

Поиск по сайту: