Принципы электромеханического преобразования энергии.
Электромеханическое преобразование энергии в индуктивных электрических машинах основано на явлении электромагнитной индукции и связано с электродвижущими силами, которые индуктируются в процессе периодического изменения магнитного поля, происходящем при механическом перемещении обмоток или элементов магнитопровода.
При обобщении процессов преобразования энергии в преобразователях различных конструкций выделяют три фундаментальных принципа электромеханического преобразования энергии, свойственных всем типам индуктивных преобразователей.
Принцип первый. Электромеханическое преобразование энергии не может осуществляться с КПД, равным или большим 100 %.
Другими словами, этот принцип можно сформулировать короче: «вечного двигателя« не существует.
Процесс преобразования электрической энергии вмеханическую и ее обратное преобразование сопровождается обязательным выделением тепловой энергии. Полученная тепловая энергия, как правило, не используется и рассеивается в окружающей среде. Ее принято называть ПОТЕРЯМИ. У крупных машин тепловые потери составляют доли процента; у маломощных – иногда более половины потребляемой ими энергии теряется в виде тепла.
Все потери в электрических машинах делят на основные и добавочные потери. К основным потерям относят электрические, магнитные и механические потери.
Электрические потери (по месту возникновения их часто называют потери в меди), включают потери в обмотках и потери в щеточных контактах (если они есть). Потери в меди пропорциональны квадрату тока, а электрические потери в скользящем контакте зависят от сорта щеток и состояния контактных поверхностей и определяются как произведение падения напряжения на скользящем контакте ΔUщ на величину тока I, протекающего через контакт.
|
|
|
Магнитные потери возникают в основных участках магнитной системы ЭП (в зубцах, ярмах магнитопровода, полюсах машины), там, где замыкается переменный рабочий магнитный поток машины. Магнитные потери по месту возникновения частоназывают потерями в стали. По физической природе магнитные потери состоят из потерь на вихревые токи и потерь на гистерезис; зависят: от марки стали, толщины листов набора магнитопровода, индукции и частоты перемагничивания. Существенное влияние на магнитные потери оказывают технологические факторы (направление прокатки и штамповка листов, прессовка пакетов, механическая и термическая обработка магнитопровода). Для определения магнитных потерь пользуются приближенными формулами с эмпирическими коэффициентами, учитывающими приведенные выше факторы.
|
|
|
Механические потери включают потери на трение вращающихся частей машины о воздух, потери на трение в подшипниках и в скользящих контактах, а также потери в вентиляторе, затрачиваемые на создание потока хладагента. Приближенно можно считать, что механические потери пропорциональны квадрату частоты вращения ротора. Потери на трение зависят от плотности и вязкости среды, в которой вращается ротор машины. Например, при заполнении внутреннего пространства машины водородом вентиляционные потери уменьшаются примерно в 10 раз.
Второй принцип. Электромеханические преобразователи обратимы. Один и тот же электромеханический преобразователь может быть как источником механической и потребителем электрической энергии, так и наоборот, т.е. потоки электрической и механической энергии в преобразователе могут изменять свое направление. Однако поток тепловой энергии, возникающий за счет потерь при преобразовании, как правило, направление не меняет.
Третий принцип. Электромеханическое преобразование энергии осуществляется в воздушном зазоре магнитными полями, неподвижными относительно друг друга.
Магнитные поля ротора и статора, неподвижные относительно друг друга, создают в воздушном зазоре результирующее магнитное поле и движущий электромагнитный момент.
При взаимном перемещении относительно друг друга магнитные поля статора и ротора создают только поток тепловой энергии, косвенно влияя на распределение потоков механической и электрической энергии без их взаимного преобразования. Увеличение тепловых потерь в машине и снижение преобразованной мощности приводит к уменьшению ее КПД.
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 2627; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!