Reverzibilita elektrických strojů
Základní ustanovení principu vratnosti elektrických strojů
Podle Bio-Savardova zákona působí síla F = Bli, (VA) na vodič pohybující se v magnetickém poli proudem I, jehož směr je určen pravidlem levé ruky. Pokud tedy přinesete kartáče do AC stroje střídavý proud, pak vznikne síla, která způsobí pohyb vodičů ab a cd v magnetickém poli a cívka ab° Сd se začne otáčet (obr. 1).
Je pouze nutné, aby frekvence odpovídala frekvenci otáčení během doby spouštění. Poznámka f = pn... K podobnému jevu dojde, pokud je na kartáče stejnosměrného stroje aplikován stejnosměrný proud. Kolektor v tomto případě bude hrát roli invertoru, převádějícího přiváděný stejnosměrný proud na střídavý proud uvnitř kotvy (viz obr. 2).
Tak získáme elektromotor, který na rozdíl od generátoru přeměňuje elektrickou energii na mechanickou.
Indukovaný proud má podle Lenzova zákona vždy směr, ve kterém má vznikající elektromagnetická síla tendenci bránit změně (pohybu), díky níž je proud indukován.
Rýže. 1.Nejjednodušší alternátor
Rýže. 2. Nejjednodušší stejnosměrný generátor
Rýže. 3. Generátor dává střídavý emf, pokud jsou konce rámu spojeny s kroužky. Pokud jsou připojeny k půlkroužkům (sběrným deskám), proud v obvodu bude pulzovat.
Na základě výše uvedených zákonů a principu činnosti nejjednodušších elektrických strojů můžeme formulovat následující základní ustanovení pro přeměnu energie:
1) přímá vzájemná přeměna mechanické a elektrické energie v indukčních elektrických strojích je možná pouze tehdy, když se jedná o energii střídavého proudu,
2) taková přeměna energie vyžaduje elektrický obvod s měnící se indukčností (v našem případě je to smyčka rotující v magnetickém poli),
3) pro přeměnu střídavého proudu na stejnosměrný musí být v elektrickém obvodu měnící se elektrický odpor (u elektrických strojů hraje jeho roli kontakt kartáč-kolektor, jehož odpor se mění z nekonečna, když se kartáček nedotýká sběrná deska, na určitou minimální hodnotu, když kartáč zcela překrývá desku),
4) každý elektrický stroj je energeticky reverzibilní, to znamená, že v zásadě může pracovat stejně jako generátor i jako motor,
5) protože pro manifestaci zákon elektromagnetické indukce vše, co je potřeba, je relativní pohyb drátu a magnetického pole, pak je jakýkoli elektrický stroj kinematicky reverzibilní, to znamená, že může otáčet buď kotvou nebo induktorem.
Je prakticky možné místo generátoru použít motor?
Podle zákona E. X.Lenze, indukovaný proud v uzavřeném elektrickém obvodu má vždy směr, ve kterém má vznikající elektromagnetická síla tendenci bránit té změně (pohybu), díky které se elektrický proud indukuje. Na tomto základě je jakýkoli indukční elektrický stroj "energeticky reverzibilní", to znamená, že v zásadě může pracovat jako generátor i jako motor.
Pokud však potřebujete vědět, pro jaký režim provozu je elektrický stroj určen - pro generátor nebo motor.Je to způsobeno tím, že v praxi jsou na generátor a motor kladeny určité požadavky, které nejsou vždy kompatibilní a proto se může ukázat, že elektrický stroj konstruovaný jako generátor nebude schopen uspokojivě fungovat jako motor a naopak.
Každý stroj tedy musí mít na „štítku“ uvedeno, pro jaký režim provozu je určen továrnou, která jej vyrobila. Je třeba také poznamenat, že vznikla řada typů elektrických strojů, které se používají pouze jako generátor nebo pouze jako motor.
Kinematická reverzibilita elektrického stroje
Z hlediska realizace přeměny energie v elektrickém stroji je důležitý pouze relativní pohyb jeho dvou hlavních orgánů a následně kinematická reverzibilita elektrického stroje.
To znamená, že pokud je rotor elektrického stroje zablokován a stator se nechá otáčet, začne se otáčet, přičemž se bude otáčet, s nezměněnými elektrickými spoji, v opačném směru, než ve kterém se rotor otočil. stator se otáčí (vyplývá to ze zákonů mechaniky).
Je zřejmé, že aby se stator mohl otáčet, bude muset být vybaven vhodnými ložisky a navíc elektrickými kluznými kontakty pro udržení dodávky elektrické energie do statoru, pokud existuje, před přeměnou. Je zřejmé, že kinematickou cirkulací elektrického stroje s vnitřním rotorem dostaneme elektrický stroj s vnějším rotorem a naopak.