трусики женские украина

На головну

Електричні машини - Наука і техніка

Виробництво електроенергії є досить легким процесом, а електродвигуни можуть служити для різних цілей - від буріння свердловин до забезпечення руху поїздів.

Матерія складається з атомів, які, в свою чергу, складаються з електрично заряджених частинок - протонів і електронів. Ще древні греки знали, що якщо потерти янтар шматочком тканини, він буде притягати легкі предмети, але не розуміли причину що відбувається. Насправді внаслідок тертя виникала електрика.

Звичайно в будь-якій речовині знаходиться рівна кількість негативно і позитивно заряджених частинок. Тому їх електричні заряди урівноважені, а речовина нейтральна. Однак внаслідок тертя деякі електрони переміщаються з одного матеріалу на інший. Як наслідок, порушується рівновага зарядів: матеріал, що притяг електрони, стає негативно зарядженим, а матеріал, що віддав їх - позитивно зарядженим.

Заряджені предмети

Терміни "електрон" і "електрика" сталися від грецького слова elektron, що означає "янтар". Хоч греки зробили важливий крок в напрямі великого відкриття, перша машина, здатна виробляти електрику, була винайдена лише ок. 1650 р. в Німеччині. Отто фон Геріке створив просту машину, що включала велику кулю з сірки. При торканні рукою кулі, насаджаної на вал і що обертається за допомогою ручки, той заряджався внаслідок тертя. До XIX в. були винайдені багато які подібні фрикційні генератори.

У основі роботи іншого типу генератора лежав принцип електростатичної індукції - процесу, при якому предмет заряджається від іншого зарядженого предмета, що знаходиться поблизу. Такі асинхронні генератори накопичують індуковані заряди для отримання високого напруження. Подібна машина, винайдена Джеймсом Уїмсхерстом в 1883 р., як і раніше використовується в лабораторних дослідах для отримання напруження до 50 000 вольт, а іноді і вище.

Могутні електромашини

В 1931 р. Ван-де-Грааф винайшов електростатичний генератор широкого практичного застосування. Рухома стрічка з діелектрика передає на металеву кулю заряд, що поступово збільшується до декількох мільйонів вольт. Генератор Ван-де-Граафа використовується при випробуваннях ізоляторів і іншого обладнання, розрахованого на високі напруження, а також в ядерних дослідженнях, при цьому високе напруження служить для розгону заряджених субатомных частинок.

Хоч фрикційні і асинхронні машини могли створювати високе напруження, вони не годилися для виробітку сильного постійного струму. Дана проблема була вирішена в кінці 1790-х рр., коли італійський вчений Алессандро Вольта винайшов першу батарею. Згодом вона була вдосконалена, що дозволило, починаючи з кінця XIX у., використати електрику для освітлення. Хоч батареї є зручним і багатоцільовим джерелом електроенергії, вони поступово розряджаються і потребують заміни або подзарядке. Експерименти, проведені на початку XIX в., привели до створення сучасних генераторів.

Ерстед і Ампер

В 1819 р. датський професор Ханс Ерстед зробив відкриття: поточний по проводу електричний струм примушував відхилятися стрільцю магнітного компаса. Так Ерстед відкрив явище електромагнетизм - магнетизму, що створюється електрикою. У 1821 р. французький вчений Андре Ампер продемонстрував пов'язану з цим механічну взаємодію струмів: при пропусканні електричного струму через провід, що знаходиться поруч з могутнім магнітом, спостерігалося переміщення проводу, - і встановив закон цієї взаємодії. Цей принцип лежить в основі електричного двигуна: перетворення електричної енергії в механічну.

Досліди Ампера були надзвичайно цікаві, але не мали практичного застосування. Провід просто трохи зсувався при появі струму. Але в тому ж році англійський вчений Майкл Фарадей створив машину, яка за допомогою електрики забезпечувала тривалий рух. Нижній кінець підвішеного проводу вміщувався в судину з ртуттю, в центрі якого знаходився стержневий магніт. При підключенні батареї між верхнім кінцем проводу і ртуттю провід починав обертатися навколо магніта.

Електромагнітна індукція

Відкрите Фарадеєм явище електромагнітною індукції, назване ним "електричним обертанням", лягло в основу принципу роботи сучасних електродвигунів. Перший електродвигун, що знайшов практичне застосування, був винайдений в 1837 р. американським інженером Томасом Давенпортом. Він використав два таких двигуни: для роботи свердлувального і деревообробного станків.

Вивчивши електрику як рушійну силу, Фарадей почав шукати шляхи перетворення механічної енергії в електричну. У 1831 р. він показав, що переміщення стержневого магніта біля дротяної котушки спричиняло проходження электротока через підключений до неї вимірювальний прилад. При цьому ампераж був набагато вище, ніж у разі одинарного проводу.

Електропостачання

Фарадей першим використав електромагнітний ефект для виробництва електрики. До кінця 1870-х рр. з'явилися могутні генератори, а в 1881 р. запрацювала перша електростанція в Годалмінге (Англія). Вона ж стала і першою в світі гідроелектростанцією, оскільки генератор приводився в рух водяним млином.

У електричних двигунів і генераторів багато загального, і деякі машини можуть виконувати функції обох. У простому електродвигуні дротяна котушка кріпиться на валу, що дозволяє їй вільно обертатися між полюсами подковообразного постійного магніта. Котушка грає роль електромагніту, намагнічуючись при проходженні через неї електричного струму. Залізний сердечник, що Знаходиться всередині котушки посилює магнітний ефект, що створюється.

Двигуни постійного струму

Електричний струм від батареї або іншого джерела, рухомий тільки в одному напрямі, називається постійним струмом. Якщо батарея підключена до котушки простого електродвигуна, котушка намагнічується, при цьому на протилежних її кінцях виникають два полюси - негативний і позитивний. Оскільки протилежні полюсы взаємно притягуються, північний і південний полюсы котушки прагнуть, відповідно, до південного і північного полюсів постійного магніта. Ці сили тяжіння примушують котушку обертатися навколо своєї осі, і невдовзі її полюсы розташовуються у протилежних полюсів постійного магніта.

Однак в цей момент автоматичний перемикаючий пристрій (колектор) направляє струм в протилежну сторону. Колектор простого електродвигуна постійного струму складається з мідного кільця, розрізаного пополам і ротора, що кріпиться (з прокладкою з діелектрика) на осі. Кінці котушки підключаються до двох половинок кільця. Струм проходить через котушку і попадає на пару вугільних контактів - щіток, що стосуються протилежних сторін колектора. При обертанні ротора кожна щітка по черзі взаємодіє з обома сторонами котушки.

Автоматична комутація

Завдяки автоматичній комутації магнітні полюсы котушки змінюються на протилежні при досягненні полюсів постійного магніта. Тепер вони вже не різнойменні, а однойменні полюсы по відношенню до найближчих полюсів магніта. Оскільки однойменні полюсы взаємно відштовхуються, котушка продовжує обертатися, а її полюсы притягуються до відповідних полюсів на іншій стороні магніта.

Частина електричної машини, що Обертається називається ротором (або якором), а нерухома - статором. У простому електродвигуні постійного струму блок котушки служить ротором, а постійний магніт - статором.

У деяких двигунах для створення магнітного поля замість постійного магніта служить електромагніт. Витки дроту такого електромагніту називаються обмоткой збудження.

Двигуни змінного струму

Змінний струм періодично міняє напрям, звичайно 50 або 60 разів в секунду. Деякі двигуни змінного струму мають ротор, на який струм подається через колектор, як в двигунах постійного струму. Але у багатьох двигунів цього типу взагалі немає з'єднань з ротором. Їх дія заснована на принципі індукції. Минаючий через статор змінний струм створює магнітне поле, що обертається, як був би у разі обертання постійного магніта. Це рухоме поле примушує струм текти в напрямі обмоток ротора, намагнічуючи його. У результаті ротор обертається, оскільки його полюсы вимушує рухатися по колу магнітне поле, що обертається навколо ротора. Часто ротор складається з мідних або алюмінієвих стержнів, кінці яких з'єднують два металевих кільця. Ротор в зборі схожий на клітку, і такі машини називають двигунами з "білячою кліткою", або короткозамкнутыми двигунами.

Синхронні двигуни

В індукційних (асинхронних) двигунах ротор обертається повільніше, ніж рухоме навколо нього магнітне поле. У синхронних двигунах ротор повертається одночасно з полем. У простих синхронних двигунах ротор складається з одного або декількох постійних магнітів. Їх полюсы притягуються до різнойменних полюсів магнітного поля, що обертається, тому вони обертаються з однаковою швидкістю. Іноді замість постійних магнітів в роторах використовуються електромагніти, але принцип роботи залишається незмінним. У іншому типі синхронних двигунів використовуються стрибки змінного струму для створення магнітного поля, яке покроково обертає ротор із зубчатим колесом.

Більшість електродвигунів створюють обертальний рух. Але у деяких з них обмотки статора відкриті і розташовані на одній лінії, завдяки чому створюється магнітне поле, рухоме лінійне разом з проводниковым матеріалом. Такі двигуни називаються лінійними асинхронними. Вони використовуються для відкривання розсувних дверей, транспортування багажу в аеропортах, в швидкісних поїздах.

Генератори

Якщо ротор простого електродвигуна постійного струму обертати вручну, двигун буде працювати як генератор. У котушці виникає змінне напруження, що досягає пікових величин, коли її полюсы проходять полюсы постійного магніта. Потім напруження падає до нуля і міняє свій напрям, досягаючи максимума, коли полюсы котушки проходять протилежні полюсы постійного магніта. Можна підключитися до котушки, з'єднавши кінці двох суцільних мідних кілець (званих контактними кільцями), що знаходяться на осі ротора. Вугільні щітки труться об ці кільця і знімають змінне напруження, внаслідок чого при підключенні до електричного ланцюга виникає змінний струм. Такий генератор відноситься до генераторів змінного струму, т. е. електричним машинам, що виробляють змінний струм.

Динамо-машини

Якщо ж використовується колектор (як в електродвигуні постійного струму), він постійно буде змінювати з'єднання між котушкою і щітками, що перешкоджає змінам напруження в котушці. У результаті, замість змінного струму по щітках буде протікати пульсуючий постійний струм. Генератори, що виробляють постійний струм таким чином, називаються динамо-машинами.

У більшості динамо-машин для створення необхідного магнітного поля використовується не постійний, а електромагніт. Однак сердечник електромагніту трохи намагнічений, і сили його поля досить, щоб машина почала виробляти електрику при включенні. Потім частина виробленого струму проходить через обмотку електромагніту для посилення його магнітного поля і збільшення об'єму електроенергії.

Деякі генератори змінного струму (наприклад, автомобільні) виробляють постійний струм завдяки вбудованим випрямлячам - пристроям, що допускають течію струму тільки в одному напрямі.

У більшості генераторів змінного струму - від службовців для подзарядки акумуляторів автомобілів до гігантських машин, що виробляють електрику для живильної мережі - котушки є і на роторі, і на статорі, причому саме ротор створює магнітне поле. Відносно слабий струм проходить через обмотки збудження на роторі по щітках і контактних кільцях, а більш сильний струм, що виробляється відбирається безпосередньо зі статора. Це дозволяє уникнути втрат потужності і іскріння, можливих при відборі сильного струму, що виробляється з ротора за допомогою кілець і щіток.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайта http://www.sciencetechnics.com/

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка