Реферат Електричні машини

Виробництво електроенергії є дуже легким процесом, а електродвигуни можуть бути щодо різноманітних цілей - від буріння свердловин до забезпечення руху поїздів.

Матерія складається з атомів, які, своєю чергою, складаються з електрично заряджених частинок - протонів і електронів. Ще древні греки знали, що й потерти бурштин шматочком тканини, він притягати легкі предмети, але з розуміли причину того що відбувається. Насправді внаслідок тертя виникало електрику.

Зазвичай, у будь-якому речовині перебуває однакову кількість негативно і позитивно заряджених частинок. Тому і електричні заряди врівноважені, а речовина нейтрально. Однак у результаті тертя деякі електрони переміщують із одного матеріалу в інший. Як наслідок, порушується рівновагу зарядів: матеріал,притянувший електрони, стає негативно зарядженим, а матеріал, віддавши їх - позитивно зарядженим.

Заряджені предмети

Терміни "електрон" і "електрику" походять від грецького словаelektron, що означає "бурштин". Хоча греки зробили важливий крок у напрямку великого відкриття, перша машина, здатна виробляти електрику, була винайдено лише прибл. 1650 р. у Німеччині. Отто фонГерике створив просту машину, куди входили великий кулю з сірки. При доторку рукою кулі, насадженого на вал івращаемого з допомогою ручки, той заряджався внаслідок тертя. До ХІХ ст. винайшли багато подібні фрикційні генератори.

У основі іншого типу генератора лежав принцип електростатичної індукції - процесу, у якому предмет заряджається від який би поблизу іншого зарядженого предмета. Такі асинхронні генератори накопичують індуковані заряди щоб одержати високої напруги. Така машина, винайдена ДжеймсомУимсхерстом в 1883 р., як і використовують у лабораторних дослідах щоб одержати напруги до 50 000 вольт, котрий іноді вище.

Потужні електромашини

У 1931 р.Ван-де-Грааф винайшов електростатичний генератор широкого практичного застосування.Движущаяся стрічка здиелектрика передає на металевий кулю заряд, поступово збільшуваний за кілька мільйонів вольт.ГенераторВан-де-Граафа використовується при випробуваннях ізоляторів та устаткування, розрахованого на високі напруги, соціальній та ядерних дослідженнях, у своїй високу напругу служить для розгону заряджених субатомних частинок.

Хоча фрикційні і асинхронні машини могли створювати високу напругу, де вони годилися розробки сильного постійного струму. Ця проблема було вирішено наприкінці1790-х рр., коли італійський учений Алессандро Вольта винайшов першу батарею. Згодом у неї вдосконалена, що дозволило, починаючи з кінця ХІХ ст., використовувати електрику висвітленню. Хоча батареї є зручним і багатоцільовим джерелом електроенергії, вони поступово розряджаються і потребують заміни чи підзарядки. Експерименти, проведені у початку в XIX ст., увінчалися створенням сучасних генераторів.

>Эрстед і Ампер

У 1819 р. датський професор ГансЭрстед зробив відкриття: поточний по дроту електричний струм змушував відхилятися стрілку магнітного компаса. ТакЭрстед відкрив явище електромагнетизму - магнетизму, створюваного електрикою. У 1821 р. французький вчений Андре Ампер продемонстрував пов'язане з цим механічне взаємодія струмів: при пропущенні електричного струму через провід, які перебувають поруч із потужним магнітом, спостерігалося переміщення дроти, - і встановив закон цього взаємодії. Цей принцип є основою електричного двигуна: перетворення електричної енергії в механічну.

ДослідиАмпера були надзвичайно цікаві, але з мали практичного застосування. Провід просто трохи зсувався у разі струму. Але те року англійський учений Майкл Фарадей створив машину, яка з допомогою електрики забезпечувала тривале рух. Нижній кінець підвішеного дроти містився у судину з ртуттю, у якого перебував стрижневою магніт. При підключенні батареї між верхнім кінцем дроту й ртуттю провід починав обертатися навколо магніту.

>Электромагнитная індукція

ВідкритеФарадеем явище електромагнітної індукції, що його їм "електричним обертанням", лягло основою принципу роботи сучасних електродвигунів. Перший електродвигун, знайшов практичне застосування, було винайдено в 1837 р. американським інженером ТомасомДавенпортом. Він використовував два двигуна: до роботисверлильного і деревообробного верстатів.

Вивчивши електрику як рушійну силу, Фарадей почав шукати шляху до перетворення механічної енергії у електричну. У 1831 р. а також, що переміщення стрижневого магніту біля дротяною котушки викликало проходження електроструму через підключений до неї вимірювати. У цьому сила струму була набагато вища, ніж у випадку одинарного дроти.

Електропостачання

Фарадей перший застосував електромагнітний ефект для електрики. Наприкінці 1870-х рр. з'явилися потужні генератори, а 1881 р. запрацювала перша електростанція вГодалминге (Англія). Вона стала і першою у світі гідроелектростанцією, оскільки генератор наводився в рух водяний млином.

У електричних двигунів і генераторів багато спільного, і пояснюються деякі машини можуть виконувати функції обох. У простому електродвигуні дротова котушка кріпиться на валу, що дозволяє їй вільно обертатися між полюсамиподковообразного постійного магніту.Катушка ж виконує функцію електромагніта,намагничиваясь під час проходження неї електричного струму. Прем'єр, перебуваючи всередині котушки залізний сердечник посилює створюваний магнітний ефект.

Двигуни постійного струму

Електричний струм від батареї чи іншого джерела, рухомий тільки одного напрямі, називається постійним струмом. Якщо батарея підключена до котушці простого електродвигуна, котушканамагничивается, у своїй на протилежних її кінцях виникають двома полюсами - негативний позитивний. Оскільки протилежні полюси взаємно притягуються, північний і південний полюси котушки прагнуть, відповідно, до південному і північному полюсах постійного магніту. Ці сили тяжіння змушують котушку обертатися навколо своєї осі, і її полюси розташовуються у протилежних полюсів постійного магніту.

Однак цей момент автоматичнепереключающее пристрій (колектор) спрямовує струм у протилежний бік. Колектор простого електродвигуна постійного струму складається з мідного кільця, розрізаного навпіл ікрепящегося (з прокладанням здиелектрика) на осі ротора. Кінці котушки підключаються до двох половинкам кільця. Струм проходить через котушку й потрапляє разом вугільних контактів - щіток, що стосуються протилежних сторін колектора. При обертанні ротора кожна щітка по черзі взаємодіє зі обидві сторони котушки.

Автоматична комутація

Завдяки автоматичної комутації магнітні полюси котушки змінюються на протилежні під час досягнення полюсів постійного магніту. Тепер вони вже не різнойменні, а однойменні полюси стосовно найближчим полюсах магніту. Оскільки однойменні полюси взаємно відштовхуються, котушка продовжує обертатися, та її полюси притягуються до відповідним полюсах з другого боку магніту.

>Вращающаяся частина електричної машини називаєтьсяротором (чи якорем), а нерухома -статором. У простому електродвигуні постійного струму блок котушки служитьротором, а постійний магніт -статором.

У деяких двигунах до створення магнітного поля замість постійного магніту служить електромагніт.Витки дроту такого електромагніта називаються обмоткою порушення.

Двигуни змінного струму

>Переменний струм періодично змінює напрям, зазвичай 50 чи 60 разів у секунду. Деякі двигуни змінного струму мають ротор, який струм подається через колектор, як і двигунах постійного струму. Але в багатьох двигунів цього взагалі немає сполук зротором. Їх дія грунтується на принципі індукції.Проходящий черезстатор перемінний струм створює обертове магнітне полі, як у разі обертання постійного магніту. Це рух полі змушує струм текти у бік обмоток ротора,намагничивая його. Через війну ротор обертається, оскільки його полюси змушує іти у колу обертове навколо ротора магнітне полі. Часто ротор складається з мідних чи алюмінієвих стрижнів, кінці яких з'єднують два металевих кільця.Ротор разом нагадує клітину, і ті машини називають двигунами з "білячої клітиною", чикороткозамкнутими двигунами.

Синхронні двигуни

У індукційних (асинхронних) двигунах ротор обертається повільніше, ніж рух навколо неї магнітне полі. У синхронних двигунах ротор повертається разом з полем. У простих синхронних двигунах ротор складається з однієї чи кількох постійних магнітів. Їх полюси притягуються доразноименним полюсах обертового магнітного поля, тому вони обертаються з однаковим швидкістю. Іноді замість постійних магнітів вроторах використовуються електромагніти, але принцип роботи залишається незмінною. У другому типі синхронних двигунів використовуються стрибки змінного струму до створення магнітного поля, якепошагово обертає ротор з зубцюватим колесом.

 Більшість електродвигунів створюють обертальне рух. Але в декого з тих обмоткистатора відкриті і як розташовані в одній лінії, завдяки чому створюється магнітне полі, рух лінійно разом ізпроводниковим матеріалом. Такі двигуни називаються лінійними асинхронними. Їх використовують для відкривання розсувних дверей, транспортування багажу в аеропортах, в швидкісних поїздах.

Генератори

Якщо ротор простого електродвигуна постійного струму крутити вручну, двигун працюватиме як генератор. У котушці виникає змінне напруга, що досягає пікових величин, коли її полюси проходять полюси постійного магніту. Потім напруження падає нанівець і змінює свій напрям, досягаючи максимуму, коли полюси котушки проходять протилежні полюси постійного магніту. Можна підключитися до котушці, з'єднавши кінці двох суцільних мідних кілець (званих контактними кільцями), що є на осі ротора. Вугільні щітки труться вони про ці кільця і знімають змінне напруга, у результаті при підключенні до електричної ланцюга виникає перемінний струм. Такий генератор належить до генераторам змінного струму, т. е. електричним машинам,вирабативающим перемінний струм.

>Динамо-машини

Якщо ж, використовується колектор (як і електродвигуні постійного струму), він постійно буде змінювати сполуки між котушками і щітками, що перешкоджає змін напруги в котушці. Через війну, замість змінного струму пощеткам буде протікати пульсуючий постійний струм. Генератори, що виробляють постійний струм в такий спосіб, називаютьсядинамо-машинами.

 У багатьох динамо-машин до створення необхідного магнітного поля використовується не постійний, а електромагніт. Проте сердечник електромагніта трохи намагнічений, і сили його поля досить, щоб машина початку виробляти електрику включення. Потім частина виробленого струму проходить через обмотку електромагніта посилення його магнітного поля і збільшення обсягів електроенергії.

Деякі генератори змінного струму (наприклад, автомобільні) виробляють постійний струм завдяки вбудованимвипрямителям - пристроям, допускає протягом струму тільки одного напрямі.

 У багатьох генераторів змінного струму - від службовців для підзарядки акумуляторів автомобілів до гігантських машин, що генерують електроенергію для що годує мережі - котушки є іроторе, істаторе, причому, саме ротор створює магнітне полі. Щодо слабкий струм проходить через обмотки порушення нароторе пощеткам і контактним кільцям, ні тим більше сильний вироблену струм відбирається безпосередньо зстатора. Це дозволяє уникнути втрат потужності і іскріння, можливих у доборі сильного вироблюваного струму з ротора у вигляді кілець і щіток.

Список літератури

Для підготовки даної праці були використані матеріали із сайтуsciencetechnics.com/


Схожі реферати:

  • Реферат на тему: Деревина та папір
    Найчастіше людина використовує ліс як паливо. Проте цінність лісу як природного багатства і дуже
  • Реферат на тему: Сільгосптехніка
    Сучасна сільськогосподарська техніка відіграє у виробництві продуктів харчування. З допомогою цих
  • Реферат на тему: Закони випадкового
    Усій нашої життям правлять закони ймовірності. Хто знає, що нас завтра - виграш лотерея чи нещасний
  • Реферат на тему: Ракети
    Ракети спочатку використовувались у ролі зброї. Сьогодні потужні, гігантські апарати служать для
  • Реферат на тему: Час
    Вращение Землі та Місяця визначає тривалість років, пір року, місяців, і днів. Колись такого

Навігація