Principy působení elektrických strojů

Tato lekce se zabývá základními principy elektrických strojů.

V každém elektrickém stroji dochází k přeměně energie. Možnosti přeměny energií jsou:

• mechanické energie na elektrickou energii (generátory)
• elektrické energie na elektrickou energii (jiné velikosti a jiného druhu)
• elektrické energie na mechanickou energii (elektromotory)

Přeměna energie může být i vratná. V praxi se elektrické stroje navrhují většinou na jeden druh přeměny energie.

Princip působení točivého elektrického pole

Přeměna mechanické energie na elektrickou energii

 Pohybuje-li se smyčka vodiče v magnetickém poli tak, že se mění magnetický tok procházející smyčkou, indukuje se ve smyčce napětí, jehož velikost je dána vztahem:

u_i = B · l · v  (V; T, m, m/s),

kde B je magnetická indukce, l je délka a v je rychlost pohybu.

Jestliže takový obvod uzavřeme, začne jím procházet elektrický proud. Mechanická energie se mění na elektrickou.

Obr. 1: Princip [1]

Obr. 2: Průběh proudu a napětí [2]

Jestliže do vodiče přivedeme proud z jiného elektrického zdroje, pak magnetické pole působí na vodič silou F_e danou vztahem

F_e = B · I · l  (N; T, A, m),

kde B je magnetická indukce, I je proud a l je délka.

Ta působí proti svému vzniku, tzn.:

F_e = F.

Příkon přivedený stroji se přemění na mechanický výkon odevzdaný na hřídeli a ztráty vznikající ve vinutí.

Princip působení netočivého elektrického pole

Princip působení netočivého magnetického stroje je zřejmý z transformační formy indukčního zákona:

kde u_i je indukované napětí, L je vlastní indukčnost, N je počet závitů, di je změna proudu, dt je změna času a dΦ je změna magnetického toku.

Vinutí takového stroje jsou v klidu. Velikost a směr proudu, a tedy i magnetického toku, se mění s časem. V dalším vinutí se pak napětí indukuje.

Obr. 3: Princip transformátoru [2]

Zdroje

Obrázky

[1] Autor neznámý. www.energyweb.cz [online]. [cit. 2014-6-13]. Dostupný na www: http://www.energyweb.cz/web/index.php?display_page=2&subitem=1&ee_chapter=5.2.3

[2] Autor neznámý. ucenie.wbl.sk [online]. [cit. 2014-6-13]. Dostupný na www: http://ucenie.wbl.sk/05-prevadzkove_stavy_transformatora.pdf