Какое свойство магнитного поля используется в электродвигателях?

9 ответов на вопрос “Какое свойство магнитного поля используется в электродвигателях?”

  1. Modora Ответить

    Предметы

    Алгебра

    Английский язык

    Беларуская мова

    Биология

    География

    Геометрия

    Другие предметы

    Информатика

    История

    Литература

    Математика

    Музыка

    Немецкий язык

    Обществознание

    Окружающий мир

    Право

    Русский язык

    Технология

    Українська література

    Українська мова

    Физика

    Французский язык

    Химия

    Черчение

    Экономика

    ?аза? тiлi

  2. Goltirn Ответить

    Магнетизм
    Наиболее характерное магнитное явление – притяжение магнитом кусков железа – известно со времен глубокой древности. Ещё одной очень важной особенностью магнитов является наличие у них полюсов: северного (отрицательного) и южного (положительного). Противоположные полюса притягиваются, а одинаковые – отталкиваются друг от друга.

    Магнитное поле
    Магнитное поле можно условно изобразить линиями в виде магнитного потока, движущегося от северного полюса к южному. В некоторых случаях определить, где северный, а где южный полюс, достаточно сложно.
    Электромагнетизм
    Вокруг проводника, при пропускании по нему электрического тока, создаётся магнитное поле. Это явление называется электромагнетизмом. Физические законы одинаковы для магнетизма и электромагнетизма.

    Магнитное поле вокруг проводников можно усилить, если намотать их на катушку со стальным сердечником. Когда проводник намотан на катушку, все линии магнитного потока, образуемого каждым витком, сливаются и создают единое магнитное поле вокруг катушки.

    Чем больше витков на катушке, тем сильнее магнитное поле. Это поле имеет такие же характеристики, что и естественное магнитное поле, а, следовательно, у него тоже есть северный и южный полюса.
    Вращение вала электродвигателя обусловлено действием магнитного поля. Основные части электродвигателя: статор и ротор.
    Ротор:
    Подвижная часть электродвигателя, которая вращается с валом электродвигателя, двигаясь вместе с магнитным полем статора.
    Статор:
    Неподвижный компонент электродвигателя. Он включает в себя несколько обмоток, полярность которых меняется при прохождении через них переменного тока (AC). Таким образом, создаётся комбинированное магнитное поле статора.

    Вращение под действием магнитного поля
    Преимуществом магнитных полей, которые создаются токопроводящими катушками, является возможность менять местами полюса магнита посредством изменения направления тока. Именно эта возможность смены полюсов и используется для преобразования электрической энергии в механическую.
    Одинаковые полюса магнитов отталкиваются друг от друга, противоположные полюса – притягиваются. Можно сказать, что это свойство используется для создания непрерывного движения ротора с помощью постоянной смены полярности статора. Ротором здесь, является магнит, который может вращаться.

     

    Чередование полюсов с помощью переменного тока

    Чередование полюсов с помощью переменного тока
    Полярность постоянно меняется с помощью переменного тока (AC). Далее мы увидим, как ротор заменяется магнитом, который вращается под действием индукции. Здесь важную роль играет переменный ток, поэтому будет полезно привести здесь краткую информацию о нём:
    Переменный ток – AC
    Под переменным током понимается электрический ток, периодически изменяющий свое направление в цепи так, что среднее значение силы тока за период равно нулю. Вращающееся магнитное поле можно создать с помощью трёхфазного питания. Это означает, что статор подсоединяется к источнику переменного тока с тремя фазами. Полный цикл определяется как цикл в 360 градусов. Это значит, что каждая фаза расположена по отношению к другой под углом в 120 градусов. Фазы изображаются в виде синусоидальных кривых, как представлено на рисунке.

    Трёхфазный переменный ток
    Трёхфазное питание – это непрерывный ряд перекрывающихся напряжений переменного тока (AC).
    Смена полюсов
    На следующих страницах объясняется, как взаимодействуют ротор и статор, заставляя электродвигатель вращаться.

    Для наглядности мы заменили ротор вращающимся магнитом, а статор – катушками. В правой части страницы приведено изображение двухполюсного трёхфазного электродвигателя. Фазы соединены парами: 1-й фазе соответствуют катушки A1 и A2, 2-й фазе – B1 и B2 , а 3-й соответствуют C1 и C2. При подаче тока на катушки статора одна из них становится северным полюсом, другая – южным. Таким образом, если A1 – северный полюс, то A2 – южный.
    Питание в сети переменного тока
    Обмотки фаз A, B и C расположены по отношению друг к другу под углом в 120 градусов.

    Количество полюсов электродвигателя определяется количеством пересечений поля обмотки полем ротора. В данном случае каждая обмотка пересекается дважды, что означает, что перед нами двухполюсный статор. Таким образом, если бы каждая обмотка появлялась четыре раза, это был бы четырехполюсный статор и т.д.

    Когда на обмотки фаз подаётся электрический ток, вал электродвигателя начинает вращаться со скоростью, обусловленной числом полюсов (чем меньше полюсов, тем ниже скорость)
    Вращение ротора
    Ниже рассказывается о физическом принципе работы электродвигателя (как ротор вращается внутри статора). Для наглядности, заменим ротор магнитом. Все изменения в магнитном поле происходят очень быстро, поэтому нам необходимо разбить весь процесс на этапы. При прохождении трёхфазного переменного тока по обмоткам статора в нем создается магнитное поле, в результате чего возникают механические усилия, заставляющие ротор вращаться в сторону вращения магнитного поля.
    Начав вращение, магнит будет следовать за меняющимся магнитным полем статора. Поле статора меняется таким образом, чтобы поддерживалось вращение в одном направлении.

    Индукция

    Ранее мы установили, как обыкновенный магнит вращается в статоре. В электродвигателях переменного тока AC установлены роторы, а не магниты. Наша модель очень схожа с настоящим ротором, за исключением того, что под действием магнитного поля ротор поляризуется. Это вызвано магнитной индукцией, благодаря которой в проводниках ротора наводится электрический ток.

    Индукция
    В основном ротор работает так же, как магнит. Когда электродвигатель включен, ток проходит по обмотке статора и создаёт электромагнитное поле, которое вращается в направлении, перпендикулярном обмоткам ротора. Таким образом, в обмотках ротора индуцируется ток, который затем создаёт вокруг ротора электромагнитное поле и поляризацию ротора.
    В предыдущем разделе, чтобы было проще объяснить принцип действия ротора, заменив его для наглядности магнитом. Теперь заменим магнитом статор. Индукция – это явление, которое наблюдается при перемещении проводника в магнитном поле. Относительное движение проводника в магнитном поле приводит к появлению в проводнике так называемого индуцированного электрического тока. Этот индуцированный ток создаёт магнитное поле вокруг каждой обмотки проводника ротора. Так как трёхфазное AC питание заставляет магнитное поле статора вращаться, индуцированное магнитное поле ротора будет следовать за этим вращением. Таким образом вал электродвигателя будет вращаться. Электродвигатели переменного тока часто называют индукционными электродвигателями переменного тока, или ИЭ (индукционными электродвигателями).

    Принцип действия электродвигателей

    Индукционные электродвигатели состоят из ротора и статора.
    Токи в обмотках статора создаются фазовым напряжением, которое приводит в движение индукционный электродвигатель. Эти токи создают вращающееся магнитное поле, которое также называется полем статора. Вращающееся магнитное поле статора определяется токами в обмотках и количеством фазных обмоток.
    Вращающееся магнитное поле формирует магнитный поток. Вращающееся магнитное поле пропорционально электрическому напряжению, а магнитный поток пропорционален электрическому току.
    Вращающееся магнитное поле статора движется быстрее ротора, что способствует индукции токов в обмотках проводников роторов, в результате чего образуется магнитное поле ротора. Магнитные поля статора и ротора формируют свои потоки, эти потоки будут притягиваться друг к другу и создавать вращающий момент, который заставляет ротор вращаться. Принципы действия индукционного электродвигателя представлены на иллюстрациях справа.
    Таким образом, ротор и статор являются наиболее важными составляющими индукционного электродвигателя переменного тока. Они проектируются с помощью САПР (системы автоматизированного проектирования). Далее мы подробнее поговорим о конструкции ротора и статора.


    Статор элетродвигателя

    Статор – это неподвижный электрический компонент электродвигателя. Он включает в себя несколько обмоток, полярность которых всё время меняется при прохождении через них переменного тока (AC). Таким образом, создаётся комбинированное магнитное поле статора.

    Все статоры устанавливаются в раму или корпус. Корпус статора электродвигателей Grundfos для электродвигателей мощностью до 22 кВт чаще всего изготавливается из алюминия, а для электродвигателей с большей мощностью – из чугуна. Сам статор устанавливается в кожухе статора. Он состоит из тонких пластин электротехнической стали, обмотанных изолированным проводом. Сердечник состоит из сотен таких пластин. При подаче питания переменный ток проходит по обмоткам, создавая электромагнитное поле, перпендикулярное проводникам ротора. Переменный ток (AC) вызывает вращение магнитного поля.

    Изоляция статора должна соответствовать требованиям IEC 62114, где приведены различные классы защиты (по уровням температуры) и изменения температуры (AT). Электродвигатели Grundfos имеют класс защиты F, а при увеличении температуры – класс B. Grundfos производит 2-полюсные электродвигатели мощностью до 11 кВт и 4-полюсные электродвигатели мощностью до 5,5 кВт. Более мощные электродвигатели Grundfos закупает у других компаний, уровень качества продукции которых соответствует принятым в Grundfos стандартам. Для насосов, в основном, используются статоры с двумя, четырьмя и шестью полюсами, так как частота вращения вала электродвигателя определяет давление и расход насоса. Можно изготовить статор для работы с различными напряжениями, частотами и мощностями на выходе, а также для переменного количества полюсов.

    Ротор элетродвигателя

    В электродвигателях используются так называемые «беличьи колеса» (короткозамкнутые роторы), конструкция которых напоминает барабаны для белок.

    При вращении статора магнитное поле движется перпендикулярно обмоткам проводников ротора; появляется ток. Этот ток циркулирует по обмоткам проводников и создаёт магнитные поля вокруг каждого проводника ротора. Так как магнитное поле в статоре постоянно меняется, меняется и поле в роторе. Это взаимодействие и вызывает движение ротора. Как и статор, ротор изготовлен из пластин электротехнической стали. Но, в отличие от статора, с обмотками из медной проволоки, обмотки ротора выполнены из литого алюминия или силумина, которые выполняют роль проводников.

    Асинхронные электродвигатели

    В предыдущих разделах мы разобрали, почему электродвигатели переменного тока называют также индукционными электродвигателями, или электродвигателями типа «беличье колесо». Далее объясним, почему их ещё называют асинхронными электродвигателями. В данном случае во внимание принимается соотношение между количеством полюсов и числом оборотов, сделанных ротором электродвигателя.
    Частоту вращения магнитного поля принято считать синхронной частотой вращения (Ns). Синхронную частоту вращения можно рассчитать следующим образом: частота сети (F), умноженная на 120 и разделенная на число полюсов (P).

    Если, например, частота сети 50 Гц, то синхронная частота вращения для 2-полюсного электродвигателя равна 3000 мин-1.

    Синхронная частота вращения уменьшается с увеличением числа полюсов. В таблице, приведенной ниже, показана синхронная частота вращения для различного количества полюсов.
    Синхронная частота вращения для различного количества полюсовЧисло полюсов
    Синхронная частота вращения 50 Гц
    Синхронная частота вращения 60 Гц
    2
    3000
    3600
    4
    1500
    1800
    6
    1000
    1200
    8
    750
    900
    12
    500
    600

    Скольжение элетродвигателя

    Теперь мы уже знаем, что электродвигатели переменного тока называют асинхронными, потому что движущееся поле ротора отстает от поля статора.
    В электродвигателях переменного тока вращающий момент возникает в результате взаимодействия между ротором и вращающимся магнитным полем статора. Магнитное поле обмоток ротора будет стремиться к тому, чтобы приблизиться к магнитному полю статора, как это было описано раньше. Во время работы частота вращения ротора всегда ниже частоты вращения магнитного поля статора. Таким образом, магнитное поле ротора может пересекать магнитное поле статора и создавать вращающий момент. Эта разница в частоте вращения полей ротора и статора называется скольжением и измеряется в %. Скольжение необходимо для создания вращающего момента. Чем больше нагрузка, а, следовательно, и вращающий момент, тем больше скольжение.

  3. I love you Александра Ответить

    Магнитное поле – это особая форма материи, которая создается магнитами, проводниками с током (движущимися заряженными частицами) и которую можно обнаружить по взаимодействию магнитов, проводников с током (движущихся заряженных частиц).
    Опыт Эрстеда
    Первыми экспериментами (проведены в 1820 г.), показавшими, что между электрическими и магнитными явлениями имеется глубокая связь, были опыты датского физика Х. Эрстеда.
    Магнитная стрелка, расположенная вблизи проводника, поворачивается на некоторый угол при включении тока в проводнике. При размыкании цепи стрелка возвращается в исходное положение.
    Из опыта Г. Эрстеда следует, что вокруг этого проводника существует магнитное поле.
    Опыт Ампера
    Два параллельных проводника, по которым протекает электрический ток, взаимодействуют между собой: притягиваются, если токи сонаправлены, и отталкиваются, если токи направлены противоположно. Это происходит из-за взаимодействия возникающих вокруг проводников магнитных полей.
    Свойства магнитного поля
    1. Материально, т.е. существует независимо от нас и наших знаний о нём.
    2. Создаётся магнитами, проводниками с током (движущимися заряженными частицами)
    3. Обнаруживается по взаимодействию магнитов, проводников с током (движущихся заряженных частиц)
    4. Действует на магниты, проводники с током (движущиеся заряженные частицы) с некоторой силой
    5. Никаких магнитных зарядов в природе не существует. Нельзя разделить северный и южный полюсы и получить тело с одним полюсом.
    6. Причина, вследствие которой тела обладают магнитными свойствами, была найдена французским учёным Ампером. Ампер выдвинул заключение – магнитные свойства любого тела определяются замкнутыми электрическими токами внутри него.
    Эти токи представляют собой движение электронов по орбитам в атоме.
    Если плоскости, в которых циркулируют эти токи, расположены беспорядочно по отношению друг к другу вследствие теплового движения молекул, составляющих тело, то их взаимодействия взаимно компенсируются и никаких магнитных свойств тело не обнаруживает.
    И наоборот: если плоскости, в которых вращаются электроны, параллельны друг другу и направления нормалей к этим плоскостям совпадают, то такие вещества усиливают внешнее магнитное поле.
    7. Магнитные силы действуют в магнитном поле по определенным направлениям, которые называют магнитными силовыми линиями. С их помощью можно удобно и наглядно показывать магнитное поле в том или ином случае.
    Чтобы более точно изобразить магнитное поле, условились в тех местах, где поле сильнее, показывать силовые линии расположенными гуще, т.е. ближе друг к другу. И наоборот, в местах, где поле слабее, показывают силовые линии в меньшем количестве, т.е. расположенными реже.
    8. Магнитное поле характеризует вектор магнитной индукции.
    Вектор магнитной индукции — векторная величина, характеризующая магнитное поле.
    Направление вектора магнитной индукции совпадает с направлением северного полюса свободной магнитной стрелки в данной точке.
    Направление вектора индукции поля и силы тока I связаны «правилом правого винта (буравчика)»:
    если ввинчивать буравчик по направлению тока в проводнике, то направление скорости движения конца его рукоятки в данной точке совпадет с направлением вектора магнитной индукции в этой точке.

  4. Beasius Ответить

    прочитай текст спиши подччеркни слова в котором буквы е ё ю я обозначают один звук одной чертой а 2 звука двумя Весной я начал рыбачить и около моего дома запахло рыбой вдруг залаял мой рябчик я вышел и вижу по весенней тра…
    помогите вставить буквы плиззз прошу
    клубень это вегетативный или генеротитвный орган растения
    синонимы антонимы омонимы слова нарекали
    Сочинение на 1 лист на казахском языке на тему Денсаулы? зор байлы?
    Зависимость характера течения реке Лена от рельефа. Тип реки?
    Помогите сделать .Полный ответ.
    32. Complete the answers.
    Can l help you? — Yes, …
    May l come in? — Yes, …
    Did you say that you know her? — Yes, …
    Did you say you’re inviting me to the theatre? — Yes ,…
    Are y…
    ребят,срочно значення фразеологізмів” не моргнувши оком, не минаючи нагоди, не роблячи розголосу, не розгинаючи спини, не тямлячи себе, не згортаючи рук, не дивлячись ( незважаючи ) ні на що”
    Один из внешних углов треугольника равен 128 градусов Найдите углы треугольника не смежные с ним если один из них на 46 градусов меньше другого
    как записать условие задачи: ребята посадили по 10 горошин. У Коли не дали ростки 3 горошины, у Миши-4. Сколько горошин дали ростки у каждого мальчика

  5. Moratus Ответить

    Свойства магнитного поля
    Магнитные явления были известны еще в древнем мире. Компас был изобретен более 4500 лет тому назад. В Европе он появился приблизительно в XII веке новой эры. Однако только в XIX веке была обнаружена связь между электричеством и магнетизмом, и возникло представление о магнитном поле.
    Первыми экспериментами (проведены в 1820 г.), показавшими, что между электрическими и магнитными явлениями имеется глубокая связь, были опыты датского физика Х. Эрстеда. Эти опыты показали, что на магнитную стрелку, расположенную вблизи проводника с током, действуют силы, которые стремятся ее повернуть. В том же году французский физик А. Ампер наблюдал силовое взаимодействие двух проводников с токами и установил закон взаимодействия токов.
    По современным представлениям, проводники с током оказывают силовое действие друг на друга не непосредственно, а через окружающие их магнитные поля.
    Существует особая форма материи, единое целое электромагнитное поле.
    Магнитное поле – это вид материи, посредством которого осуществляется взаимодействие движущихся электрических зарядов.
    Основные свойства магнитного поля
    1. Магнитное поле создаётся:
    · движущимися электрическими зарядами (проводник с электрическим током);
    · намагниченными телами (магнитами);
    · переменным во времени электрическим полем (магнитное поле будет переменным).
    2. Магнитное поле непрерывно в пространстве.
    3. Магнитное поле обнаруживается по действию на движущиеся электрические заряды (электрический ток) или по действию на намагниченные тела, независимо от того, движутся они или покоятся.
    Электрическое поле действует как на неподвижные так и на движущиеся в нём электрические заряды. Магнитное поле действует только на движущиеся в этом поле электрические заряды.
    Ученые XIX века пытались создать теорию магнитного поля по аналогии с электростатикой, вводя в рассмотрение так называемые магнитные заряды двух знаков (например, северный N и южный S полюса магнитной стрелки). Однако опыт показывает, что изолированных магнитных зарядов не существует.
    Тела, длительное время сохраняющие магнитные свойства после удаления из внешнего поля, называются постоянными магнитами. Наибольшей силой притяжения обладают концы магнита, которые называются магнитными полюсами (N – северный, S – южный и нейтральная зона).
    Для изучения магнитного поля используют:
    · пробный контур (малый замкнутый элемент проводника с током);
    · магнитную стрелку (малый постоянный магнит).
    При помещении пробного контура или магнитной стрелки в исследуемое магнитное поле, оно ориентирует их определённым образом.
    Опыт показывает, что максимальное значение момента сил Мm, поворачивающего пробный контур, пропорционально площади S контура и силе тока I в нём: Mm ~ IS.
    Величина pm = IS есть модуль так называемого магнитного момента контура с током.
    Сам же магнитный момент представляет собой вектор: , где – единичный вектор нормали к плоскости контура, связанный с направлением тока в контуре правилом правого винта.
    Отношение в данной точке поля остаётся постоянным и является силовой характеристикой поля, называемой магнитной индукцией.
    Магнитная индукция – вектор, направление которого совпадает с направлением нормали к плоскости пробного контура с током в положении его устойчивого равновесия, или с направлением S > N магнитной стрелки.
    – силовая характеристика магнитного поля, аналог для электрического поля.
    Аналогично силовым линиям в электростатике можно построить линии магнитной индукции, в каждой точке которых вектор направлен по касательной.

    Линии магнитной индукции полей постоянного магнита и катушки с током.
    Обратите внимание на аналогию магнитных полей постоянного магнита и катушки с током.

    Магнитное поле прямолинейного проводника с током
    Линии магнитной индукции всегда замкнуты, они нигде не обрываются. Это означает, что магнитное поле не имеет источников – магнитных зарядов. Силовые поля, обладающие этим свойством, называются вихревыми.
    Для магнитного поля справедлив принцип суперпозиции: магнитная индукция поля, создаваемого несколькими токами, равна векторной сумме индукций полей каждого из токов в отдельности:

    Для магнитных полей постоянных магнитов этот вопрос сложнее т.к. внесение второго сильного магнита не только добавляет, но и искажает магнитное поле первого магнита.
    Для характеристики магнитного поля в вакууме вводится ещё одна величина, называемая напряжённость магнитного поля .
    Напряжённость магнитного поля не зависит от свойств среды.
    Напряжённость магнитного поля – векторная величина, совпадающая в однородной среде с направлением вектора магнитной индукции
    .
    Модули этих характеристик связаны соотношением:
    ,
    где ?0 = 4?·10–7 H/A2 ? 1,26·10–6 H/A2 – магнитная постоянная,
    ? – магнитная проницаемость среды, которая показывает во сколько раз индукция магнитного поля в данной среде больше или меньше, чем в вакууме.
    ;
    В СИ за единицу магнитной индукции принята индукция такого магнитного поля, в котором на каждый метр длины проводника при силе тока 1 А действует максимальная сила Ампера 1 Н. Эта единица называется тесла (Тл).
    Тесла – очень крупная единица. Магнитное поле Земли приблизительно равно 0,5·10–4 Тл. Большой лабораторный электромагнит может создать поле не более 5 Тл.
    Поток вектора магнитной индукции (магнитный поток) через произвольную площадку S в однородном магнитном поле равен
    , , .

    Магнитный поток Ф характеризуется числом линий индукции, пронизывающих площадку S.

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *