Обратимост на електрическите машини
Основни разпоредби на принципа на обратимост на електрическите машини
Според закона на Bio-Savard, върху проводник, движещ се в магнитно поле с ток Аз действа силата F = Bli, (VA) коя посока се определя от лявото правило. Следователно, ако доведете до четките на AC машина променлив ток, тогава ще възникне сила, която ще накара проводниците ab и cd да се движат в магнитно поле, а намотката ab° Сd ще започне да се върти (фиг. 1).
Необходимо е само честотата е токът съответства на честотата на въртене през периода на стартиране нот f = pn… Подобно явление ще възникне, ако към четките на DC машина се приложи постоянен ток. Колекционер в този случай той ще играе ролята на инвертор, превръщайки подавания постоянен ток в променлив ток вътре в котвата (виж фиг. 2).
Така получаваме електродвигател, който за разлика от генератора преобразува електрическата енергия в механична.
Съгласно закона на Ленц, индуцираният ток винаги има посока, в която възникващата електромагнитна сила има тенденция да възпрепятства промяната (движението), поради която токът се индуцира.
Ориз. 1. Най -простият алтернатор
Ориз. 2. Най -простият DC генератор
Ориз. 3. Генераторът дава променлива ЕДС, ако краищата на рамката са свързани с пръстените. Ако те са свързани към половин пръстени (колекторни плочи), токът във веригата ще бъде пулсиращ.
Въз основа на споменатите по -горе закони и принципа на работа на най -простите електрически машини можем да формулираме следните основни разпоредби за преобразуване на енергия:
1) директна реципрочна трансформация на механична и електрическа енергия в индуктивни електрически машини е възможна само когато последните са енергия на променлив ток,
2) за такова преобразуване на енергия е необходима електрическа верига с променяща се индуктивност (в нашия случай това е контур, въртящ се в магнитно поле),
3) за преобразуване на променлив ток в постоянен ток, трябва да има променящо се електрическо съпротивление в електрическата верига (ролята му в електрическите машини се играе от контакта четка-колектор, чието съпротивление се променя от безкрайност, когато четката не докосва колекторна плоча, до определена минимална стойност, когато четката напълно припокрива плочата),
4) всяка електрическа машина е енергийно обратима, тоест по принцип може да работи еднакво както като генератор, така и като двигател,
5) тъй като за проявление законът на електромагнитната индукция необходимо е само относителното движение на проводника и магнитното поле, тогава всяка електрическа машина е кинематично обратима, тоест може да върти или котва, или индуктор.
Възможно ли е на практика да се използва двигател вместо генератор
Съгласно закона на Е. X. Ленц, индуцираният ток в затворена електрическа верига винаги има посока, в която възникващата електромагнитна сила се стреми да предотврати тази промяна (движение), поради която електрическият ток се индуцира. На тази основа всяка индуктивна електрическа машина е „енергийно обратима“, тоест по принцип може да работи както като генератор, така и като двигател.
Ако обаче трябва да знаете за кой режим на работа е предназначена електрическата машина — за генератор или двигател.Това се дължи на факта, че на практика към генератора и двигателя се налагат определени изисквания, които не винаги са съвместими и следователно може да се окаже, че електрическа машина, проектирана като генератор, няма да може да работи задоволително като двигател и обратно.
Следователно всяка машина трябва да има обозначение на «табелката» за кой режим на работа е предназначена от завода, който я е произвел. Освен това трябва да се отбележи, че са възникнали редица видове електрически машини и се използват само като генератор или само като двигател.
Кинематична обратимост на електрическа машина
От гледна точка на осъществяването на преобразуване на енергия в електрическа машина е важно само относителното движение на двата й основни органа, следва кинематичната обратимост на електрическата машина.
Това означава, че ако роторът на електрическа машина е заключен и на статора е позволено да се върти, той ще започне да се върти, докато ще се върти, с непроменени електрически връзки, в посоката, противоположна на тази, в която роторът се е превърнал в статор се върти (това следва от законите на механиката).
Очевидно, за да може статорът да се върти, той ще трябва да бъде оборудван с подходящи лагери и в допълнение с плъзгащи се електрически контакти, за да се поддържа подаването на електрическа енергия към статора, ако има такъв, преди преобразуването. Очевидно с кинематичната циркулация на вътрешнороторната електрическа машина получаваме електрическа машина с външен ротор и обратно.