1.3. Электромагнитная аналогия
Указанная выше аналогия между э.д.с. и м.д.с. не единственная. Между другими электрическими и магнитными величинами также существует аналогия. Например, для линейного электрического контура (имеющее сопротивление R = const), второй закон Кирхгофа можно записать в виде
,
(1.32)
где k – номер участка электрической цепи; Е – суммарная э.д.с. в контуре.
Для линейной магнитной цепи (имеющей постоянную магнитную проницаемость μ = const), по которой замыкаются линии магнитного поля, можно записать по закону полного тока
,
(1.33)
где i – номер участка магнитной цепи; l – длина магнитной линии; F – полный ток, или м.д.с.
Нетрудно
заметить, что выражения (1.32) и (1.33) схожи:
слагаемые
в выражении (1.33) можно рассматривать
как падение магнитного напряжения наi-ых
участках магнитной цепи. Действительно
в случае однородного магнитного поля
,
(1.34)
где
S
– площадь поверхности, через которую
замыкается магнитный поток;
– магнитное сопротивление потоку,
аналогичное электрическому сопротивлению
участка проводника длинойl,
сечением S
и удельным сопротивлением
.
Тогда выражение (1.33) можно переписать в виде, подобном выражению (1.32)
.
(1.35)
Из сказанного следует, что аналогичны следующие параметры величин
и
;
и
;
и
;
и
;
и
.
(1.36)
Рассмотренная электромагнитная аналогия широко используется в электромеханике и электротехнике.
Контрольные вопросы
1. Сформулируйте определения для электрического тока, электрической цепи.
2. Какие элементы электрической цепи Вы знаете? Дайте им определение.
3. Перечислите известные Вам компоненты электрических цепей. Нарисуйте и поясните их вольт-амперные характеристики.
4. Нарисуйте трехфазную систему напряжений и охарактеризуйте ее. Чему равно действующее значение напряжения (тока) в такой электрической цепи? Поясните физическую сущность понятия “действующее значение”.
5. Какие законы для электрической цепи Вы знаете? Поясните их.
6. Сформулируйте определения для магнетизма.
7. Какими величинами характеризуется магнитное поле?
8. Какие законы для магнитной цепи Вы знаете? Поясните их.
Глава 2. Устройство, принцип действия и характеристики электрических двигателей
2.1. Классификация электродвигателей
В электромеханических системах для преобразования электрической энергии в механическую применяют различные типы электродвигателей вращательного движения: постоянного тока (ДПТ), асинхронные (АД) и синхронные (СД) переменного тока (см. рис. 2.1).
Рис. 2.1. Классификация электрических машин вращательного
движения по роду тока, принципу действия и типу возбуждения
Любой из указанных двигателей конструктивно состоит из двух частей: неподвижной – статора и вращающейся – якоря или ротора. Каждая из этих частей представляет собой металлическое основание с расположенной на нем медной обмоткой, либо постоянными магнитами (рис. 2.2).
Наиболее простым в управлении является двигатель постоянного тока. В общем случае, в зависимости от способа подключения обмотки возбуждения различают двигатели с независимым, параллельным, последовательным и смешанным возбуждением. В промышленных электромеханических системах наиболее широко распространены двигатели с независимым возбуждением, а также с постоянными магнитами. Управление ДПТ осуществляется изменением напряжения и тока подводимого к его обмоткам.
Рис. 2.2. Принцип устройства электродвигателей:
а – постоянного тока; б – синхронного; в - асинхронного
Двигатели переменного тока различают на асинхронные и синхронные. В синхронных машинах угловая скорость вращающейся части – якоря инвариантна к изменению механической нагрузки. В асинхронных машинах угловая скорость подвижной части – ротора зависит от механической нагрузки на его валу.