Jeśli jesteś właścicielem tej strony, możesz wyłączyć reklamę poniżej zmieniając pakiet na PRO lub VIP w panelu naszego hostingu już od 4zł!
Strona wykorzystuje pliki cookies, jeśli wyrażasz zgodę na używanie cookies, zostaną one zapisane w pamięci twojej przeglądarki. W przypadku nie wyrażenia zgody nie jesteśmy w stanie zagwarantować pełnej funkcjonalności strony!

Zasada odwracalności maszyny prądu stałego

W maszynach elektrycznych obowiązuje zasada odwracalności pracy. Aby wyjaśnić, na czym ona polega, przeanalizujemy zjawiska występujące w elementarnych modelach prądnicy i silnika, gdzie przewodnik o długości l, zwany dalej prętem, znajduje się w jednorodnym polu magnetycznym o indukcji B.

Przypadek l – prądnica
Na pręt działamy pewną siłą F powodując ruch prostoliniowy pręta w kierunku prostopadłym do linii pola magnetycznego z prędkością jednostajną v. W pręcie indukuje się napięcie e = Blv (zjawisko indukcji elektromagnetycznej). Jeżeli obwód pręta będzie zamknięty, to pod wpływem napięcia sem popłynie prąd I. Kierunek napięcia i prądu można określić posługując się regułą prawej dłoni (podstawy elektrotechniki).

Prąd I w obwodzie zamkniętym, jest przyczyną wytwarzania się siły elektrodynamicznej Fe = BIl przeciwdziałającej ruchowi pręta. Stosując regułę lewej dłoni (p.e.) przekonamy się, że kierunek działania tej siły jest przeciwny do kierunku ruchu pręta. A więc, w celu utrzymania w ruchu pręta, będącego częścią obwodu zamkniętego, należy stale pokonywać siłę Fe. Iloczyn siły Fe i prędkości v jest mocą mechaniczną Pmpotrzebną do utrzymania pręta w ruchu

Pm = Fe v

 

Iloczyn siły elektromotorycznej e oraz prądu I jest mocą elektryczną Pe wytworzoną w pręcie

Pe = eI

 

Uwzględniając zależności na sem indukowaną oraz siłę elektrodynamiczną działająca na przewód, otrzymamy

Pe = BlvI = BIlv = Pm

 

Oznacza to, że moc elektryczna wytworzona w pręcie jest (przy pominięciu strat) równa mocy mechanicznej doprowadzonej do pręta. Doprowadzona do układu energia mechaniczna (ruch) została zamieniona w energię elektryczną.



Przypadek 2 – silnik

Do pręta doprowadzamy prąd ze źródła o napięciu U. Ponieważ pręt znajduje się w polu magnetycznym, działa na niego siła Fe = BIl powodująca ruch pręta. Kierunek ruchu pręta można określić stosując regułę lewej dłoni. Jeżeli pręt ten przesuwa się w polu magnetycznym z prędkością v, to indukuje się w nim siła elektromotoryczna e = Blv, o kierunku przeciwnym do kierunku prądu. Pomijając rezystancję, można napisać dla obwodu następujące równanie U = e, czyli U = Blv.
Jeżeli pomnożymy obie strony ostatniej zależności przez I, to otrzymamy

UI = BlvI, zatem UI = Fe v

 

Pm = Pe

 

Moc doprowadzona do pręta jest równa (teoretycznie) mocy mechanicznej wytworzonej w pręcie (przy założeniu, że straty są równe zeru). Doprowadzona do układu energia elektryczna (prąd) została zamieniona na energię mechaniczną (ruch).

Każda maszyna elektryczna może pracować jako silnik lub jako prądnica, lecz w celu osiągnięcia optymalnych efektów technicznych, maszyny są budowane z konkretnym przeznaczeniem.