MASZYNY ELEKTRYCZNE WOKÓŁ NAS (e

MASZYNY ELEKTRYCZNE WOKÓŁ NAS
(e-skrypt)
Mieczysław Ronkowski, Michał Michna,
Grzegorz Kostro, Filip Kutt
Pod redakcją Mieczysława Ronkowskiego
Objaśnienia do rozdz. 2:
Rys. 2.11. Wyznaczenie wektora siły Lorentza FL działającej na ładunek q poruszajmy się z
prędkością v wzdłuż przewodu o długości L, umieszczonego w jednorodnym polu
magnetycznym o indukcji B
Rys. 2.12. Wyznaczenie wektora pola elektrycznego E’ oraz indukowanej SEM rotacji E
dla przypadku przewodu o długości L, poruszającego się prędkością v w jednorodnym polu
magnetycznym o indukcji B
Skrypt ME wokół nas_rozdz_2 - objasnienia do Rys. 2.11 i 2.12 (Wyznaczenie siły Lorentza i Pola Elektr).ppt/14.10.2011
© Mieczysław RONKOWSKI
1
MASZYNY ELEKTRYCZNE
PODSTAWY DZIAŁANIA
POLE ELEKTROMAGNETYCZNE
Wzajemne oddziaływanie ładunków
elektrycznych opisujemy wprowadzając
pojęcie pola elektromagnetycznego.
Przez pole rozumiemy przestrzeń, w której
na ładunek q działa siła Lorentza FL
FL = q ⋅ E + q ⋅ ( V × B)
© Mieczysław RONKOWSKI
2
PRACA SIŁY LORENTZA
Szybkość zmiany energii (moc) wywołana ruchem ładunku q w stałym polu wynosi:
moc = siła . prędkość
P = F ⋅ v = q ⋅ (E + v × B) ⋅ v
P = q ⋅E⋅ v
Oznacza to, że tylko pole elektryczne E wykonuje pracę!
Ruch ładunku q w polu o zmiennym natężeniu musi uwzględniać
zjawisko powstawania pola elektrycznego, w wyniku zmian pola
magnetycznego, i powstawania pola magnetycznego, w wyniku
zmian pola elektrycznego.
© Mieczysław RONKOWSKI
3
MASZYNA ELEKTRYCZNA
PODSTAWY DZIAŁANIA
RELACJA GĘSTOŚCI ENERGII
w POLU ELEKTRYCZNYM E i MAGNETYCZNYM B
WB / WE ≅ 10
4
ZATEM W PRAKTYCE
DO ELEKTROMECHANICZNEGO PRZETWARZANIA ENERGII
BUDUJEMY ME
WYKORZYSTUJĄC
MAGNETYCZNE
PRAWOPOLE
STEROWANIA!
© Mieczysław RONKOWSKI
POLE MAGNETYCZNE
składowe siły Lorentza
RUCH ELEKTRYCZNY – GENERACJA SIŁY MECHANICZNEJ
(ZJAWISKO EFEKTU MAGNETYCZNEGO RUCHU ŁADUNKU/PRĄDU)
FL = ( q ⋅ V ) × B
RUCH MECHANICZNY – GENERACJA POLA ELEKTRYCZNEGO
(ZJAWISKO INDUKCJI ELEKTROMAGNETYCZNEJ)
E′ = V ′ × B
NA PODSTAWIE POWYŻSZYCH RELACJI MOŻNA
SFORMUŁOWAĆ
OGÓLE PRAWO BUDOWY (STEROWANIA)
ME! RONKOWSKI
© Mieczysław
5
GENERACJA
GENERACJA SIŁY
SIŁYLORENTZA:
LORENTZA:
efekt
efektruchu
ruchuelektrycznego
elektrycznegowwjednorodnym
jednorodnympolu
polumagnetycznym
magnetycznym
(q ⋅ V )
© Mieczysław RONKOWSKI
6
GENERACJA
GENERACJA SIŁY
SIŁYLORENTZA:
LORENTZA:
efekt
efektruchu
ruchuelektrycznego
elektrycznegowwjednorodnym
jednorodnympolu
polumagnetycznym
magnetycznym
(q ⋅ V )
q
© Mieczysław RONKOWSKI
7
GENERACJA
GENERACJA SIŁY
SIŁYLORENTZA:
LORENTZA:
efekt
efektruchu
ruchuelektrycznego
elektrycznegowwpolu
polujednorodnym
jednorodnymmagnetycznym
magnetycznym
(q ⋅ V )
q
© Mieczysław RONKOWSKI
8
Założenie: jednorodny rozkład indukcji
wzdłuż prostego przewodu oraz kąt α = 90o
FL = q ( v × B)
FL = q ⋅ v ⋅ B
L
v=
t
L
FL = (q ⋅ ) ⋅ B
t
q
=I
t
FL = (I ⋅ L) ⋅ B
© Mieczysław RONKOWSKI
9
Założenie: jednorodny rozkład indukcji
wzdłuż prostego przewodu oraz kąt α =90o
FL = q ( v × B)
SIŁA LORENTZA DZIAŁAJĄCA na PRZEWÓD o DŁUGOŚCI L
w KTÓRYM PŁYNIE PRĄD o NATĘŻENIU I
FL = (I ⋅ L) ⋅ B
© Mieczysław RONKOWSKI
10
INDUKOWANIE
INDUKOWANIEPOLA
POLAELEKTRYCZNEGO
ELEKTRYCZNEGO––SEM
SEMROTACJI
ROTACJI::
efekt
efektruchu
ruchumechanicznego
mechanicznegoprzewodu
przewoduwwjednorodnym
jednorodnympolu
polumagnetycznym
magnetycznym
V’
Fm
L
B
© Mieczysław RONKOWSKI
11
INDUKOWANIE
INDUKOWANIEPOLA
POLAELEKTRYCZNEGO
ELEKTRYCZNEGO––SEM
SEMROTACJI
ROTACJI::
efekt
efektruchu
ruchumechanicznego
mechanicznegoprzewodu
przewoduwwjednorodnym
jednorodnympolu
polumagnetycznym
magnetycznym
© Mieczysław RONKOWSKI
12
INDUKOWANIE
INDUKOWANIEPOLA
POLAELEKTRYCZNEGO
ELEKTRYCZNEGO––SEM
SEMROTACJI
ROTACJI::
efekt
efektruchu
ruchumechanicznego
mechanicznegowwjednorodnym
jednorodnympolu
polumagnetycznym
magnetycznym
E ′ = V' × B
© Mieczysław RONKOWSKI
13
INDUKOWANIE
INDUKOWANIEPOLA
POLAELEKTRYCZNEGO
ELEKTRYCZNEGO––SEM
SEMROTACJI
ROTACJI::
efekt
efektruchu
ruchumechanicznego
mechanicznegowwjednorodnym
jednorodnympolu
polumagnetycznym
magnetycznym
E ′ = V' × B
© Mieczysław RONKOWSKI
14
Założenie: jednorodny rozkład indukcji
wzdłuż prostego przewodu oraz kąt α =90o
INDUKOWANE POLE ELEKTRYCZNE
E′ = ( V '×B)
E ′ = v'⋅ B
NAPIĘCIE INDUKOWANE/SEM ROTACJI
E
w PRZEWODZIE o DŁUGOŚCI L
E = E′ ⋅ L
E – czcionka COMMERCIAL Script BT
E = v'⋅ B ⋅ L
© Mieczysław RONKOWSKI
15
Założenie: jednorodny rozkład indukcji
wzdłuż prostego przewodu oraz kąt α =90o
E
v B L
© Mieczysław RONKOWSKI
16
PODSUMOWANIE (założenie: jednorodny rozkład indukcji
wzdłuż prostego przewodu oraz kąt α = 90o )
ANALOGIE
FL = (q ⋅ v) × B
FL = I ⋅ B ⋅ L
E′ = V '×B
E = v'⋅ B ⋅ L
© Mieczysław RONKOWSKI
17
PODSTAWOWE WIELKOŚCI ELEKTROMECHANICZNE
MASZYN ELEKTRYCZNYCH
SIŁA LORENTZA DZIAŁAJĄCA na PRZEWÓD o DŁUGOŚCI L
w KTÓRYM PŁYNIE PRĄD o NATĘŻENIU I
FL = I ⋅ B ⋅ L
NAPIĘCIE/SEM ROTACJI INDUKOWANA
w PRZEWODZIE o DŁUGOŚCI L PORUSZAJĄCYM SIĘ Z PRĘDKOŚCIĄ v’
E = v'⋅ B ⋅ L
© Mieczysław RONKOWSKI
18