Reverzibilnost električnih strojev
Osnovne določbe načela reverzibilnosti električnih strojev
Po Bio-Savardovem zakonu deluje sila F = Bli, (VA) na vodnik, ki se giblje v magnetnem polju s tokom I, katerega smer je določena z levim pravilom. Torej, če prinesete krtače na AC stroj izmenični tok, potem se bo pojavila sila, ki bo povzročila, da se žice ab in cd premikajo v magnetnem polju, in tuljava ab ° Сd se bo začela vrteti (slika 1).
Potrebno je le, da frekvenca toka ustreza frekvenci vrtenja med obdobjem zagona, opomba f = pn... Podoben pojav se bo zgodil, če enosmerni tok dovedemo do krtačk enosmernega stroja. Zbiralec v tem primeru bo igral vlogo pretvornika, ki bo znotraj armature pretvoril dobavljeni enosmerni tok v izmenični (glej sliko 2).
Tako dobimo elektromotor, ki za razliko od generatorja pretvarja električno energijo v mehansko.
Po Lenzovem zakonu ima inducirani tok vedno smer, v katero stremi nastajajoča elektromagnetna sila, da bi ovirala spremembo (gibanje), zaradi katere je tok induciran.
riž. 1.Najenostavnejši alternator
riž. 2. Najenostavnejši enosmerni generator
riž. 3. Generator daje izmenično emf, če so konci okvirja povezani z obroči. Če so priključeni na polovične obroče (kolektorske plošče), bo tok v tokokrogu pulzirajoč.
Na podlagi zgoraj omenjenih zakonov in principa delovanja najpreprostejših električnih strojev lahko oblikujemo naslednje osnovne določbe za pretvorbo energije:
1) neposredna recipročna transformacija mehanske in električne energije v induktivnih električnih strojih je mogoča le, če je slednja energija izmeničnega toka,
2) takšna pretvorba energije zahteva električni krog s spreminjajočo se induktivnostjo (v našem primeru je to zanka, ki se vrti v magnetnem polju),
3) za pretvorbo izmeničnega toka v enosmerni tok mora obstajati spreminjajoča se električna upornost v električnem tokokrogu (njegovo vlogo v električnih strojih igra kontakt krtače-kolektorja, katerega upor se spreminja od neskončnosti, ko se krtača ne dotika zbiralna plošča, do določene minimalne vrednosti, ko krtača popolnoma prekriva ploščo),
4) vsak električni stroj je energijsko reverzibilen, to pomeni, da načeloma lahko deluje enako kot generator in kot motor,
5) saj za manifestacijo zakon elektromagnetne indukcije vse, kar je potrebno, je relativno gibanje žice in magnetnega polja, potem je vsak električni stroj kinematično reverzibilen, to pomeni, da lahko obrača bodisi armaturo ali induktor.
Ali je praktično mogoče uporabiti motor namesto generatorja?
Po zakonu E. X.Lenza, ima inducirani tok v sklenjenem električnem krogu vedno smer, v katero stremi nastajajoča elektromagnetna sila, da bi preprečila tisto spremembo (gibanje), zaradi katere se električni tok inducira. Na podlagi tega je vsak indukcijski električni stroj "energetsko reverzibilen", torej načeloma lahko deluje kot generator in kot motor.
Če pa morate vedeti, za kakšen način delovanja je električni stroj namenjen - za generator ali motor, je to posledica dejstva, da se v praksi za generator in motor postavljajo določene zahteve, ki niso vedno združljive , zato se lahko izkaže, da električni stroj, zasnovan kot generator, ne bo mogel zadovoljivo delovati kot motor in obratno.
Zato mora imeti vsak stroj na »ploščici« oznako, za kateri način delovanja ga je namenila tovarna, ki ga je izdelala. Prav tako je treba opozoriti, da so se pojavile številne vrste električnih strojev, ki se uporabljajo samo kot generator ali samo kot motor.
Kinematična reverzibilnost električnega stroja
Z vidika izvajanja pretvorbe energije v električnem stroju je pomembno le relativno gibanje njegovih dveh glavnih organov, nato še kinematična reverzibilnost električnega stroja.
To pomeni, da če je rotor električnega stroja blokiran in se stator pusti vrteti, se bo začel vrteti, medtem ko se bo ob nespremenjenih električnih povezavah vrtel v nasprotno smer od tiste, v katero se je vrtel rotor v stator se vrti (to izhaja iz zakonov mehanike).
Da bi se stator lahko vrtel, mora biti seveda opremljen z ustreznimi ležaji in poleg tega z električnimi drsnimi kontakti, ki bodo vzdrževali oskrbo statorja z električno energijo, če obstaja, pred pretvorbo. Očitno s kinematičnim kroženjem električnega stroja z notranjim rotorjem dobimo električni stroj z zunanjim rotorjem in obratno.