Reversibilità delle macchine elettriche

Disposizioni fondamentali del principio di reversibilità delle macchine elettriche

Secondo la legge di Bio-Savard, la forza F = Bli, (VA) agisce su un conduttore che si muove in un campo magnetico con una corrente I, la cui direzione è determinata dalla regola della mano sinistra. Pertanto, se porti i pennelli a una macchina AC corrente alternata, quindi sorgerà una forza che farà muovere i fili ab e cd in un campo magnetico e la bobina ab° Сd inizierà a ruotare (Fig. 1).

È solo necessario che la frequenza sia la corrente corrisponda alla frequenza di rotazione durante il periodo di avviamento nota f = pn... Un fenomeno simile si verificherà se viene applicata una corrente continua alle spazzole di una macchina CC. Collettore in questo caso svolgerà il ruolo di inverter, convertendo la corrente continua erogata in corrente alternata all'interno dell'indotto (vedi Fig. 2).

È così che otteniamo un motore elettrico che, a differenza di un generatore, converte l'energia elettrica in energia meccanica.

Secondo la legge di Lenz, la corrente indotta ha sempre una direzione in cui la forza elettromagnetica emergente tende ad impedire il cambiamento (movimento) per cui la corrente è indotta.

Riso. 1.L'alternatore più semplice

Riso. 2. Il generatore DC più semplice

Riso. 3. Il generatore fornisce una fem alternata se le estremità del telaio sono collegate agli anelli. Se sono collegati a semianelli (piastre collettrici), la corrente nel circuito sarà pulsante.

Sulla base delle leggi sopra menzionate e del principio di funzionamento delle macchine elettriche più semplici, possiamo formulare le seguenti disposizioni di base per la conversione dell'energia:

1) la trasformazione reciproca diretta dell'energia meccanica ed elettrica nelle macchine elettriche induttive è possibile solo quando quest'ultima è energia a corrente alternata,

2) tale conversione di energia richiede un circuito elettrico con un'induttanza variabile (nel nostro caso si tratta di un anello che ruota in un campo magnetico),

3) per convertire la corrente alternata in corrente continua, deve esserci una resistenza elettrica variabile nel circuito elettrico (il suo ruolo nelle macchine elettriche è svolto dal contatto spazzola-collettore, la cui resistenza cambia dall'infinito quando la spazzola non tocca il piatto collettore, ad un certo valore minimo quando la spazzola si sovrappone completamente al piatto),

4) ogni macchina elettrica è energeticamente reversibile, cioè in linea di principio può funzionare ugualmente sia come generatore che come motore,

5) poiché per manifestazione la legge dell'induzione elettromagnetica tutto ciò che serve è il moto relativo del filo e del campo magnetico, quindi qualsiasi macchina elettrica è cinematicamente reversibile, cioè può far girare o un'armatura o un induttore.

È praticamente possibile utilizzare un motore al posto di un generatore?

Secondo la legge di E. X.Lenz, la corrente indotta in un circuito elettrico chiuso ha sempre una direzione in cui la forza elettromagnetica emergente tende ad impedire quel cambiamento (movimento) per cui la corrente elettrica viene indotta. Su questa base, qualsiasi macchina elettrica ad induzione è "reversibile energeticamente", ovvero, in linea di principio, può funzionare sia come generatore che come motore.

Tuttavia, se è necessario sapere a quale modalità di funzionamento è destinata la macchina elettrica - per un generatore o un motore, ciò è dovuto al fatto che in pratica vengono imposti determinati requisiti al generatore e al motore, che non sono sempre compatibili , e quindi può risultare che una macchina elettrica progettata come generatore non sarà in grado di funzionare in modo soddisfacente come motore e viceversa.

Pertanto, ogni macchina deve riportare sulla "targhetta" l'indicazione a quale modalità di funzionamento è destinata dalla fabbrica che l'ha prodotta. Va inoltre notato che sono sorti numerosi tipi di macchine elettriche che vengono utilizzate solo come generatore o solo come motore.

Reversibilità cinematica di una macchina elettrica

Dal punto di vista dell'implementazione della conversione dell'energia in una macchina elettrica, è importante solo il movimento relativo dei suoi due organi principali, seguito dalla reversibilità cinematica della macchina elettrica.

Ciò significa che se si blocca il rotore di una macchina elettrica e si lascia girare lo statore, questo inizierà a girare, mentre girerà, con i collegamenti elettrici invariati, nel senso opposto a quello in cui il rotore ha girato nel lo statore ruota (questo deriva dalle leggi della meccanica).

Ovviamente lo statore, per poter ruotare, dovrà essere dotato di opportuni cuscinetti ed inoltre di contatti elettrici striscianti per mantenere l'eventuale erogazione di energia elettrica allo statore prima della trasformazione. Ovviamente, con la circolazione cinematica della macchina elettrica a rotore interno, si ottiene una macchina elettrica a rotore esterno e viceversa.