INDUKCJA ELEKTROMAGNETYCZNA,

powstawanie siły elektromotorycznej (SEM) E w obwodzie elektr. obejmującym zmienny strumień magnet.; indukcja elektromagnetyczna jest wynikiem działania siły Lorentza na elektrony przewodnika znajdującego się w zmiennym polu magnet.; wartość SEM zależy od szybkości zmian strumienia magnet. Φ: E = –dΦ/dt; kierunek prądu indukcyjnego określa reguła Lenza; rozróżnia się indukcję elektryczną wzajemną, gdy zmienne pole magnet., powstałe wokół obwodu 1 z prądem elektr. o zmiennym natężeniu, indukuje SEM w sąsiednim obwodzie 2, oraz indukcję elektryczną własną, tzw. SAMOINDUKCJE, polegającą na powstawaniu SEM w tym obwodzie(w cewie lub w obwodzie elekt.) który to zmienne pole magnet. wytworzył; siła elektromotoryczna samoindukcji E = –LdI/dt, gdzie L indukcyjność, dI/dt — szybkość zmian natężenia prądu elektrycznego. Indukcja elektromagnetyczna jest wykorzystywana m.in. w transformatorach, silnikach elektr. na prąd przemienny, prądnicach. Indukcję elektrodynamiczną odkrył 1831 M.Faraday; - na zjawisku indukcji elektromagnetycznej opiera się zasada działania prądnic i silników elektrycznych, przyrządów pomiarowych elektrycznych. Energia elektryczna zgodnie z zasadą zachowania energii równa jest pracy mechanicznej e=; Indukowanie siły elektromotorycznej -zachodzi gdy istnieje prędkość przewodu względem lini pola magnetycznego;

ZJAWISKO SAMOINDUKCJI

Przepływ prądu elektrycznego dowolnym obwodzie elektrycznym wytwarza pole i strumień magnetyczny skojarzony z tym obwodem. Jeżeli natężenie prądu zmienia się w czasie, to strumień magnetyczny wywołany tym prądem a skojarzony z obwodem będzie się również zmieniał, co spowoduje indukowanie się siły elektromotorycznej Siłę tę nazywa się elektromotoryczna indukcji własnej a proces jej powstania zjawiskiem samoindukcji. Siła elektromotoryczna samoindukcji indukowana w cewce o z zwojach e_L=-ZdΦi/dt

Φi strumień elektromagnetyczny wytworzony w cewce przez prąd „i” e_L SEM samoindukcji

Samoindukcja w cewce wielozwojowej

Φi=iż/Rμ_Z

L- współczynnik proporcjonalności zwany zwany indukcyjnością własną cewki

L=zΦi/i= Φ/i [1H] Jeżeli indukcyjność własna cewki wynosi 1H to przy liniowej zmianie płynącego przez cewkę prądu o 1A na sekundowe powoduje ona powstanie SEM samoindukcji o wartości =1V

Opisać indukcję i samoindukcję

Powstanie napięcia indukowanego,lub jak inaczej mówimy siły elektromotorycznej indukowanej w uzwojeniu przy jakiejkolwiek zmianie strumienia magnet. skojarzonego z tym uzwojeniem nazywamy zjawiskiem indukcji elektromagnetycznej. Wartość indukowanej siły elektromagnes. e jest równa prędkości zmian strumienia magnet. ΔΦ/Δt, czyli e= ΔΦ/Δt.

Jeżeli w dowolnym obwodzie elektrycznym płynie prąd, to jest on źródłem pola i strumienia magnet. skojarzonego z tym obwodem. Przy zmieniającym się w czasie natężeniu prądu strumień magnet. wywołany przez ten prąd, skojarzony z obwodem, będzie się zmieniał , co spowoduje postanie siły elektromotorycznej . Siłę tę nazywamy siłą elektomotor. indukcji własnej,lub samoindukcji, proces powstania zjawiskiem samoindukcji. e_L= -L·d_i/d_t

Rozruch silnika indukcyjnego.

Prąd rozruchowy podczas bezpośredniego włączenia silnika do sieci może dochodzić do 9Jn, a moment rozruchowy może być mniejszy od momentu znamionowego . Właściwości rozruchowe silników można zmieniać przez:

- zmianę wartości napięcia zasilania stojana – tylko przy rozruchulejjim(za pomocą transformatorem, autotransform. bądź przełącznika gwiazda trójkąt);

- włączenie rezystancji lub reaktancji w obwód stojana;

- włączenie rezystancji lub reaktancji w obwód wirnika;

- zmianę częstotliwości napięcia zasilającego uzwojenia stojana.

Silniki indukcyjne często pracują w napędach elektrycznych, gdzie istnieje nie tylko konieczność zmiany kierunku wirowania, ale także konieczność regulacji (nastawienia) prędkości obrotowej. Na podstawie zależności, określającej prędkość wirowania wirnika i zależności, otrzymujemy wzór, z którego można wysnuć wniosek, że prędkość obrotowa wirnika silnika indukcyjnego będzie się zmieniała, jeżeli zmienia się jedna z wielkości:
· częstotliwość napięcia zasilającego,

· liczba par biegunów magnetycznych,

· poślizg.

Wynikają z tego praktyczne sposoby regulacji prędkości obrotowej.

Regulacja prędkości przez zmianę częstotliwości napięcia zasilającego.

Zmieniając częstotliwość zasilania f1, regulujemy prędkość wirowania pola magnetycznego, a w konsekwencji prędkość wirowania wirnika. Sposób ten umożliwia regulację prędkości płynną lub skokową (w zależności od tego, jakim źródłem zasilania się dysponuje) w zakresie od prędkości równej zeru do prędkości maksymalnej dopuszczalnej ze względów wytrzymałościowych. Gdyby zmiana częstotliwości odbywała się przy stałej wartości napięcia zasilającego, zmieniałby się strumień (U=E=cFf); wzrost częstotliwości powodowałby zmniejszenie się strumienia. Ponieważ w większości przypadków jest pożądane zachowanie stałej wartości strumienia, dlatego regulując częstotliwość f1 należy tak zmieniać wartość napięcia zasilającego, aby U1/f1 »const.
Sposób ten wymaga oddzielnego źródła zasilania o regulowanej częstotliwości. Skonstruowanie elementów półprzewodnikowych dużej mocy spowodowało, że metoda ta staje się coraz bardziej popularna. Półprzewodnikowe regulatory mocy (falowniki) są bowiem coraz tańsze i powszechnie stosowane, nawet do silników małej mocy.

Zjawisko indukcji elektromagnetycznej i samoindukcji

Indukcja elektromagnetyczna

Na zjawisku indukcji elektromagnetycznej opiera się zasada działania prądnic i silników elektrycznych, różnych aparatów i przyrządów pomiarowych elektrycznych. Polega ona na indukowaniu się siły elektromotorycznej w przewodzie poruszającym się w polu magnetycznym tak, że przecina on linie pola lub w zwoju obejmującym zmienny w czasie strumień magnetyczny.

F=ilB

F – siła elektromotoryczna

i – prąd płynący przez przewód

l – długość przewodu

B – indukcja magnetyczna

Przewód jest umieszczony prostopadle do linii indukcji magnetycznej.

Gdy istnieje prędkość przewodu względem linii pola magnetycznego następuje indukowanie się siły elektromotorycznej w przewodzie

e = lvB

v – prędkość poruszania się przewodu

Obojętne jest czy pole jest nie ruchome a przewód się porusza czy też odwrotnie, czy też pole i przewód poruszają się z różnymi prędkościami. Siła elektromotoryczna nie indukuje się gdy wektory prędkości są takie same (wartość i zwrot).

Zwrot indukowanej siły elektromotorycznej wyznacza się za pomocą reguły prawej dłoni. Linie indukcji B mają być zwrócone ku dłoni, kciuk wskazuje kierunek prędkości przewodu. Wówczas cztery palce pokazują zwrot siły elektromotorycznej.

Postać ogólna

e = ±dΦ/dt

dΦ – strumień objęty przez dany obwód

To jest PRAWO INDUKCJI ELEKTROMAGNETYCZNEJ

Każdej zmianie strumienia magnetycznego, objętego przez cewkę lub przez pojedynczy zwój, towarzyszy indukowanie się siły elektromotorycznej proporcjonalnej do szybkości zmiany strumienia w czasie dΦ/dt.

Pod działaniem siły elektromotorycznej w zamkniętym obwodzie płynie prąd o zwrocie zgodnym z e. W cewce o „z” zwojach obejmujących każdy ten sam strumień indukowana siła elektromotoryczna:

e = ± z dΦ/dt

Samoindukcja

Każdy obwód elektryczny w którym płynie prąd, wytwarza strumień magnetyczny Φ. Jeżeli natężenie prądu w cewce zmienia się, to zmienia się również jej strumień magnetyczny, co musi spowodować indukowanie się siły elektromotorycznej zgodnie z zależnością e = ± z dΦ/dt. Zjawisko to nazywamy samoindukcją.

Samoindukcja polega na indukowaniu się siły elektromotorycznej w cewce lub w obwodzie elektrycznym pod wpływem zmian natężenia prądu płynącego przez tą cewkę lub przez ten obwód.

Jeżeli w pobliżu obwodu elektrycznego nie ma materiałów ferromagnetycznych, to magnetyczny strumień własny obwodu, w dowolnej chwili czasu, jest proporcjonalny do natężenia prądu płynącego w tym obwodzie Φ=Li w cewce jest zΦ=Li

Współczynnik proporcjonalności L zależy od liczby zwojów oraz od kształtu i wymiarów geometrycznych obwodu elektrycznego.

Wzór na siłę elektromotoryczną samoindukcji

Strumień indukcji elektromagnetycznej

przenikający przez powierzchnię s ograniczony obwodem przewodnika definiujemy jako:

, gdzie:

B – indukcja magnetyczna

- kąt pomiędzy wektorem indukcji elektromagnetycznej oraz wektorem jednostkowym prostopadłym do powierzchni

iloczyn indukcji pola magnetycznego przenikającego przez powierzchnię;

Indukcja elektromagnetyczna

Indukcją elektromagnetyczną nazywamy powstawanie pola na skutek zmian pola magnetycznego. Napięcie indukowane jest tym wyższe im większa jest liczba linii pola magnetycznego przecinana przez przewody w ciągu 1 sekundy.

Kierunek indukowanego napięcia wyznacza reguła prawej dłoni.