Maszyny Elektryczne i Transformatory Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych Maszyny Elektryczne i Transformatory

Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych Dr inż. Witold Kubiak, st. wykł. e-mail: witold.kubiak@p.lodz.pl www: www.kubiak.imsi.pl tel: 42 631 25 70

Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych Podstawy zjawisk elektromagnetycznych w elektro-mechanicznym przetwarzaniu energii Podstawowe wielkości i zależności elektryczne Podstawowe wielkości i właściwości magnetyczne Podstawowe wielkości mechaniczne Przemiana energii Fundamentalne prawa elektromagnetyzmu

Podstawowe wielkości elektryczne Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych Podstawowe wielkości elektryczne E - siła elektromotoryczna (SEM) – [V] (wolt) U - napięcie (różnica potencjału) – [V] (wolt) I - prąd – [A] (amper) DC – prąd stały (Direct Current): (prawo Ohm’a) gdzie: R - rezystancja – [Ω] (om)

AC – prąd przemienny (Alternating Current) Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych AC – prąd przemienny (Alternating Current) - wartość chwilowa gdzie: - częstość kątowa (pulsacja) - [rad/s]

AC – prąd przemienny - wartość chwilowa Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych AC – prąd przemienny - wartość chwilowa gdzie: - częstość kątowa - [rad/s] Upeak , (Um) - wart. szczytowa (maks.) URMS , (U) - wart. skuteczna Uav - wart. średnia wyprostowana

AC – prąd przemienny Prawo Ohm’a: gdzie impedancja Z : Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych AC – prąd przemienny Prawo Ohm’a: gdzie impedancja Z :

AC – prąd przemienny Reaktancja X zależy od typu elementu biernego. Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych AC – prąd przemienny Reaktancja X zależy od typu elementu biernego. Reaktancja indukcyjna: Reaktancja pojemnościowa:

Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych AC – prąd przemienny Reaktancja wprowadza przesunięcie fazowe pomiędzy prądem i napięciem. Prąd wyprzedzający napięcie Napięcie wyprzedzające prąd

Podstawowe zależności w obwodach elektrycznych Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych Podstawowe zależności w obwodach elektrycznych Prawa Kirchoff’a:

AC – prąd przemienny System trójfazowy Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych AC – prąd przemienny System trójfazowy

AC – prąd przemienny System trójfazowy Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych AC – prąd przemienny System trójfazowy Trójkąt (Δ, D, d) Gwiazda ( , Y, y)

Podstawowe wielkości magnetyczne Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych Podstawowe wielkości magnetyczne F - siła magnetomotoryczna (SMM) – [A] (amper) H - natężenie pola magnetycznego – [a/m] (amper na metr) B - gęstość strumienia magnetycznego – [T] (tesla) F - strumień magnetyczny – [Wb] (weber) (prawo Hopkinson’a) gdzie: R - reluktancja – [1/h] (1/henr)

Podstawowe zależności magnetyczne Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych Podstawowe zależności magnetyczne - siła magnetomotoryczna - strumień magnetyczny - analogia prawa Kirchoff’a

Podstawowe właściwości magnetyczne Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych Podstawowe właściwości magnetyczne Charakterystyka magnesowania materiałów ferromagnetycznych μ0 - przenikalność magnetyczna próżni [H/m] (henr na metr) μr - przenikalność względna (ralative) [-]

Podstawowe właściwości magnetyczne Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych Podstawowe właściwości magnetyczne Histereza w materiałach ferromagnetycznych BR - remanencja HC - koercja

Podstawowe wielkości mechaniczne Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych Podstawowe wielkości mechaniczne Ruch prostoliniowy F - siła – [N] (niuton) x - położenie – [m] (metr)] - prędkość – [m/s] (metr na sekundę) - przyspieszenie – [m/s2] (metr na sekundę kwadrat) (II prawo Newton’a)

Podstawowe wielkości mechaniczne Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych Podstawowe wielkości mechaniczne Ruch obrotowy - moment obrotowy – [Nm] (niuton metr) α - położenie kątowe – [rad] (radian) - prędkość obrotowa – [rad/s] (radian na sekundę) - przyspieszenie kątowe – [rad/s2] (radian na sekundę kwadrat) (analogia prawa Newton’a)

Konwersja energii (przetwarzanie) Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych Konwersja energii (przetwarzanie)

Przetwarzanie mocy Sprawność Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych Przetwarzanie mocy Sprawność

Moc elektryczna DC – prąd stały AC – prąd przemienny, jednofazowy Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych Moc elektryczna DC – prąd stały AC – prąd przemienny, jednofazowy moc pozorna: moc czynna: moc bierna:

Moc elektryczna AC – prąd przemienny, system trójfazowy moc pozorna: Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych Moc elektryczna AC – prąd przemienny, system trójfazowy moc pozorna: Trójkąt (Δ, D, d) Gwiazda ( , Y, y)

Moc mechaniczna Ruch prostoliniowy: Ruch obrotowy: Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych Moc mechaniczna Ruch prostoliniowy: Ruch obrotowy:

Podstawowe prawa elektromagnetyzmu Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych Podstawowe prawa elektromagnetyzmu Prawo Ampere’a:

Podstawowe prawa elektromagnetyzmu Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych Podstawowe prawa elektromagnetyzmu Prawo przepływu:

Podstawowe prawa elektromagnetyzmu Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych Podstawowe prawa elektromagnetyzmu Prawo Faraday’a (indukcji elektromagnetycznej):

Podstawowe prawa elektromagnetyzmu Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych Podstawowe prawa elektromagnetyzmu Prawo Faraday’a (indukcji elektromagnetycznej):

Podstawowe prawa elektromagnetyzmu Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych Podstawowe prawa elektromagnetyzmu Siła Ampere’a

Podstawowe prawa elektromagnetyzmu Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych Podstawowe prawa elektromagnetyzmu Siła Lorentz’a (Laplace’a)

Podstawowe prawa elektromagnetyzmu Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych Podstawowe prawa elektromagnetyzmu Siła elektromagnesu gdzie:

Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych Dziękuję za uwagę