Основные законы электротехники в теории электрических машин

В основе принципа действия электрических машин лежит закон электромагнитной индукции. Согласно этому закону, в проводнике, перемещающемся относительно магнитного поля в плоскости, перпендикулярной к направлению магнитных силовых линий, индуктируется электродвижущая сила — э. д. с. (рис. 1), величину которой определяют из формулы:

е — мгновенное значение э. д. с. (в);
v — линейная скорость проводника относительно маг­нитного поля (м/сек);
I — длина активной части проводника, т. е. той его части, которая пересекает силовые линии маг­нитного поля (м);
В — магнитная индукция (тл).

Направление э. д. с. в проводнике определяют по правилу правой руки. Если ладонь правой руки расположить в магнитном поле так, чтобы силовые линии поля были направлены в ладонь, а большой палец, отогнутый в плоскости ладони на 90°, показывал направление движения проводника, то остальные пальцы, вытянутые в плоскости ладони, покажут направление индуктированной в проводе э. д. с. (рис. 2).

Направление э. д. с. и тока в проводе от нас условились обозначать в се чении провода знаком креста (+), а к нам — точкой (.) (рис. 3).

Существует вторая формулировка закона электромагнитной индукции, согласно которой индуктируемая в
контуре э. д. с. пропорциональна скорости изменения магнитного потока Ф, пронизывающего контур, что выражается формулой:

dФ — изменение магнитного потока за очень малый промежуток времени dt. Знак минус показывает, что ток в контуре стремится противодействовать изменению потока, пронизывающего контур.

Если магнитный поток Ф в контуре уменьшается, то направление тока таково, что созданный им магнитный поток стремится увеличить магнитный поток Ф, пронизывающий контур, а если магнитный поток Ф в контуре увеличивается, то, наоборот, ток в контуре создает магнитный поток, направленный против магнитного потока Ф.

Направление магнитных силовых линий вокруг провода с током определяют по правилу буравчика: если буравчик ввинчивать в проводник по направлению тока, то направление его вращения укажет направление магнитного поля, созданного током (рис. 4).

Принцип действия электродвигателя основан на взаимодействии магнитных полей полюсов и проводников, по которым протекает ток.

Если ток в проводе идет от нас (рис. 5), то, по правилу буравчика, магнитные силовые линии вокруг проводника направлены по часовой стрелке. В результате сложения магнитных полей полюсов и проводника усилится магнитное поле справа от проводника и ослабится слева от него.

К проводнику будет приложена сила, выталкивающая его в сторону ослабленного магнитного поля, т. е. влево.

Направление действия силы F на проводник может быть определено по правилу левой руки: если поместить левую руку в магнитном поле так, чтобы в ладонь входили магнитные силовые линии, а вытянутые пальцы пока­зывали направление тока в проводнике, то большой палец, отогнутый в плоскости ладони на 90°, будет показывать направление действия электромагнитной силы F на проводник (рис. 6).

Из рассмотренных основных законов электротехни­ки можно сделать вывод, что электрические машины обратимы, т. е. если в магнитном поле вращать виток, то в нем будет индуктироваться э. д. с, а если пропускать по витку ток, то виток будет вращаться в магнитном поле.