Форум РадиоКот

Всем привет! Вот мучают некоторые вопросы электромагнитизма. Скажу, что те ответы которые мне попадались либо были перегружены формулами и требовали специальной подготовки либо совсем примитивными. Итак с вашего позволения.

1. Для простоты берем простой электродвигатель постоянного тока. При увеличении нагрузки вплоть до полной остановки почему увеличивается и до каких пределов ток в обмотке ротора. Статор полагаем простым постоянным магнитом. И сколько времени может держать катушка ротора усиленный ток. И

1.25 От чего зависит частота вращения.

Мое объяснение такое. При вращении без нагрузки создается противоэдс, которое вычитается из эдс генератора, в случае нагрузке скорость уменьшается, противоэдс уменьшается и суммарное эдс на катушке повышается, увеличивая ток. Но с другой стороны при увеличении тока на катушке ротора увеличивается механический момент вращения. Таким образом при увеличении нагрузки частота должна сохраняться за счет повышения тока, а она не сохраняется. Где- то здесь я запутался.

1.5 Как обстоит дело с запуском двигателя, ведь в первый момент, когда еще не выработалось противоэдс, напряжение на катушках создаст огромный ток?

2. Тоже, но для двигателя переменного тока.

3. Возможно (а может уже и есть) ли делать бесщеточные двигатели. В самом простом случае меняя магнитный поток на катушках статора и вращая тем самым, расположенный в центре постоянный магнит, или электромагнит постоянного тока для увеличения мощности.

1. При полной остановке ток ротора определяется законом ома - напряжение на щётках делим на сопротивление ротора и щёточных контактов. Сколько времени - зависит от конструкции, сколько заложили.

1.25. Правильные рассуждения. Не учтено лишь активное сопротивление (см.выше), на котором падает тем большее напряжение, чем больше ток (и нагрузка). Т.е. Uдв=Ur+E

1.5. Так и есть, поэтому для мощных двигателей применяют различные системы пуска.

2. Тут всё сложнее - какой именно двигатель? 3Ф или 2Ф, асинхронный или синхронный или коллекторный, ..... ?

3. Такие уже есть. Поищи в гугле, я вот задал электродвигатель постоянные магниты ротор и первые же ссылки вывели на них.

Так все-таки почему падает частота вращения, ведь при этом растет ток, который должен компенсировать потерю частоты на нагрузке.

andmaster писал(а):Так все-таки почему падает частота вращения, ведь при этом растет ток, который должен компенсировать потерю частоты на нагрузке.

Потому и падает, что мощность двигателя не может быть без конечным.
А, то, что подает частота вращение вала, вы на это ответили сами в начале темы: (в случае нагрузке скорость уменьшается, противоэдс уменьшается и суммарное эдс на катушке повышается, увеличивая ток).

Fanatic писал(а):А, то, что подает частота вращение вала, вы на это ответили сами в начале темы: (в случае нагрузке скорость уменьшается, противоэдс уменьшается и суммарное эдс на катушке повышается, увеличивая ток).

Нет, я на это не ответил. ПОчему увеличивающийся ток не компенсирует скорость?

Ну я же написал выше.

Не учтено лишь активное сопротивление (см.выше), на котором падает тем большее напряжение, чем больше ток (и нагрузка). Т.е. Uдв=Ur+E

Чем больше ток, тем больше первая составляющая Ur=I*R и меньше противоЭДС, при условии неизменного питающего напряжения. А чем меньше противоЭДС, тем меньше скорость вращения (не в плане причины-следствия, а в плане анализа).

Eprinter писал(а):Ну я же написал выше.

Не учтено лишь активное сопротивление (см.выше), на котором падает тем большее напряжение, чем больше ток (и нагрузка). Т.е. Uдв=Ur+E

Чем больше ток, тем больше первая составляющая Ur=I*R и меньше противоЭДС, при условии неизменного питающего напряжения. А чем меньше противоЭДС, тем меньше скорость вращения (не в плане причины-следствия, а в плане анализа).

Ток то и увеличивается благодаря торможению, а не торможение появляется за счет тока...

Ну да. На холостых ток минимален, питание почти равно противоЭДС. Тормозим вал >> скорость падает >> уменьшается противоЭДС >> из-за разности между питанием и противоЭДС растёт ток >> скорость немного вырастает, но из-за роста тока падение на активном сопротивлении двигателя увеличивается >> наступает равновесие - питание равно падение плюс противоЭДС.

Добрый день!
В общем немного запутался в принципах работы катушки отсюда и вопросы про электродвигатель.

1. Есть последовательная RL цепь. При замыкании индуктивность формирует противоЭДС, почему тогда напряжение на ней не отрицательно в первый момент времени, а положительно так же как и будь на ее месте резистор?
2. Почему при замыкании, когда скорость изменения тока максимальна, напряжение на катушке не может быть больше напряжения источника, а при размыкании может?
3. Что покажет вольтметр на катушке в первый момент времени после замыкания- напряжения источника или эдс самоиндукции в цепи как с последовательным резистором так и без него?
4. Почему при размыкании цепи напряжение на катушке меняется полярность, ведь ток продолжает течь в том же направлении (очень не долго правда)?
5. В цепи с параллельным включением катушки и резистора в момент включения почему не увеличивается ток на резисторе относительно случая отсутствия катушки в принципе, ведь ток противоЭДС должен добавиться к току на резисторе?


Если можно с формулами, чтобы понять где какие полярности и значения.

1. При подаче питания в первый момент индуктивность препятствует мгновенному изменению тока через себя - теоретически цепь разорвана, тока нет. А раз тока нет, на резисторе ничего не падает. Следовательно Uпит+Е=0 - видно, что противоэдс направлена встречно. Потом по экспоненте ток начнёт расти, падение на резисторе тоже, а противоэдс будет уменьшаться до нуля.

2. Потому, что при размыкании противоэдс теоретически стремится к бесконечности, а практически ограничивается ёмкостями и сопротивлениями конкретной схемы. Ведь по сути ток через катушку имеет конкретное значение, при мгновенном размыкании цепи ему просто некуда деваться - сопротивление разрыва стремится к бесконечности. А мы знаем, что по закону Ома U=I·R=I·∞=∞. По аналогии работает конденсатор, но там всё наоборот - при подаче напряжения ток ограничен только сопротивлением, а при коротком замыкании обкладок напряжение заряда вызывает теоретически бесконечный ток - I=U/R=U/0=∞.

3. И то, и другое - см. 1.

4. Представь трубу с водой и краном. Кран открыт, давление от насоса конечно, на выходе крана уменьшается. Резко закрываем кран, что происходит? Это называется гидроудар - вся кинетическая энергия воды резко переходит в потенциальную, давление возрастает теоретически до бесконечности и если в системе нет упругости, где-нибудь зачастую лопается. То есть на конце трубы давление многократно превышает давление от насоса. Чем ток хуже воды?

5. См. 1. Противоэдс - это такая фиговинка, которая возникает только при наличии изменений магнитного поля. В установившихся режимах её нет!

Eprinter писал(а):1. При подаче питания в первый момент индуктивность препятствует мгновенному изменению тока через себя - теоретически цепь разорвана, тока нет. А раз тока нет, на резисторе ничего не падает. Следовательно Uпит+Е=0 - видно, что противоэдс направлена встречно. Потом по экспоненте ток начнёт расти, падение на резисторе тоже, а противоэдс будет уменьшаться до нуля.

Э.... простите, но не видно .Да, на резисторе тока нет, поэтому Uпит = UL = Ldi/dt; отсюда Uпит - UL = 0, почему (+E)???
Согласно вашей записи в цепи в первый момент времени два источника, и если не знать свойства индуктивности, то это уравнение не напишешь, соответственно и выводов из него не сделаешь. (Следствие <-> причина).

Напряжение на катушке равно питанию, если на катушке оседает противоЭДС "-E", то почему мы наблюдаем только Uпит без минуса. Получается что UL = 2Uпит (для компенсации отрицательной противоЭДС и в качестве действующего значения), но это же бред. В общем, что есть что UL = Ldi/dt и E - где здесь напряжение, противоЭДС и как они связаны и почему.

2. Потому, что при размыкании противоэдс теоретически стремится к бесконечности, а практически ограничивается ёмкостями и сопротивлениями конкретной схемы. Ведь по сути ток через катушку имеет конкретное значение, при мгновенном размыкании цепи ему просто некуда деваться - сопротивление разрыва стремится к бесконечности. А мы знаем, что по закону Ома U=I·R=I·∞=∞. По аналогии работает конденсатор, но там всё наоборот - при подаче напряжения ток ограничен только сопротивлением, а при коротком замыкании обкладок напряжение заряда вызывает теоретически бесконечный ток - I=U/R=U/0=∞.

А при замыкании скорость разве не бесконечная? Почему? Ведь в этом случае току тоже некуда деться?

3. И то, и другое - см. 1.

4. Представь трубу с водой и краном. Кран открыт, давление от насоса конечно, на выходе крана уменьшается. Резко закрываем кран, что происходит? Это называется гидроудар - вся кинетическая энергия воды резко переходит в потенциальную, давление возрастает теоретически до бесконечности и если в системе нет упругости, где-нибудь зачастую лопается. То есть на конце трубы давление многократно превышает давление от насоса. Чем ток хуже воды?

5. См. 1. Противоэдс - это такая фиговинка, которая возникает только при наличии изменений магнитного поля. В установившихся режимах её нет!

andmaster писал(а):

Eprinter писал(а):1. При подаче питания в первый момент индуктивность препятствует мгновенному изменению тока через себя - теоретически цепь разорвана, тока нет. А раз тока нет, на резисторе ничего не падает. Следовательно Uпит+Е=0 - видно, что противоэдс направлена встречно. Потом по экспоненте ток начнёт расти, падение на резисторе тоже, а противоэдс будет уменьшаться до нуля.

Э.... простите, но не видно .Да, на резисторе тока нет, поэтому Uпит = UL = Ldi/dt; отсюда Uпит - UL = 0, почему (+E)???
Согласно вашей записи в цепи в первый момент времени два источника, и если не знать свойства индуктивности, то это уравнение не напишешь, соответственно и выводов из него не сделаешь. (Следствие <-> причина).

Напряжение на катушке равно питанию, если на катушке оседает противоЭДС "-E", то почему мы наблюдаем только Uпит без минуса. Получается что UL = 2Uпит (для компенсации отрицательной противоЭДС и в качестве действующего значения), но это же бред. В общем, что есть что UL = Ldi/dt и E - где здесь напряжение, противоЭДС и как они связаны и почему.

2. Потому, что при размыкании противоэдс теоретически стремится к бесконечности, а практически ограничивается ёмкостями и сопротивлениями конкретной схемы. Ведь по сути ток через катушку имеет конкретное значение, при мгновенном размыкании цепи ему просто некуда деваться - сопротивление разрыва стремится к бесконечности. А мы знаем, что по закону Ома U=I·R=I·∞=∞. По аналогии работает конденсатор, но там всё наоборот - при подаче напряжения ток ограничен только сопротивлением, а при коротком замыкании обкладок напряжение заряда вызывает теоретически бесконечный ток - I=U/R=U/0=∞.

А при замыкании скорость разве не бесконечная? Почему? Ведь в этом случае току тоже некуда деться?

3. И то, и другое - см. 1.

4. Представь трубу с водой и краном. Кран открыт, давление от насоса конечно, на выходе крана уменьшается. Резко закрываем кран, что происходит? Это называется гидроудар - вся кинетическая энергия воды резко переходит в потенциальную, давление возрастает теоретически до бесконечности и если в системе нет упругости, где-нибудь зачастую лопается. То есть на конце трубы давление многократно превышает давление от насоса. Чем ток хуже воды?

5. См. 1. Противоэдс - это такая фиговинка, которая возникает только при наличии изменений магнитного поля. В установившихся режимах её нет!

Хорошо, но я же спрашивал в п.5 про первый момент времени, а не про установившийся режим.

Уффф
1. Закон Кирхгофа гласит: алгебраическая сумма падений напряжений по любому замкнутому контуру цепи равна алгебраической сумме ЭДС, действующих вдоль этого же контура. Что мы имеем? С одной стороны напряжение источника, с другой - катушку и сопротивление. Когда процессы установились, через цепь течёт ток и Uпит уравновешивается падением на сопротивлении. В первый момент тока нет (св-ва индуктивности), сл-но нет падения, сл-но Uпит уравновешивается противоэдс. Почему встречно? Нужно вспомнить школу, математика (и физика), векторные величины.

2. В момент замыкания тока в цепи ещё нет, есть только потенциал источника. Поэтому никому никуда деваться не нужно. Под действием приложенного напряжения возникает ток.

5. В параллельном контуре в момент включения пртивоэдс и напряжения питания подключены параллельно, с чего бы току через резистор быть дольше, чем при отсутствии катушки? Напряжение на резисторе не изменяется, сл-но в первый момент ток будет таким же, как и без катушки. А вот потом противоэдс катушки начнёт уменьшаться, и возникает вопрос - источник напряжения и катушка имеют внутреннее сопротивление или они идеальные? Если первое, то задача становится похожа на последователную RL-цепь.

Большое спасибо за ответы, уже разобрался во всем этом, а то мне эта катушка спать не довала