1 Maszyny Elektryczne i TransformatoryInstytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych Maszyny Elektryczne i Transformatory

2 Instytut Mechatroniki i Systemów InformatycznychDr inż. Witold Kubiak, st. wykł. www: tel:

3 Instytut Mechatroniki i Systemów InformatycznychPodstawy 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

4 Podstawowe wielkości elektryczneInstytut 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)

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

6 AC – prąd przemienny - wartość chwilowaInstytut 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

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

8 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:

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

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

11 AC – prąd przemienny System trójfazowyInstytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych AC – prąd przemienny System trójfazowy

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

13 Podstawowe wielkości magnetyczneInstytut 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)

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

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

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

17 Podstawowe wielkości mechaniczneInstytut 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)

18 Podstawowe wielkości mechaniczneInstytut 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)

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

20 Przetwarzanie mocy SprawnośćInstytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych Przetwarzanie mocy Sprawność

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

22 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)

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

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

25 Podstawowe prawa elektromagnetyzmuInstytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych Podstawowe prawa elektromagnetyzmu Prawo przepływu:

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

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

28 Podstawowe prawa elektromagnetyzmuInstytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych Podstawowe prawa elektromagnetyzmu Siła Ampere’a

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

30 Podstawowe prawa elektromagnetyzmuInstytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych Podstawowe prawa elektromagnetyzmu Siła elektromagnesu gdzie:

31 Instytut Mechatroniki i Systemów InformatycznychDziękuję za uwagę