Miten virtaus vaikuttaa sylinterikierrettyyn?
Miten magneettivirtaus vaikuttaa ratakierrtoihin
Magneettivirrannan vaikutus ratakiertoihin on keskeinen osa moottorien ja generaattoreiden toimintaperiaatteita. Nämä laitteissa magneettivirrannan muutokset aiheuttavat sähköisen jännityksen (EMF) ratakiertoihin Faradayn sähkömagneettisen induktiolain mukaisesti. Alla on yksityiskohtainen selitys siitä, miten magneettivirtaus vaikuttaa ratakiertoihin:
1. Indusoitu sähköinen jännite (EMF)
Faradayn sähkömagneettisen induktiolain mukaan, kun suljetun piirin läpi kulkeva magneettivirtaus muuttuu, se aiheuttaa indukoitun EMF:n kyseiseen piiriin. Ratakiertoihin tulee, jos magneettivirtaus vaihtelee ajan kuluessa (esimerkiksi pyörimässä olevassa magneettikentässä), tämä muuttuva virtaus indusoija jännite ratakiertoihin. Kaava on seuraava:
E on indukoitu EMF;
N on kierron kierrosten määrä;
Φ on magneettivirtaus;
Δt on ajan muutos.
Miinusmerkki viittaa siihen, että indukoitun EMF:n suunta vastustaa sen aiheuttanutta magneettivirrannan muutosta Lenzin lain mukaisesti.
2. Indusoitu virta
Kun indukoitu EMF syntyy ratakiertoihin ja kierröt muodostavat suljetun piirin ulkoisen kuorman kanssa, virta alkaa virrata. Tätä virtaa, jota muuttuva magneettivirtaus aiheuttaa, kutsutaan indukoituksi virtaksi. Indusoituun virtaan vaikuttaa indukoitu EMF, kierron vastus ja mahdolliset muut sarjaesitykset.
3. Kierron tuotanto
Moottoreissa, kun ratakiertoihin virtaa virta, nämä virtat vaikuttavat statorin tuottamaan magneettikenttään, mikä johtaa kierron syntymiseen. Tämä johtuu siitä, että virtapieni johtaja kokee voiman magneettikentässä (Ampèren voima). Tätä voimaa voidaan käyttää hankijan pyörittämiseen, mikä mahdollistaa moottorin mekaanisen työn suorittamisen.
4. Takajännite
Johdinsähköisissä moottoreissa, kun ratakiero alkaa pyöriä, se leikkaa myös magneettikentän linjoja ja tuottaa EMF:n, joka vastustaa tarjotun jännitteen, tämä kutsutaan takajännitteeksi tai vastajännitteeksi. Takajännitteen läsnäolo rajoittaa ratakierroksen virtasen kasvua ja auttaa vakauttamaan moottorin nopeutta.
5. Magneettinen tysi ja tehokkuus
Kun magneettivirtauksen tiheys kasvaa tiettyyn pisteeseen, ytimen materiaali saattaa saavuttaa magneettisen tysisen, jossa lisäystä herättävään virtaan ei enää merkittävästi lisää magneettivirtausta. Magneettinen tysi vaikuttaa paitsi moottorin suorituskykyyn myös lisää energiaa hukkuvien menetysten syntyyn, mikä vähentää moottorin tehokkuutta.
Yhteenvetona, magneettivirrannan muutokset vaikuttavat suoraan indukoituun EMF:iin, virtaan ja siten kierron tuotantoon ratakiertoihin, jotka ovat olennaisia moottoreiden ja generaattoreiden asianmukaiselle toiminnalle. Moottoreiden ja generaattoreiden asianmukainen suunnittelu ja toiminta edellyttävät näiden tekijöiden huomioimista varmistaakseen tehokkaan ja luotettavan suorituksen.
