Com afegir més bobines afecta la tensió en generadors i motors?
Augmentar el nombre de bobines en un generador o motor (és a dir, el nombre d'enrotllaments) pot tenir un efecte significatiu sobre la seva sortida de tensió. Aquí s'expliquen els efectes i com funcionen:
Efecte en el generador
Principi
El generador funciona segons el principi de l'inducció electromagnètica, segons la llei d'inducció electromagnètica de Faraday, quan un conductor talla una línia de força magnètica, es genera una força electromotriu (FEM) al conductor. La magnitud de la força electromotriu és proporcional a la velocitat amb què es tallen les línies de camp magnètic i al nombre de bobines del conductor.
E=N⋅A⋅B⋅v
On:
E és la força electromotriu generada (tensió);
N és el nombre de bobines;
A és l'àrea efectiva de la bobina;
B és la intensitat del camp magnètic;
v és la velocitat amb què la bobina talla la línia de camp.
Influència
Augment de la tensió
Augmentar el nombre de bobines augmentarà directament la força electromotriu, és a dir, la tensió de sortida del generador augmentarà. Això és degut al fet que més bobines signifiquen que cada vegada que es talla una línia de camp magnètic, es genera més força electromotriu.
Si les altres condicions (com la intensitat del camp magnètic, la velocitat de tall, etc.) romand constant, augmentar el nombre de bobines resultarà en un augment proporcional de la tensió.
Potenciament del camp magnètic
Augmentar el nombre de bobines també pot potenciar el camp magnètic, ja que més bobines poden produir un camp magnètic més fort. Això incrementarà encara més la força electromotriu.
Disseny mecànic i cost
Augmentar el nombre de bobines pot conduir a un increment de la mida i el pes del generador, cosa que pot afectar el seu disseny mecànic.En termes de costos, més bobines vol dir costos de fabricació més alts.
Efecte en el motor
Principi
El motor elèctric també funciona segons el principi de l'inducció electromagnètica, però en sentit contrari al generador: l'energia elèctrica d'entrada es converteix en energia mecànica. La corrent elèctrica passa pels enrotllaments per crear un camp magnètic, que interacciona amb un camp magnètic generat per un imant permanent o un altre conjunt d'enrotllaments per crear un moment que fa girar el rotor del motor.
Influència
La densitat de flux magnètic augmenta
Augmentar el nombre de bobines augmenta la intensitat del camp magnètic generat per la corrent que passa pels enrotllaments, augmentant així la densitat de flux a l'interior del motor.
Un camp magnètic més fort pot produir un moment més gran, augmentant així la potència de sortida del motor.
Relació entre tensió i corrent
Augmentar el nombre de bobines també pot portar a un increment de la FEM de reacció, que és la força electromotriu creada en els enrotllaments mentre el motor gira.
Un increment de la FEM de reacció reduirà els requisits de corrent del motor, cosa que pot reduir el calori i les pèrdues del motor.
Eficiència i rendiment
Augmentar el nombre de bobines pot millorar l'eficiència del motor, ja que un camp magnètic més fort i un moment més gran poden reduir les pèrdues de corrent.Alhora, més bobines també poden augmentar la inèrcia del motor, cosa que afecta la seva velocitat de resposta.
Disseny mecànic i cost
Augmentar el nombre de bobines també portarà a un increment de la mida i el pes del motor, afectant el seu disseny mecànic.En termes de costos, més bobines vol dir costos de fabricació més alts.
Resum
Augmentar el nombre de bobines en un generador o motor afecta directament la seva sortida de tensió o la densitat de flux magnètic. Per al generador, augmentar el nombre de bobines augmentarà directament la tensió de sortida; En el cas dels motors elèctrics, augmentar el nombre de bobines augmenta la densitat de flux magnètic, cosa que pot incrementar el moment i l'eficiència. No obstant això, això també comporta consideracions de disseny mecànic i costos. En aplicacions pràctiques, els millores de rendiment han de ponderar-se amb factors com el cost i la mida.
