АПЭМС

1. Основные физические законы, описывающие электромеханические системы.

Действие ЭМС основано на законах механики и раздела физики – электричество и магнетизм.

-- II закон Ньютона для поступательного движения

m – масса движущегося тела, v – скорость тела, Fa – активная сила, способствующая движению, Fc – сила сопротивления, препятствующая движению

Силы сопротивления:

- активная; Активная сила сопротивления способна изменить направление скорости, например сила тяжести.

- пассивная (потенциальная). Пассивная сила сопротивления способна изменять скорость движения до 0, например сила трения.

Установившееся движение (v=const) возможно только в этом случае, если активные силы равны силам сопротивления. Если тело покоится, то для его разгона Fa>Fc, если Fc>Fa, то скорость движения уменьшается до 0.

-- II закон Ньютона для вращательного движения (*)

J – момент инерции вращающихся элементов, w – круговая частота вращения, Ма – активные моменты, Мс – моменты сопротивления

Мс аналогично Fc могут быть активными и пассивными

J=m*r² [кг*м²] M=F*l (H*м)

V=w*r w=рад/с=с^-1 n [об/мин]

.

Из (*) следует, что установившееся движение (w=const) возможно когда Ма=Мс. Для разгона Ма>Мс, если Мс>Ма происходит остановка.

Работа, выполняемая силой при поступательном перемещении: А=F*S

Мощность – работа, выполняемая в единицу времени:

Для вращательного движения: ; (**) при w=const Mc=Ma M=Ma=|Mc|

Из (*) и (**) следует, что двигатель в установившемся состоянии всегда развивает такую мощность, которая от него потребляется или активная мощность двигателя в установившемся режиме всегда равна мощности сопротивления (мощности нагрузки).

Электричество и магнетизм.

Магнитное поле (М.П.) – это такая форма материи, которая действует на движущуюся электрически заряженную частицу силой, зависящей от произведение ее заряда на скорость. М.П. создается упорядочено движущимися электрическими зарядами независимо от материала проводника и характера проводимости.

Основной характеристикой М.П. является вектор магнитной индукции, который определяется из закона Ампера. На проводник с током в М.П. действует сила Ампера:

dF – элементарная сила Ампера

I – ток в проводнике

dl – вектор элемента длины проводника проведенный в направлении тока

Если М.П. однородно (одинаково во всех точках), а проводник расположен перпендикулярно В, то Сила Ампера: Направлении силы Ампера можно определить по правилу левой руки: ладонь левой руки располагаем так, чтобы в нее входил вектор В, а 4 пальца совпали с направлением тока, то большой палец укажет направление силы Ампера.

Из закона Ампера следует, что магнитная индукция численно равна силе, действующей со стороны магнитного поля на проводник длиной 1 метр по которому протекает ток в 1 Ампер и который расположен перпендикулярно вектору магнитной индукции.

Для графического изображения М.П. используется понятия о линиях магнитной индукции. Это кривые касательные к каждой точке которых совпадают с направлением вектора магнитной индукции. Линии магнитной индукции всегда замкнуты и охватывают проводники с током. Направление линий магнитной индукции можно определить по правилу Максвелла (правило Буравчика).

Если вкручивать винт с правой резьбой по часовой стрелке, то направление вращения определит направление сил Ампера.

Напряженность М.П.

Напряженностью М.П. называется векторная величина, характеризующая это поле и независящая от свойств среды в котором оно сосредоточено. Гн/м – Магнитная постоянная; - относительная магнитная проницаемость. показывает во сколько раз М.П. в данной среде больше, чем в вакууме. ( для вакуума).