Ηλεκτρικές Μηχανές Κωνσταντίνος Γεωργάκας

Οι διαλέξεις βρίσκονται στη σελίδα του μαθήματος στο e-class Τρόπος επικοινωνίας Θεωρία Ηλ. Μηχανές: Πέμπτη 11:00 – 13:00 Εργαστήριο Ηλεκτρονικών Ισχύος: Τρίτη 8:00 – 12:00 Τετάρτη 8:00 – 14:00 Θεωρία Ηλ. Μηχανές: Πέμπτη 11:00 – 13:00 E-mail: kgeorgakas@hol.gr Οι διαλέξεις βρίσκονται στη σελίδα του μαθήματος στο e-class

ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ είναι Ηλεκτρομηχανικοί Μετατροπείς Ενέργειας ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ είναι Ηλεκτρομηχανικοί Μετατροπείς Ενέργειας Ηλεκτρική Ενέργεια Ηλεκτρομηχανικός Μετατροπέας Μηχανική Ενέργεια

Μετατροπείς Μετατρέπουν από μία μορφή ενέργειας σε άλλη όπως: Ηλεκτρική σε μηχανική Μηχανική σε ηλεκτρική Χημική σε ηλεκτρική Χημική σε μηχανική Μετατρέπουν τα χαρακτηριστικά μίας μορφής ενέργειας όπως: Εναλλασσόμενη τάση σε συνεχή 220 V σε 110 V 50Hz σε 5000Hz Ευθύγραμμη κίνηση σε περιστρεφόμενη

Γιατί να χρησιμοποιήσουμε ηλεκτρική ενέργεια; Εύκολη στη μεταφορά Εύκολη κατανομή σε πολλούς καταναλωτές Γρήγορος και εύκολος έλεγχος Οικονομία λόγω υψηλού βαθμού απόδοσης Εύκολη και οικονομική ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ των χαρακτηριστικών της

Οι ηλεκτρομηχανικοί μετατροπείς ενέργειας ή Ηλεκτρικές Μηχανές Διακρίνονται σε Στρεφόμενες και Στατικές Οι στρεφόμενες Ηλεκτρικές Μηχανές είναι οι εξής: Κινητήρες (αυτοκινήτων, τραίνων, εργαλειομηχανών, κοπτικών μηχανημάτων, μίξερ, απορροφητήρες κ.τ.λ.) Γεννήτριες ηλεκτρικής ενέργειας όπου οι περισσότερες είναι στρεφόμενες ηλεκτρικές μηχανές (θερμοηλεκτρικά εργοστάσια, πυρηνικά εργοστάσια, υδροηλεκτρικά εργοστάσια, Ηλεκτροπαραγωγά ζεύγη, ανεμογεννήτριες κ.α.) Οι στατικές Ηλεκτρικές Μηχανές είναι οι Μετασχηματιστές Εμείς στο μάθημα θα ασχοληθούμε κυρίως με τις στρεφόμενες Ηλεκτρικές Μηχανές

Θεμελιώδεις έννοιες του μαγνητικού πεδίου Μαγνητικό πεδίο λέγεται ο χώρος μέσα στον οποίο αναπτύσσονται μαγνητικές δυνάμεις και παρατηρούνται ηλεκτρικά φαινόμενα. Ο χώρος αυτός σύμφωνα με τον Faraday είναι γεμάτος από δυναμικές γραμμές, οι οποίες είναι το μέσο απεικόνισης αυτού. Όπως αναφέραμε το μαγνητικό πεδίο απεικονίζεται με τις δυναμικές γραμμές του που είναι κλειστές.

Μαγνητική ροή Φ [Wb] είναι το σύνολο των δυναμικών γραμμών που βγαίνουν από ένα μαγνητικό πόλο και μπαίνουν σε άλλο μαγνητικό πόλο. Μαγνητική επαγωγή Β [Wb/m2] ή [Τ] Tesla είναι το σύνολο των δυναμικών γραμμών ανά μονάδα επιφανείας κάθετη προς αυτές. B=dΦ/dA Ένταση μαγνητικού πεδίου Η [Α/m] Χαρακτηρίζει το μαγνητικό πεδίο σε κάθε θέση του και είναι η δύναμη που ασκείται στη στοιχειώδη μαγνητική ποσότητα στη θεωρούμενη θέση.

Καμπύλη μαγνήτισης υλικού: είναι η γραφική παράσταση της συνάρτησης Β=μΗ. Αλλιώς ονομάζεται μαγνητική χαρακτηριστική των σιδηρομαγνητικών υλικών ή και καμπύλη υστέρησης. Απώλεια έργου για την αλλαγή φοράς του μαγνητικού πεδίου

Το μαγνητικό πεδίο είναι αλληλένδετο με το ηλεκτρικό και γενικά ισχύουν τα εξής: Το αποτέλεσμα του ρεύματος μέσα από αγωγό δημιουργεί μαγνητικό πεδίο Όταν ένας αγωγός κινείται μέσα σε μαγνητικό πεδίο, στα άκρα του ασκείται τάση εξ’ επαγωγής. Το ίδιο όταν μεταβάλλεται χρονικά το μαγνητικό πεδίο. Σε ρευματοφόρο αγωγό μέσα σε μαγνητικό πεδίο ασκείται δύναμη.

Προσδιορισμός φοράς επαγωγής μαγνητικού πεδίου Β σε ρευματοφόρο αγωγό με τον κανόνα του δεξιού χεριού

Νόμος Faraday

Νόμος Biot-Savart

Οι περισσότερες Ηλεκτρικές Μηχανές είναι στρεφόμενες και για το λόγο αυτό εξετάζεται η γωνιακή διάσταση αυτών (γωνιακή ταχύτητα, γωνιακή επιτάχυνση, ροπή στρέψης κ.α.). Βέβαια υπάρχουν και γραμμικοί κινητήρες, η χρήση των οποίων είναι περιορισμένη. Έτσι, αν θεωρήσουμε ότι ένα σώμα στρέφεται και έχει αρχική γωνία θ τότε, ορίζεται: Τη Γωνιακή ταχύτητα δεν πρέπει να τη συγχέουμε με τη κυκλική συχνότητα που είναι ηλεκτρικό μέγεθος και ισούται με: ω=2πf, f-η συχνότητα του AC ηλεκτρικού δικτύου. Γωνιακή ταχύτητα Γωνιακή επιτάχυνση Ροπή

Βαθμός απόδοσης η (γενικά ηλεκτρικές απώλειες, απώλειες μαγνητικού πεδίου). Εννοούμε απώλειες ενεργού ισχύος.

Βασικές αρχές των Μηχανών Συνεχούς Ρεύματος Γραμμική Μηχανή