Основные соотношения и законы электромеханического преобразования энергии

Преобразование электрической энергии в механическую (или обратный процесс) связано с двумя видами движения электрических зарядов в магнитном поле. С одной стороны, это движение зарядов (образующих электрический ток) вдоль контура тока, а с другой — движение самого контура тока в магнитном поле. То есть мы имеем дело с двумя видами мощностей — электрической и механической. Сила тока и, соответственно, мощность определяются приложенным напряжением и индуцированными электродвижущими силами, вызванными изменением магнитного потока, пронизывающего контур. Механические силы — силы взаимодействия тока контура с магнитным полем и сторонние силы неэлекгричсского происхождения, приложенные к контуру, совершают механическую работу. Связь между электрической и механической сторонами электромеханического преобразования энергии показана на рис. 1.1.

Мощность, подводимая к электрической стороне, определяется через напряжение на зажимах контуров U_K и ток контура /_к = dQJdt, который представлен через скорость изменения заряда Q_K. Мощность, подводимая к условным зажимам на механической стороне, выражается через приложенные силы F, действующие вдоль координаты и скорости (fr = dc/j / dt:

Здесь i_k = dQ_k /dt = Q_k q_t = dq, /dt.

В сумму сил, действующих вдоль координаты q_h входит и пондеромоторная сила — механическая сила от взаимодействия тока с магнитным полем, которая является связующим звеном между электрической и механической энергиями. Как бы странно это ни показалось, но ее определение оказывается значительно сложней, чем электродвижущих сил, связывающих механическую сторону с электрической. Именно этим объясняется то, что традиционно в соответствующих курсах по преобразованию энергии поиску пондеромоторной ситы уделяется большее внимание.

Заметим, что аналогичным образом происходит преобразование энергии в электрическом поле. Однако наше внимание будет сосредоточено на электромеханическом преобразовании энергии, основанном на взаимодействии контуров с током. Пришита заключается в низкой итотности энергии электрического поля, которая при современном уровне электротехнических материалов на несколько порядков ниже, чем в магнитном поле.