«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»
Оценка 4.6

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»

Оценка 4.6
Научно-исследовательская работа
docx
физика
Взрослым
16.05.2018
«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»
Публикация является частью публикации:
Применение ЭДС.docx
II Всероссийская конференция (с международным участием) «Образование. Наука. Производство» «ПРИМЕНЕНИЕ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ» студент I курса группы ТОРАТ.17А: В. Р. Спирюков Руководитель: М. А. Луканина Государственное образовательное учреждение высшего образования Московской области "Государственный гуманитарно­технологический университет" Ликино­Дулёвский политехнический колледж­ филиал ГГТУ (Россия Ликино ­ Дулево) г. Ликино ­ Дулево 2018г Аннотация:  Oткpытия,   cдeлaнныe   aнглийcким   физикoм   M.   Фapaдeeм, пoзвoлили oпиcaть мнoжecтвo явлeний. Явления ЭДС широко применяются в   практической   жизни   и   позволяют   изготавливать   такие   полезные   для любого человека приборы, какими являются электродвигатели, генераторы и трансформаторы.  Ключевые слова:электродвижущая сила, Фарадей, локомотив, ток. Содержание: 1. Так кто открыл ЭДС? 2. Вспомним физику 3. Немного истории.  4. Переменный или постоянный ток? 5. Литература: Так кто открыл ЭДС? В 1820 году Ганс Христиан Эрстед показал, что протекающий по цепи электрический   ток   вызывает   отклонение   магнитной   стрелки.   Если электрический ток порождает магнетизм, то с магнетизмом должно быть связано появление электрического тока. Эта мысль захватила английского ученого М. Фарадея. «Превратить магнетизм в электричество», — записал он   в   1822   году   в   своём   дневнике.   Многие   годы   настойчиво   ставил   он различные опыты, но безуспешно, и только 29 августа 1831 года наступил триумф:   он   открыл   явление   электромагнитной   индукции.   Установка,   на которой   Фарадей   сделал   своё   открытие,  состояла   из   кольца   из   мягкого железа примерно 2 см шириной и 15 см диаметром. На каждой половине кольца   было   намотано   много   витков   медной   проволоки.   Цепь   одной обмотки замыкала проволока, в её витках находилась магнитная стрелка, удаленная   настолько,   чтобы   не   сказывалось   действие   магнетизма, созданного   в   кольце.   Через   вторую   обмотку   пропускался   ток   от батареи гальванических элементов. При включении тока магнитная стрелка совершала   несколько   колебаний   и   успокаивалась;   когда   ток   прерывали, стрелка   снова   колебалась.   Выяснилось,   что   стрелка   отклонялась   в   одну сторону при включении тока и в другую, когда ток прерывался. М. Фарадей установил,   что   «превращать   магнетизм   в   электричество»   можно   и   с помощью обыкновенного магнита. В это же время американский физик Джозеф Генри также успешно проводил опыты по индукции токов, но пока он собирался опубликовать результаты своих опытов, в печати появилось сообщение М. Фарадея об открытии им электромагнитной индукции. И,   так,   электромагнитная индукция   была   открыта   Майклом Фарадеем 29 августа 1831 года. Он обнаружил,   что   электродвижущая сила   (ЭДС),   возникающая   в замкнутом   проводящем   контуре, пропорциональна скорости изменения   магнитного   потока через   поверхность,   ограниченную этим     Величина электродвижущей силы не зависит от   того,   что   является   причиной изменения   потока   —   изменение   самого   магнитного   поля   или   движение контура   в   магнитном   поле.   Электрический   ток,   вызванный   этой   ЭДС, называется индукционным током. контуром.   Вспомним физику Электродвижущая   сила   —   скалярная   физическая   величина, характеризующая   работу   сторонних   сил   (сил   неэлектрического происхождения),   действующих   в   электрических   цепях   переменного   и постоянного тока. ЭДС   –   электродвижущая   сила.     Обозначается   буквой   E   или маленькой греческой буквой эпсилон. ЭДС,   как   и   напряжение,   измеряется   в   вольтах.   Однако   ЭДС   и напряжение – явления разные. ПРОБУЕМ РАЗОБРАТЬСЯ Представим,   что   у   нас   есть   водонапорная   башня,   полностью заполненная водой. Сравним эту башню с батарейкой. Вода оказывает максимальное давление на дно башни, когда башня заполнена   полностью.   Соответственно,   чем   меньше   воды   в   башне,   тем слабее давление и напор вытекающей из крана воды. Если открыть кран, вода будет постепенно вытекать сначала под сильным напором, а потом все медленнее,   пока   напор   не   ослабнет   совсем.   Здесь   напряжение   –   это   то давление, которое вода оказывает на дно. За уровень нулевого напряжения примем само дно башни. То же самое и с батарейкой. Сначала мы включаем наш источник тока (батарейку) в цепь, замыкая ее. Пусть это будут часы или фонарик. Пока уровень   напряжения   достаточный   и   батарейка   не   разрядилась,   фонарик светит ярко, затем постепенно гаснет, пока не потухнет совсем. Схема водонапорной башни                                                     Водокачка Немного истории.  Прототип электрического трамвая ­ конка Раньше   использовали   лошадей,   как   движущую   силу.   Управлялась конка   кучером   и   кондуктором,   эти   должности   могли   занимать   только мужчины, поскольку работа была очень сложной.Работа кучера требовала большого мастерства, так как лошадей запрягали в ременные постромки, которые   прикреплялись   к   тяжелому   вальку,   оглобли   и   дышло отсутствовали, поэтому даже при небольшом уклоне при съезде вагон мог покатиться на лошадей и покалечить их. Поэтому нужно было чувствовать, когда притормозить. Сидел кучер на небольшой площадке, в одной руке у него были вожжи и кнут, а другая всегда лежала на рычаге ручного тормоза. Кроме того, вагоновожатый должен был расчищать дорогу от зевак, звоня в колокол,   дергая   за   шнурок.   Звонил   колокол   довольно   часто   –   люди переходили дорогу в любом понравившемся месте, а пьяные нередко сами лезли под вагон.По прибытии на конечную остановку кучеру нужно было снять валек с крючка, перевести лошадей на другую сторону и установить колокол с тормозом.В обязанности кондуктора входило продавать билеты пассажирам,  также   давать   сигналы   для   отправления   и   остановки   конки. Если   спуск   был   довольно   крутым,   то   в   торможении   вагона   принимал участие   и   кондуктор.Возле   крутых   подъемов   к   конке   цеплялась дополнительная   пара   лошадей,   со   своим   кучером,   которые   после преодоления   подъёма   отцеплялись   и   ждали   следующую   конку.А   для перевозки угля и т.п. тоже использовались лошади. ПРИМЕНЕНИЕ ЭДС В ЭЛЕКТРОВОЗЕ   которые     получают электрическую   Электровоз это   локомотив,   приводимый   в   движение   электрическими двигателями, энергию черезтокоприемник электровоза от контактной сети или от установленной на   нем   аккумуляторной   батареи.   В   контактную   сеть   электроэнергия поступает от тяговой подстанции. В зависимости от рода используемого тока   различают электровозы   постоянного   тока и электровозы переменного тока. Есть также электровозы двойного питания постоянным и   переменным   током   (ЭП20, 2ЭВ120).   В   редких   случаях   электровоз получает  электроэнергию от  аккумуляторов (так  называемые  контактно­ аккумуляторные электровозы), установленных на нем же. По роду службы – грузовые   грузопассажирские (ВЛ85), маневровые   электровозы   ВЛ (ВЛ41,   ВЛ26), пассажирские электровозы (ВЛ10, ВЛ8), электровозы (ЧС7, ЧС6, ЭП1М) Электровозы   имеют   сложное   механическое, пневматическое По системе управления ТЭД:   и   конечно   же   промышленные.   электрическое   и оборудование.   Реостатно­контакторная система управления; Тиристорно­импульсная система управления;    Частотно­регулируемый привод. Устройство электровоза К механической   части   электровоза относятся   кузов   и тележки. Тележка включает в себя раму, колесные пары с буксами, подвески тяговых двигателей,   тяговые   передачи,   рессорное   подвешивание,   рычажио­ тормозные передачи. Кузов электровоза специальными опорами, а иногда и рессорами опирается на тележки. Отечественные электровозы имеют две, четыре   или   шесть   тележек.   При   двух   тележках   в   каждой   из   них устанавливают три колесные пары (шестиосные электровозы), при четырех и шести тележках — две колесные пары (соответственно восьмиосные и двенадцатиосные   электровозы).   Рессорами   и   буксами   с   подшипниками рамы   тележек   связаны   с   колесными   парами.   Благодаря   рессорам уменьшается   воздействие   электровозов   на   путь,   меньше   изнашивается оборудование   электровоза,   так   как   снижается   сила   ударов, воспринимаемых   им   при   прохождении   стыков   и   неровностей   пути. Колесные   пары   электровозов   (и   электропоездов,   например ЭП2Д) приводятся   во   вращение   двигателями,   называемые   тяговыми.   Валы двигателей   соединяют   с   осями   колесных   пар   зубчатыми   передачами   — редукторами.   Колесные   пары,   приводимые   во   вращение   тяговыми двигателями,   называют   движущими.Широкое   применение   получил индивидуальный   тяговый   привод,   при   котором   каждая   колесная   пара приводится   во   вращение   своим   тяговым   двигателем.   Такой   привод осуществлен   на   всех   электровозах,   эксплуатируемых   в   СССР. Один   тяговый   двигатель   с   помощью   специального   редуктора   может приводить   во   вращение,   например,   две   колесные   пары   —   это   так называемый групповой привод, или монопривод. В Советском Союзе был построен опытный электровоз с моноприводом. Однако его характеристики (как технические, так и экономические) оказались хуже, чем у электровозов с  индивидуальным   приводом.  Поэтому производство  таких электровозов было нецелесообразным. Электрическая   часть   электровозов,   кроме тяговых   электродвигателей электровоза, содержит множество различных аппаратов, предназначенных для   пуска   тяговых   двигателей,   изменения   скорости   и   направления движения локомотива, электрического торможения, зашиты оборудования признано от перегрузок, перенапряжений и токов короткого замыкания. Конструкция этих   аппаратов   зависит   от   рода   используемого   тока,   но,   как   и   тяговые двигатели,   они   находятся   под   высоким   напряжением.   Управляют   ими обычно   дистанционно   (на   расстоянии)   —   из   кабины   машиниста.   Это система   косвенного   управления.   Она   применена   на   всех   отечественных магистральных электровозах. В качестве  источника тока низкого напряжения при системе косвенного управления   используют   генераторы   управления   или   полупроводниковые преобразователи. От них, кроме низковольтных аппаратов (т. е. аппаратов низкого напряжения), получают энергию приборы освещения и заряжается аккумуляторная   батарея.Для   управления   многими   аппаратами используется   сжатый   воздух.   Его   получают   с   помощью   компрессоров. Чтобы   привести   в   действие   пневматичекие   (воздушные)   тормоза локомотива и состава, т. е. чтобы управлять ими, также используют воздух, сжимаемый компрессорами.Тяговые двигатели, часть электрических машин и   аппаратов,   выделяющих   при   работе   значительное   количество   тепла, охлаждают   потоками   воздуха,   создаваемыми   вентиляторами.   Мощные трансформаторы   на   электровозах   переменного   тока   охлаждают   маслом, циркуляция   которого   обеспечивается   центробежными   насосами. Расположение электрических аппаратов электровозов представлены ниже. Электропоезд ЭР2 В конструкции тепловозов также используют вентиляторы, компрессоры и насосы (вспомогательные механизмы) приводятся в действие отдельными электрическими   двигателями   (моторами).   Агрегат,   состоящий   из вспомогательного   механизма   и   мотора,   представляет   собой вспомогательную машину и его принято называть соответственно мотор­ вентилятором,   мотор­компрессором,   мотор­насосом.   К   вспомогательным машинам   относятся   и   генераторы   тока   управления,   которые   обычно отдельных двигателей не имеют; их устанавливают на одном валу с каким­ либо вспомогательным двигателем (например, с двигателем вентилятора).      Известно, что электрические машины обладают свойством обратимости, т.   е.   могут   работать   в   качестве   как   двигателей,   так   и   генераторов.   На многих электровозах при движении по спуску, а в некоторых случаях и перед остановками тяговые двигатели переключают для работы в качестве генераторов. При этом кинетическая энергия и потенциальная, запасенная в поезде, преобразуются в электрическую и передаются в контактную сеть. Этот   процесс   называется   рекуперацией   электрической   энергии. Рекуперация   используется   для   электрического   торможения   поезда.   На части   электровозов   электрическая   энергия,   вырабатываемая   в генераторном режиме, поглощается в резисторах, превращаясь в тепловую. Такой   способ   электрического   торможения   называют   реостатным.   Чтобы осуществить   рекуперацию,   на   электровозах   постоянного   тока устанавливают   специальные   мотор­генераторы   для   возбуждения   тяговых двигателей, без которых они не могут устойчиво работать как генераторы. Электрическое   оборудование   электровозов,   работающее   под   высоким напряжением,   объединено   в   две   электрические   высоковольтные   цепи   — силовую   цепь,   включающую   в   себя   тяговые   двигатели,   пусковую   и регулирующую   аппаратуру,   и   цепь   вспомогательных   машин   со   своей аппаратурой. Низковольтные электрические аппараты, с помощью которых управляют   аппаратами   силовой   и   вспомогательных   цепей,  объединены   в цепь   управления.Основным   аппаратом   цепи   управления   является контроллер   машиниста.   Контроллер   машиниста   и   некоторые   другие низковольтные электрические одном валу с каким­либо вспомогательным двигателем   (например,   с   двигателем   вентилятора).Известно,   что электрические   машины   обладают   свойством   обратимости,   т.е.   могут работать   в   качестве   как   двигателей,   так   и   генераторов.   На   многих электровозах   при   движении   по   спуску,   а   в   некоторых   случаях   и   перед остановками   тяговые   двигатели   переключают   для   работы   в   качестве генераторов. При этом кинетическая энергия и потенциальная, запасенная в поезде, преобразуются в электрическую и передаются в контактную сеть. Этот   процесс   называется   рекуперацией   электрической   энергии. Рекуперация   используется   для   электрического   торможения   поезда.   На части   электровозов   электрическая   энергия,   вырабатываемая   в генераторном режиме, поглощается в резисторах, превращаясь в тепловую. Такой   способ   электрического   торможения   называют   реостатным.   Чтобы осуществить   рекуперацию,   на   электровозах   постоянного   тока устанавливают   специальные   мотор­генераторы   для   возбуждения   тяговых двигателей, без которых они не могут устойчиво работать как генераторы. Электрическое   оборудование   электровозов,   работающее   под   высоким напряжением,   объединено   в   две   электрические   высоковольтные   цепи   — силовую   цепь,   включающую   в   себя   тяговые   двигатели,   пусковую   и регулирующую   аппаратуру,   и   цепь   вспомогательных   машин   со   своей аппаратурой. Низковольтные электрические аппараты, с помощью которых управляют   аппаратами   силовой   и   вспомогательных   цепей,  объединены   в цепь управления.       Основным аппаратом цепи управления является контроллер машиниста. Контроллер машиниста и некоторые другие низковольтные электрические аппараты машиниста.          Пневматическое оборудование электровоза состоит из компрессоров,   трубопроводов, резервуаров   для   хранения   сжатого   воздуха, пневматических электрических аппаратов.             Все   локомотивы,   в   том   числе   и   электровозы,   обязательно   имеют автоматические   тормоза,   приводимые   в   действие   сжатым   воздухом,   и ручные. размещены приводов     кабине   в           1 ­ индуктирующие шунты; 2 ­ пусковые резисторы; 3 ­ мотор­вентилятор; 4 ­ форкамера; 5 ­ жалюзи; 6 ­ вилитовый разрядник; 7 ­ вспомогательный компрессор;   8   ­   мотор­компрессор;   9   ­   тяговые   двигатели;   10   ­   блок аппаратов; 11 ­ быстродействующий выключатель; 12 ­ катушка приемная автоматической локомотивной сигнализации (АЛСН). Переменный или постоянный ток? в     50   частота     равной принята распространение Электрические станции вырабатывают электрическую энергию трехфазного переменного   тока,   который   передается   на   большие   расстояния   по   трем проводам.   Частота   переменного   тока,   питающего   промышленные установки, в разных странах различна. Она колеблется от 25 до 60 периодов в   секунду   (герц).   В   Советском   Союзе,   как   и   в   большинстве   стран, промышленная Гц. Вполне   естественно,   что   для   питания   электровозов   в   первую   очередь стремились   применить   трехфазный   ток.   В   этом   случае   можно   было   бы установить на электровозах надежные и простые по устройству трехфазные асинхронные двигатели. Такие двигатели, созданные русским ученым М. О. Доливо­Добровольским, быстро завоевали всеобщее признание и получили широкое промышленности. Но применить трехфазные двигатели на электрическом подвижном составе оказалось   делом   трудным.   В   этом   случае   необходимо   подвешивать   три контактных   провода   или   два,   используя   в   качестве   третьего   ходовые рельсы. Контактная сеть будет иметь очень сложное устройство, особенно на станциях при пересечении путей. Кроме того, питать двухпроводную контактную сеть напряжением выше 10 кВ практически невозможно, так как провода в этом случае необходимо располагать на большом расстоянии друг от друга. Трехфазная система была применена на некоторых дорогах в Италии,   но   широкого   распространения   она   не   получила. Создать надежный однофазный двигатель переменного тока, получающий питание от одного контактного провода с использованием рельса в качестве второго   провода,   не   удавалось.   Правда,   за   рубежом   в   первый   период введения   электрической   тяги   все   же   устанавливали   на   электровозах однофазные   двигатели,   но   питали   их   переменным   током   пониженной частоты   (162/з   и   25   Гц).   В   условиях   капиталистических   стран,   когда некоторые железнодорожные компании имели собственные электрические станции, или в тех странах, где стандартной является частота 25 Гц, такой путь приемлемым. Однако   строить   электростанции,   производящие   электрическую   энергию переменного   тока   пониженной   частоты,   специально   для   электрических железных дорог нерационально (на примере электропоездов ЭР2, которые не   окупались   даже   во   времена   дешевой   электроэнергии).   Поэтому   в Советском   Союзе   электрификация   железных   дорог   на   переменном   токе пониженной   частоты   не   осуществлялась.   Требованиям,   связанным   с условиями   работы   электровозов,   наиболее   полно   отвечают   тяговые двигатели   постоянного   тока.   Кроме   того,   эти   двигатели   достаточно экономичны, надежны и при сравнительно небольших габаритных размерах развивают   необходимую   мощность.   В   СССР,   как   и   во   многих   других странах,   долгое   время   электрифицировали   железные   дороги   по   системе электрификации был и     троллейбусы постоянного тока напряжением 1500 и 3000 В. С 1967 г. в Советском Союзе все   электрические   железные   дороги   постоянного   тока   работают   при напряжении 3000 В. Попутно отметим, что на постоянном токе, но более низкого напряжения работает также городской электрический транспорт — трамваи, метрополитены. Локомотивы,   к   которым   контактный   провод   подводит   электрическую энергию постоянного тока, называют электровозами постоянного тока, а железнодорожные   линии,   — электрифицированными   железными   дорогами   постоянного   тока,   или, точнее,   железными   дорогами,   электрифицированными   по   системе постоянного тока. Свыше 50% всех электрифицированных дорог на земном шаре   электрифицировано   по   этой   системе.   км электрифицированных   железных   дорог   нашей   страны   более   27   тыс.   км работает на постоянном токе.   на   которых   они   работают,   Из   50   тыс.     M. В   заключение   несколько   слов   о   значенииоткрытия   ЭДС.Oткpытия, Фapaдeeм, cдeлaнныeaнглийcкимфизикoм пoзвoлилиoпиcaтьмнoжecтвoявлeний. Eгoзaкoныявляютcяocнoвoйcoвpeмeннoйэлeктpoдинaмики. Пoэтoмyпpинципyфyнкциoниpyeтpaзличнoecoвpeмeннoeoбopyдoвaниe. Явления   ЭДС   широко   применяются   в   практической   электротехнике   и позволяют   изготавливать   такие   полезные   для   любого   человека   приборы, какими являются электродвигатели, генераторы и трансформаторы. Этот перечень   может   быть   дополнен   большим   количеством   наименований агрегатов и приборов. Литература: 1. Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб.пособие  для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А.  Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино;  2004. — C.344­ 351. 2. Дмитриева В.Ф. Физика   для   профессий   и   спец.   технического   профиля. Учебник. ­ М.: Издательский центр «Академия»,2012г.  3. Жилко В.В. Физика: учеб.пособие для 11­го кл. общеобразоват. учрежде­ний с  рус. яз. Обучения с 12­летним сроком обучения (базовый и повышенный уровни) / В.В. Жилко, Л.Г. Маркович. — Мн.: Нар.асвета, 2008. — С. 170­182. 4. Мякишев, Г.Я. Физика: Электродинамика. 10­11 кл.: учеб.для углубленного  изучения физики / Г.Я. Мякишев, А.3. Синяков, В.А. Слободсков. — М.: Дрофа,  2005. — С. 399­408, 412­414. 5. https://base­road.ru/high­speed_trains/%7Bfull­link%7D

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»

«ПРИМЕНЕНИИ ЭДС НА ТРАНСПОРТЕ»
Скачать файл