[Rozwiązano] Dlaczego obciążona prądnica zwalnia - wyjaśnienie zjawiska

Hej!
Proszę o wyjaśnienie dla laika... co powoduje, że obciążona prądnica zwalnia?
Można by pomyśleć, że skoro jest "obciążona", to ma "ciężej" się kręcić - niby oczywiste, ale dla mnie jeszcze nie.
Przykładowo: prądnica nieobciążona kręci się 200obr/min, a gdy będziemy chcieli zasilić coś z niej, to zwalnia do np. 140obr/min.
Czym to jest spowodowane?

Pozdrawiam i liczę na merytoryczne odpowiedzi,
Jacek

Jack80dev napisał:

Przykładowo: prądnica nieobciążona kręci się 200obr/min, a gdy będziemy chcieli zasilić coś z niej, to zwalnia do np. 140obr/min.
Czym to jest spowodowane?

Zasadą zachowania energii. Ilość energii dostarczonej (mechanicznej) musi w przybliżeniu być równa energii oddanej (elektrycznej). Zwiększ moc mechaniczną napędu, to zwalniać nie będzie.

To tak samo jak z rowerem: jak pod górkę to albo się musisz wysilić, albo wolniej jechać.

Kolega @Jack80dev to by chciał wykładu z różnych zagadnień fizyki na forum. Od tego sa szkoły, uczelnie i podręczniki.
Tu przydatne materiały o maszynach elektrycznych.

Jack80dev napisał:

prądnica nieobciążona kręci się 200obr/min, a gdy będziemy chcieli zasilić coś z niej, to zwalnia do np. 140obr/min.

Zwalnia, bo taka jest charakterystyka napędu, który przekazuje prądnicy energie mechaniczną. Gdybyś miał napęd o odpowiedniej mocy i sztywno trzymający obroty to by nie zwolnił.
Napęd zwalnia, bo prądnica obciążona poza momentem hamującym wynikającym z oporów mechanicznych czy napędu własnego wentylatora wytwarza moment hamujący wynikający z przepływającego prądu.
Prąd w prądnicy jest generowany w uzwojeniach, a jak przez uzwojenie płynie prąd, to wytwarza pole magnetyczne, które przeciwdziała obrotom wirnika.
Jak to wygląda dokładnie - jakaś dobra książka z zakresu maszyny elektryczne.

Prądnica zamienia energię mechaniczną na energię elektryczną, a energia mechaniczna zależy od kwadratu prędkości kątowej.
Inaczej pisząc: jeżeli pobierasz jakaś energię z prądnicy, musisz taką energię dostarczyć kręcąc jej wirnikiem, plus energia strat.

Prądnica synchroniczna prądu przemiennego włączona do sieci nie zwalnia - chyba że wypadnie z synchronizacji - żeby utrzymała synchronizację, jej turbina potrzebuje więcej pary albo wody (zależnie od tego, co ją napędza). W serwisie "Zapytaj fizyka" było pytanie o taką prądnicę - poszukaj, przeczytaj.

Jack80dev napisał:

Hej!
Proszę o wyjaśnienie dla laika... co powoduje, że obciążona prądnica zwalnia?
Można by pomyśleć, że skoro jest "obciążona", to ma "ciężej" się kręcić - niby oczywiste, ale dla mnie jeszcze nie.

Fizyka !
Prąd obciążenia generuje siły w uzwojeniach, które są przeciwne do sił napędzających wał.
To się nazywa "hamowanie silnikiem".
Prądnica "przyhamowuje", bo zaciski uzwojeń nie są zwarte.

CYRUS2 napisał:

Prądnca "przyhamowuje" bo zaciski uzwojeń nie są zwarte.

Ja bym powiedział, że po zwarciu jej zacisków prądnica przyhamowuje.

Mlody_Zdolny napisał:

energia mechaniczna zależy od kwadratu prędkości kątowej.

A kolega jest w stanie podać wzór? Od kwadratu prędkości to zależy energia kinetyczna w ruchu obrotowym bierzmy pod uwagę prędkość obrotową (kątową) i moment bezwładności.
Energia mechaniczna nie zależy od prędkości ale od pokonanej drogi - kąta obrotu - i momentu obrotowego.
Rozważając to wszystko w czasie dostajemy moc mechaniczną ruchu obrotowego proporcjonalna do prędkości kątowej i momentu - sprawdź co mierzymy na hamowaniach.

stachu_l napisał:

A kolega jest w stanie podać wzór?

Wzór na co?

stachu_l napisał:

Energia mechaniczna nie zależy od prędkości ale od pokonanej drogi - kąta obrotu - i momentu obrotowego.

Nie zależy od jakiej prędkości?

Kolego @Mlody_Zdolny nie wiem jak młody jesteś ale na pewno zdolny do braku zrozumienia niewygodnych pytań.

Mlody_Zdolny napisał:

Wzór na co?

Chyba oczywiste - wzór na energię w którym występuje prędkość kątowa w kwadracie.

Mlody_Zdolny napisał:

Nie zależy od jakiej prędkości?

A o jakiej prędkości dyskutujemy - o prędkości kątowej.

@Jack80dev
Nie musi być prądnica, te same zjawiska występują w prostym hamulcu wiroprądowym
https://www.youtube.com/watch?v=mopfuVfeIhc
Przewodnik porusza się w polu magnetycznym, co powoduje zaindukowanie prądu, a ten prąd wytwarza pole magnetyczne przeciwdziałające temu które go wywołało.
https://pl.wikipedia.org/wiki/Prawo_Lenza
https://pl.wikipedia.org/wiki/Plik:21._%D0%9B...3_%D0%BF%D1%80%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BD_01.ogv

Tzw. reguła przekory inaczej Lenza

https://pl.wikipedia.org/wiki/Prawo_Lenza

stachu_l napisał:

Chyba oczywiste - wzór na energię w którym występuje prędkość kątowa w kwadracie.

Skoro się udzielasz w temacie i nawet dostałeś plusa to wydawać by się mogło, że rozumiesz o czym piszesz ale chyba nie do końca, bo piszesz tego typu bzdury:

stachu_l napisał:

Energia mechaniczna nie zależy od prędkości ale od pokonanej drogi - kąta obrotu - i momentu obrotowego.

stachu_l napisał:

A o jakiej prędkości dyskutujemy - o prędkości kątowej.

Oczywiście, że energia kinetyczna, będąca składową energii mechanicznej, zależy od kwadratu prędkości kątowej, wystarczy zajrzeć na byle stronę z fizyką, żeby się o tym przekonać, zamiast udawać "mędrca" i bawić się w egzaminatora.

Odsyłam do strony o nazwie adekwatnej do poziomu omawianego tutaj tematu: https://aleklasa.pl/liceum/fizyka-liceum/1-rodzaje-energii-mechanicznej

Jack80dev napisał:

Można by pomyśleć, że skoro jest "obciążona", to ma "ciężej" się kręcić - niby oczywiste, ale dla mnie jeszcze nie.

Wyjaśnij co jest dla ciebie nieoczywiste?
W rzeczywistości nie zwalnia sama prądnica a urządzenie które ją napędza - silnik elektryczny, silnik spalinowy, turbina gazowa, turbina wodna itd. Jeżeli będzie miało odpowiednią moc to nie zwolni. Dlaczego zwalnia, koledzy wyjaśnili.

Drogi kolego Mlody_Zdolny, małe opowiadanie z czasów mojego liceum - mam kolegę z którym dyskutowaliśmy na różne tematy i on potrafił w czasie takiej dyskusji powoli dryfować i na koniec zająć stanowisko adwersarza. W tym czasie często się adwersarz nieświadomie przechodził na stronę przeciwna opinii początkowej czyli przyjmował początkowe stanowisko mojego kolegi. Parę razy złapałem go na tym manewrze i jestem świadom takiej techniki dyskusji.
Nie próbuj ze mną tych samych podchodów.
Energię kinetyczną wspomniałem pierwszy:

stachu_l napisał:

Od kwadratu prędkości to zależy energia kinetyczna w ruchu obrotowym bierzmy pod uwagę prędkość obrotową (kątową) i moment bezwładności.

Nie ma ona jednak udziału w zamianie energii mechanicznej na elektryczną poza stanami przejściowymi - przy starcie napęd prądnicy rozpędzając ją gromadzi energie kinetyczną a przy zatrzymaniu można ewentualnie ją odzyskać ale raczej nie ma to większego znaczenia chyba, że rozważamy przetwornicę wirową z dużym kołem zamachowym stosowaną do chwilowego podtrzymania zasilania - tu energia kinetyczna ma znaczenia i jest uwzględniana w projektowaniu.

stachu_l napisał:

Parę razy złapałem go na tym manewrze i jestem świadom takiej techniki dyskusji.
Nie próbuj ze mną tych samych podchodów.

Spokojnie, wszystko jest zapisane i można wrócić, wyczytać, przeanalizować na spokojnie, o ile ktoś nie zmieni tego co zostało napisane, bo i tak bywa na elektrodzie

Wcześniej zacząłeś wprowadzać jakieś zbędne w ruchu obrotowym pojęcia typu droga, dlatego pytałem o co właściwie pytasz.
Jednakże po twoim ostatnim wpisie widzę, że sprawa jest "poważna" i zachacza o fizykę alternatywną:

stachu_l napisał:

Nie ma ona jednak udziału w zamianie energii mechanicznej na elektryczną poza stanami przejściowymi - przy starcie napęd prądnicy rozpędzając ją gromadzi energie kinetyczną

Skoro energia mechaniczna wyraża się za pomocą prostego wzoru z sumą
Em = Ek + EP
gdzie Ek to energia kinetyczna zależna od kwadratu prędkości kątowej a EP to energia potencjalna nie mająca z ruchem wiele wspólnego, to w jaki sposób opiszesz używając powszechnie znanej fizyki zamianę energii mechanicznej na elektryczną? Bo mamy
Ee = Em - Es
czyli
Ee = Ek + Ep - Es

Skoro mamy tylko trzy składniki, w tym najistotniejszy czyli energia kinetyczna, zależna od prędkości kątowej w kwadracie, która twoim zdaniem nie jest istotna

stachu_l napisał:

Nie ma ona jednak udziału w zamianie energii mechanicznej na elektryczną poza stanami przejściowymi - przy starcie napęd prądnicy

to w jaki sposób, z punktu widzenia fizyki, zasady zachowania energii, po rozpędzeniu wirnika prądnicy przekazywana jest energia do obwodu elektrycznego?
Przypominam - energia mechaniczna to Em = Ek + Ep.

Czy energia ta wędruje jakimiś niepoznanymi jeszcze przez naukę czakramami?

Jack80dev napisał:

Hej!
Proszę o wyjaśnienie dla laika... co powoduje, że obciążona prądnica zwalnia?
Można by pomyśleć, że skoro jest "obciążona", to ma "ciężej" się kręcić - niby oczywiste, ale dla mnie jeszcze nie.
Przykładowo: prądnica nieobciążona kręci się 200obr/min, a gdy będziemy chcieli zasilić coś z niej, to zwalnia do np. 140obr/min.
Czym to jest spowodowane?

Pozdrawiam i liczę na merytoryczne odpowiedzi,
Jacek

Kolega perpetuma mobila robi i takie pytania?

Nie robię PM, bo magnesy tracą powoli swoją siłę => nie będą działać wiecznie.

Dodano po 2 [minuty]:

Zamknąłbym już temat, bo wszystko już mi wyjaśniliście... ale jeszcze trochę zaczekam, by sobie @Mlody_Zdolny i @stachu_l wyjaśnili nieporozumienie.

stachu_l napisał:

Nie ma ona jednak udziału w zamianie energii mechanicznej na elektryczną poza stanami przejściowymi - przy starcie napęd prądnicy rozpędzając ją gromadzi energie

Tu ma rację stachu_l.
Bo: ΔE ≠.ΔE ruchu wirowego.

Ze wzrostem mocy oddawanej prędkość ruchu wirowego nie musi się zmieniać.

_jta_ napisał:

Prądnica synchroniczna prądu przemiennego włączona do sieci nie zwalnia - żeby utrzymała synchronizację, jej turbina potrzebuje więcej pary albo wody (zależnie od tego, co ją napędza).

Ma automatykę = „tempomat”.

_jta_ napisał:

Prądnica synchroniczna prądu przemiennego włączona do sieci nie zwalnia

Bo z tego wynika częstotliwość w sieci.

CYRUS2 napisał:

Ze wzrostem mocy oddawanej prędkość ruchu wirowego nie musi się zmieniać.

Źle myślisz, bo jeżeli pobierasz więcej energii, a prędkość się nie zmienia, to znaczy, że musisz dostarczyć więcej energii na wejście układu.
Prądnica nie przekształca energii, gdy stoi w miejscu - do tego służą inne maszyny elektryczne - TRANSFORMATORY.

Jack80dev napisał:

Hej!
Proszę o wyjaśnienie dla laika... co powoduje, że obciążona prądnica zwalnia?
Można by pomyśleć, że skoro jest "obciążona", to ma "ciężej" się kręcić - niby oczywiste, ale dla mnie jeszcze nie.
Przykładowo: prądnica nieobciążona kręci się 200obr/min, a gdy będziemy chcieli zasilić coś z niej, to zwalnia do np. 140obr/min.
Czym to jest spowodowane?

Pozdrawiam i liczę na merytoryczne odpowiedzi,
Jacek

To nie prądnica zwalnia, tylko źródło mechaniczne ją kręcące zwalnia pod obciążeniem. I to jest "case" do analizowania
Prosty eksperyment myślowy: Gdyby jakaś mała prądnica była podłączona do silnika statku oceanicznego, nie zwalniała by.

Mlody_Zdolny napisał:

Źle myślisz, bo jeżeli pobierasz więcej energii a prędkość się nie zmienia to znaczy, że musisz dostarczyć więcej energii na wejście układu.

No ale właśnie napęd tej prądnicy dostarcza energię wykonując pracę. Dla ruchu liniowego praca = siła * droga (i dlatego ta droga się pojawiła w rozważaniach), dla ruchu obrotowego - moment napędowy * kąt obrotu. Ta praca pokonuje opory toczenia oraz opory wywoływane przez oddziaływanie magnetyczne wirnika i stojana w momencie produkcji energii elektrycznej.
Energia kinetyczna wirnika się nie zmienia w tym czasie, bo obroty są stałe i nie ma ona wpływu na produkcję energii elektrycznej.

Mlody_Zdolny napisał:

Czy energia ta wędruje jakimiś niepoznanymi jeszcze przez naukę czakramami?

To właściwie jest sarkazm pod moim adresem i chyba nie mieści się w regulaminie forum.

Jack80dev napisał:

Nie robię PM, bo magnesy tracą powoli swoją siłę => nie będą działać wiecznie.

Nie robisz PM, bo zorientowałeś się, że nie da się tego zrobić nie dlatego, że magnesy ''nie będą działać wiecznie''. Gdyby to był jedyny problem, to urządzenie takie działałoby jakiś czas, a to, co próbowałeś zrobić, nie będzie działało nawet minuty, a przecież magnesy przez minutę się nie rozmagnesują.

Uzyskałem odp. na postawione pytanie => dziękuję, zamykam temat.

SlawekKedra napisał:

Nie robisz PM, bo zorientowałeś się, że nie da się tego zrobić nie dlatego, że magnesy ''nie będą działać wiecznie''. Gdyby to był jedyny problem, to urządzenie takie działałoby jakiś czas, a to, co próbowałeś zrobić, nie będzie działało nawet minuty (...)

Kolejna osoba pisze, jakby widziała moje rozwiązanie.. choć nie widziała i nie wie, na czym ono polega
Proszę nie odnosić się do mojego prototypu SM w każdym moim wątku. Są już min. 3 wątki, gdzie można to zrobić, więc nie zaśmiecajmy innych.