Назначение и область применения электрических машин

Уровень развития цивилизации во многом определяется количеством энергии, используемой человеком. В настоящее время в наиболее развитых странах на одного человека приходится свыше 10 кВт энергии всех видов. Электрическая энергия среди них составляет наибольшую долю. Это обусловлено замечательными достоинствами электрической энергии перед другими видами энергий:

- она удобно передается на большие расстояния от мест производства к местам потребления;

- сравнительно просто и экономично преобразуется в другие виды энергии;

- легко управляется.

Потребность в электроэнергии непрерывно растет, особенно в настоящий период в связи с ростом автоматизации и созданием технологических процессов, непосредственно использующих электрическую энергию. Электрическая энергия вырабатывается на электрических станциях из энергии органического или ядерного топлива либо энергии движущейся воды и ветра. При помощи паровых, гидравлических или другого рода турбин эти виды энергии преобразуются в механическую энергию вращения, которая затем в электрической машине, называемой генератором, преобразуется в электрическую энергию.

При использовании электрической энергии часто требуется обратное преобразование ее в механическую (привод станков, механизмов, колес и т.п.). Такое преобразование также осуществляется при помощи электрических машин, называемых двигателями.

Передача электрической энергии от мест производства (электрические станции) к местам потребления (узлы нагрузки) осуществляется посредством электрических сетей, основным элементом которых является линия электропередачи (ЛЭП). Экономичность передачи электрической энергии тем выше, чем выше напряжение на линии. Генераторы и двигатели выполнять на большие напряжения нерационально. Обычный уровень напряжения мощных электрических машин составляет 10-20 кВ, а машины массового применения имеют напряжение 380 В, в то время как напряжение на линиях электропередачи достигает 1150 кВ. Поэтому между генераторами на электростанциях и потребителями в узлах нагрузки происходит дополнительное преобразование электрической энергии с целью повышения напряжения, а затем обратного его снижения. Такое преобразование осуществляется с помощью трансформаторов (Тр). В простейшем случае рассмотренный процесс преобразования энергии можно представить схемой, изображенной на рис. 1.1.

Наряду с большой энергетикой электрические машины получили широкое применение в системах автоматического управления и бытовой технике в качестве двигателей исполнительных механизмов либо различного рода электромеханических преобразователей и датчиков.

Во всех системах большой или малой мощности, где используются электрические машины, их рабочие свойства во многом определяют поведение и свойства этих систем. Поэтому знание основ теории электрических машин необходимо каждому специалисту, работающему в любой из сфер производства, распределения или потребления электрической энергии.

Данный курс лекций посвящается рассмотрению конструкции основных типов электрических машин, принципу их действия, анализу электромагнитных процессов, связанных с преобразованием энергии в электрической машине, расчету характеристик и режимов работы в различных условиях эксплуатации, а также методам испытаний и определения параметров электрических машин.