Общие сведения об электрических машинах

Отличительной особенностью машины является наличие вращательного движения. Имеются также линейные электродвигатели, у которых подвижная часть совершает поступательные движения, но такие двигатели имеют малое распространение за счет плохих технико-экономических характеристик. По функциональному назначению электрические машины делятся на два основных типа.

1. Генератор. Преобразует механическую энергию в электрическую. Генераторы обычно устанавливаются на электростанциях и служат для выработки электроэнергии. Широко используются генераторы в различных транспортных устройствах (автомобили, самолеты). В промышленности могут использоваться генераторы постоянного тока, в этом случае они приводятся в движение электродвигателями переменного тока.

2. Двигатель. Электродвигатель преобразует электрическую энергию в механическую. Двигатели используются на промышленных предприятиях для приведения в движение различных механизмов. Около 70% всей вырабатываемой электроэнергии преобразуется в механическую.

Электрические машины обратимы, т.е. одна и та же машина может работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Однако заводы выпускают машины для определенного функционального назначения. В этом случае лучше учитываются особенности работы.

Кроме этих двух основных типов машин применяются другие, например, преобразователи параметров электроэнергии, электромашинные усилители и т.п. Эти типы машин имеют ограниченное применение и вытесняются полупроводниковыми устройствами.

По роду тока машины делятся на машины переменного тока и машины постоянного тока. Эти машины отличаются между собой по устройству и характеристиками. Машины переменного тока выполняются как машины трехфазные, машины однофазные имеют более плохие технико-экономические характеристики.

Двигатели постоянного тока по своим технико-экономическим характеристикам уступают двигателям переменного тока, однако они превосходят двигатели переменного тока по своим регулировочным свойствам.

Машины переменного тока делятся на синхронные и асинхронные.

В машинах переменного тока используется вращающееся магнитное поле и если подвижная часть (ротор) вращается с той же скоростью, что и магнитное поле, то машина называется синхронной, если они не совпадают, то она называется асинхронной.

Асинхронные машины применяются в основном как электродвигатели, это самый дешевый и надежный электродвигатель.

Синхронные машины применяются и как генераторы и как двигатели. Как генераторы они используются для получения трехфазного тока. Синхронные двигатели имеют преимущество перед асинхронными при большой мощности (100-200 кВт).

Основным параметром электрической машины является мощность. Для двигателей в качестве номинальной указывают предельную, полезную, механическую мощность на валу с которой двигатель может работать без ограничения времени.

,

где ω – угловая скорость, рад/с;

n – частота вращения, об/мин;

M – момент, H·м.

В паспорте указывается номинальная частота вращения.

Для генератора в качестве номинальной принимается полезная электрическая мощность на выводах машины.

.

Работа электрических машин основана на использовании двух явлений связанных с магнитным полем:

· явление наведения ЭДС индукции при изменении магнитного поля. Не важно по какой причине изменяется магнитное поле, любое его изменение вызывает пояснение ЭДС индукции.

· возникновение механической силы при взаимодействии проводника с током и магнитного поля или при взаимодействии двух магнитов.

Оба этих явления тесно взаимосвязаны в электрических машинах и определяют ее работу.