Литература

1. Морозов А.Г. Электротехника, электроника и импульсная техника: Учеб. Пособие для инженерно-эконом. спец. вузов. – М.: Высш. Шк., 1987. -448с.

2. Электротехника и электроника: Учебник для сред. проф. образования/Б.И. Петленко, Ю.М. Иньков, А.В. Крашенинников и др.; Под ред. Б.И. Петленко. – М.; Издательский центр «Академия», 2003. – 320 с.

3. Яновский В.П. Учебное пособие по дисциплине «Электроника» для студентов специальности «Информационные системы и технологии (в экологии)» /В. П. Яновский. – Минск: МГЭУ им. А. Д. Сахарова, 2008. – 126 c.

Ямный В.Е. Основы автоматизации физического эксперимента: Курс лекций/ В.Е.Ямный, В.П.Яновский. – Мн.:БГУ, 2004. – 283 с.

Яновский В.П. Сборник задач и упражнений по дисциплине «Автоматизация эксперимента» /В. П. Яновский. – Минск: МГЭУ им. А. Д. Сахарова, 2010. – 93 c

Яновский В.П. Средства разработки аппаратного и программного обеспечения современных электронных систем.

Яновский В.П. Методические указания по дисциплине «Электротехника и промышленная электроника».

8.1.4.1. Получение вращающегося магнитного поля. 6

8.1.4.2. Принцип действия и устройство асинхронного двигателя. 11

8.1.4.3. Принцип действия и устройство синхронных машин. 12

8. Электрические машины

8.1. Общая теория электрических машин

8.1.1. Назначение и классификация электрических машин

Электрическая машина (ЭМ) предназначена для преобразования:

• механической энергии в электрическую (генераторы);

• электрической в механическую (электрические двигатели);

• одной формы электрической энергии в другую, отличающуюся по напряжению, току или частоте (например, постоянного напряжения в переменное).

Кроме того, ЭМ широко используются в качестве датчиков угла, перемещения и скорости, для выполнения математических операций и усиления мощности электрических сигналов, а также для повышения коэффициента мощности электрических установок.

Помимо деления по назначению электрические машины классифицируются по принципу действия на коллекторные и бесколлекторные (рис. 10.1), отличающиеся друг от друга принципом действия и конструкцией.

Коллекторные машины применяются, главным образом, для работы на постоянном токе. Лишь коллекторные машины обычно небольшой мощности выполняют универсальными, работающими на постоянном и переменном токе.

Бесколлекторные машины делятся на асинхронные и синхронные (многофазные и однофазные).

8.1.2. Преобразование энергии в электрических машинах

При работе электрической машины в режиме генератора механическая энергия преобразуется в электрическую. Это происходит в соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея:

Индуцированная э. д. с. е прямо пропорциональна индукции магнитного поля В, длине проводника l и скорости его перемещения V в направлении, перпендикулярном силовым линиям поля, E = BlV (10.1)

Д ля определения направления э.д.с следует воспользоваться правилом правой руки (рис. 2.6).

Закон Ампера

на проводник с током I, помещенный в магнитное поле, действует сила направление которой определяется правилом левой руки (рис. 3).

П од действием этой силы проводник начнет передвигаться в магнитном поле со скоростью V. При этом в проводнике индуцируется ЭДС, противоположная по направлению приложенному напряжению U. Таким образом, напряжение уравновешивается электродвижущей силой Е, наведенной в этом проводнике, и падением напряжения в электрической цепи:

Необходимым условием работы электрической машины является наличие проводников и магнитного поля, имеющих возможность перемещаться друг относительно друга, т.е. электромагнитный механизм электрической машины должен содержать часть, создающую магнитное поле, и часть, представляющую собой в общем случае совокупность проводников, пересекающих линии магнитного поля.

В электрических машинах магнитное поле чаще всего оно создается электромагнитным путем с помощью стального сердечника с намотанной на него катушкой, по которой течет электрический ток. Это позволяет создавать поля большой интенсивности, регулировать их и таким образом воздействовать на рабочие характеристики машины

Наведение ЭДС осуществляется разными путями.

• В машинах постоянного тока поле неподвижно, а проводники вращаются;

• В синхронных машинах поле вращается, а проводники неподвижны;

• В асинхронных машинах вращается и поле, и проводники подвижной части, причем их вращение возможно либо в одну сторону, либо в разные.

Неподвижная часть ЭМ называется статором, а подвижная (вращающаяся) - ротором.

Подводимая к электрической машине за время dt энергия P₁dt преобразуется в ней в энергию P₂dt, причем Р₂ < Р₁, так как при работе машины имеются потери, связанные с процессом преобразования в ней энергии. Потери энергии, равные (Р₁ - P2)dt, полезно не используются и рассеиваются в виде теплоты, нагревая отдельные части машины.

Потери при работе электрической машины в основном складываются:

• из электрических потерь, обусловленных нагревом проводников обмоток и других проводящих контуров при протекании по ним тока (их еще называют потерями в меди);

• магнитных потерь от гистерезиса и вихревых токов в перемаг-ничиваемых ферромагнитных частях машины (потери в стали);

• механических потерь на трение вращающихся частей в подшипниках и о воздух (зависят от скорости ротора).

Отношение называется коэффициентом полезного действия электрической машины. Электрические машины малой и средней мощности имеют КПД, равный 0,8...0,9, доходящий в машинах большой мощности (тысячи киловатт) до 0,97...0,99.