1. Электрические машины. Общие понятия и определения. Сферы применения. Соотношение двигателей в мире.

Электрическая машина — это электромеханическое устройство, служащее для взаимного преобразования механической и электрической энергий.

Если проводник перемещать в магнитном поле, так чтобы он пересекал магнитные силовые линии, то в этом проводнике будет наводится электродвижущая сила (ЭДС). Любая электрическая машина состоит из неподвижной части и подвижной (вращающейся). Одна из этих частей создает магнитное поле, а другая — несет на себе рабочую обмотку, представляющую собой систему проводников. Если к электрической машине подвести механическую энергию, т. е. вращать ее подвижную часть, то в соответствии с законом электромагнитной индукции в ее рабочей обмотке будет индуцироваться ЭДС. Если же к выводам этой обмотки подключить какой- либо потребитель электрической энергии, то в цепи возникнет электрический ток. В результате механическая энергия вращения будет преобразовываться в электрическую энергию. Электрические машины, осуществляющие такое преобразование называются электрическими генераторами. Электрические генераторы составляют основу электроэнергетики: их применяют на электростанциях, где они преобразуют механическую энергию турбин в электрическую энергию. Закон электромагнитной силы состоит в том, что если в магнитное поле перпендикулярно магнитным силовым линиям поместить проводник и пропустить по нему электрический ток, то в результате взаимодействия тока с магнитным полем на проводник будет действовать механическая сила. Под действием этих сил подвижная часть электрической машины начнет вращаться. При этом электрическая энергия будет преобразовываться в механическую энергию. Электрические машины, осуществляющие такие преобразования, называются электрическими двигателями. Электродвигатели широко используются в электроприводе станков, подъемных кранов, транспорта, бытовых приборов и т. д. Электрические машины обладают свойством обратимости, т. е. любая электрическая машина может работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Все зависит от вида подводимой к машине энергии. Однако обычно каждая электрическая машина имеет конкретное назначение: либо она генератор, либо двигатель. Якоби, в 1834 г. создал конструкцию электрической машины, явившуюся прототипом современного электродвигателя. Широкому применению электрических машин в промышленном электроприводе способствовало изобретение русским инженером 89 г. трехфазного асинхронного двигателя, отличавшегося от применявшихся в то время электродвигателей простотой конструкции и высокой надежностью.

2. Электрические машины постоянного тока. Генераторы.

Любая электрическая машина обладает свойством обратимости, т.е. может работать в режиме генератора или двигателя. Если к зажимам приведенного во вращение якоря генератора присоединить сопротивление нагрузки, то под действием ЭДС якорной обмотки в цепи возникает ток где U - напряжение на зажимах генератора; Rя - сопротивление обмотки якоря.

- называется основным уравнением генератора. С появлением тока в проводниках обмотки возникнут электромагнитные силы

Магнитное поле генератора с независимым возбуждением создается током, подаваемым от постороннего источника энергии в обмотку возбуждения полюсов.

Схема генератора с независимым возбуждением показана на рис. 11.6.

Зависимость ЭДС генератора от тока возбуждения называется характеристикой холостого хода E = Uхх = f (Iв). Характеристику холостого хода получают при разомкнутой внешней цепи (Iя) и при постоянной частоте вращения (n2 = const) Характеристика холостого хода генератора показана на рис. 11.8. Из-за остаточного магнитного потока ЭДС генератора не равна нулю при токе возбуждения, равном нулю. При увеличении тока возбуждения ЭДС генератора сначала возрастает пропорционально. Соответствующая часть характеристики холостого хода будет прямолинейна. Но при дальнейшем увеличении тока возбуждения происходит магнитное насыщение машины, отчего кривая будет иметь изгиб. При последующем возрастании тока возбуждения ЭДС генератора почти не меняется. Если уменьшать ток возбуждения, кривая размагничивания не совпадает с кривой намагничивания из-за явления гистерезиса. Зависимость напряжения на внешних зажимах машины от величины тока нагрузки U = f (I) при токе возбуждения Iв = const называют внешней характеристикой генератора.

- Внешняя характеристика генератора

С ростом тока нагрузки напряжение на зажимах генератора уменьшается из-за увеличения падения напряжения в якорной обмотке.