Електричні кола
1. Електр́ична маш́ина — електромеханічний пристрій для перетворення механічної енергії на електричну чи електричної на механічну, або електричної енергії одного роду чи з одними параметрами на електричну енергію іншого роду або з іншими параметрами.
Класифікація Електричні машини класифікують за різними ознаками, серед яких найпоширеніші такі:
За видом енергії поля Енергія перетворюється в полі між нерухомою (статор) і рухомою (ротор) частинами електричної машини. Розрізняють індуктивні, ємнісні таіндуктивно-ємнісні машини. У перших використовують магнітне поле, у других - електричне, у третіх- обидва види.
За родом струму Електричні машини поділяють на машини постійного та змінного струму. Останні , як правило, мають кращі масогабаритні показники, вищу надійність, більш технологічні та дашевші, але їх регулювання складніше.
Електричні машини змінного струму поділяють на синхронні, асинхронні і колекторні. Ротор синхронних електричних машин обертається з тією самою швидкістю, що й магнітне поле машини. Частота обертання ротора асинхронних машин відрізняється від частоти поля. У колекторних машинах поле пульсує і зазвичай непорушне, тому їх іноді відносять до асинхронних.
За перетворенням енергії (призначенням) Електрична машина, що перетворює механічну енергію на електричну, називають генератором, електричну на механічну - двигуном, а електричну енергію одних параметрів на електричну інших параметрів — трансформатором.
Крім того, є безліч електричних спеціального призначення: компенсатори — синхронні електричні машини для генерування реактивної потужності, фазо- та індукційні регулятори — асинхронні машини для регулювання фази й амплітуди змінної напруги, перетворювачі частоти тощо.
За потужністю машини умовно поділяються на:
дуже малої потужності (мікромашини) — до 0,5 кВт;
малої потужності — 0,5-10 кВт;
середньої потужності — 10-200 кВт;
великої потужності — понад 200 кВт;
машини граничних потужностей — сотні тисяч кіловат і більше.
За значенням напруги Низьковольтні електричні машини — значення робочої напруги не перевищує 1 кВ. Випробувана напруга, наприклад, ізоляції на пробій може перевищувати 1 кВ. Високовольтні машини мають робочу напругу, принаймні однієї обмотки, понад 1000 В.
За видом руху та кількістю координат Більшість електричних машин (крім трансформаторів) виконують один вид руху — обертальний, за однією координатою, тобто є одновимірними. Машини, призначені для поступального переміщення ротора називаються лінійними. Як обертові так і лінійні електричні машини можуть мати число координат більше за одиницю — теоретично до шести при сполученні обертального та поступального рухів. З багатовимірних електричних машин знаходить застосування двовимірні, що, зокрема, поєднують обертальний рух з поступальним.
За числом фаз Розрізняють одно-, дво-, три-, і багатофазні електричні машини. Практично число фаз не перевищує шести і лише в деяких випадках сягає дванадцяти. Машини постійного струмузазвичай належать до однофазних машин.
Крім зазначених класифікацій розрізняють й інші — за ступенем захисту від навколишнього середовища, за способом монтажу тощо.
Електричні машини призначені для перетворення енергії. Механічну енергію на електричну перетворюють за допомогою електричних генераторів. Електричну ж енергію на механічну— за допомогою електричних двигунів. Машини для перетворення змінного струму на постійний і навпаки, а також частоти або кількості фаз змінного струму називають електромашинними перетворювачами.
Принцип дії, будова і робота різних електричних машин ґрунтуються на використанні деяких фізичних явищ. Найважливіші з них — електромагнітна індукція і взаємодія магнітних (електромагнітних) полів. В провіднику під час руху його в магнітному полі виникає електрорушійна сила (ЕРС). її називають ЕРС електромагнітної індукції, або просто ЕРС індукції, а напрям цієї ЕРС визначають, як відомо з курсу фізики, користуючись правилом правої руки: долоню правої руки розміщують так, щоб лінії магнітної індукції входили в неї, а відігнутий під прямим кутом великий палець збігався з напрямом руху провідника, тоді витягнуті чотири пальці руки показують напрям ЕРС індукції.
Для функціювання ЕМ необхідно:
створити магнітне поле, в якому накопичується енергія для подальшого її перетворення
2. Електрична машина має властивість оборотності, тобто здатністю працювати в режимі генератора електричного струму, якщо привести її в рух яким-небудь первинним двигуном, і, навпаки, у режимі електродвигуна, якщо підвести до неї електрична напруга. Електрична машина, що працює як двигун, перетворить подводимую до неї електричну енергію в механічну, використовувану для приведення в дію різних механізмів і верстатів. Ця ж машина може виробляти електричну енергію, якщо буде наведена в дію двигуном внутрішнього згоряння або паровою турбіною й порушена від стороннього джерела електроенергії, тобто буде працювати в режимі генератора. Однак кожна електрична машина, що випускається машинобудівним заводом, звичайно призначена для одного певного режиму роботи — як генератор або електродвигуна.
3. Для ЕМ ккд має дуже велике значення. І він тим більший чим більше потужність машин.
Втрати потужності P1 = P2 + ΔP
η = P2/ P1 = P1 – ΔP/ P1= 1 - ΔP/ P1
Наявніст потужності втрат свідчить про те, що температури машини буде підвищуватись до первної граничної величини. Підвищення температури впливає на ізоляцію струмопровідних частин машини. Машина потребує охолодження. Якщо вірно вибрано систему охолодження дозволяється збільшити потужність у декілька разів.
4. Трансформатор – це електромагнітний апарат, що перетворює електричну енегрію змінного струму з одними параметрами на електричну енергію з іншими параметрами
Трансформатор має магнітопровід (осердя) і обмотки.
Робота трансформатора заснована на двох базових принципах:
Змінюється в часі електричний струм створює змінюється в часі магнітне поле ( електромагнетизм)
Зміна магнітного потоку, що проходить через обмотку, створює ЕРС в цій обмотці ( електромагнітна індукція)
На одну з обмоток, звану первинної обмоткою, подається напруга від зовнішнього джерела. Протікає по первинній обмотці змінний струм створює змінний магнітний потік в магнітопроводі. В результаті електромагнітної індукції, змінний магнітний потік в магнітопроводі створює у всіх обмотках, в тому числі і в первинної, ЕРС індукції, пропорційну першої похідної магнітного потоку, при синусоїдальному струмі зрушеної на 90 у зворотний бік по відношенню до магнітного потоку.
В деяких трансформаторах, що працюють на високих або надвисоких частотах, магнітопровід може бути відсутнім.