1. Роль и значение электрических машин в современной технике и энергетике. Краткий очерк развития электрических машин и трансформаторов. Значение электрической энергии в хозяйстве и в быту непрерывно возрастает. Электрификация промышленности, транспорта, народного хозяйства и быта населения обусловливает необходимость применения разнообразного электрического оборудования. Одним из основных видов этого оборудования являются электрические машины, которые служат для преобразования механической энергии в электрическую и обратно – электрической энергии в механическую, а также для преобразования одного рода электрической энергии в другой. Преобразование механической энергии в электрическую осуществляется с помощью электрических машин, называемых электрическими генераторами. Генераторы приводятся во вращение с помощью паровых, гидравлических и газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания и других первичных двигателей. На современных электростанциях обычно вырабатывается переменный ток, и для передачи его к потребителям через линии электропередачи и электрические сети необходимо изменять напряжение тока. Такое изменение, или трансформация, переменного тока осуществляется с помощью преобразователей, которые называются трансформаторами. Они представляют собой статические электромагнитные аппараты, не имеющие вращающихся частей. Однако в принципе их действия и устройства есть много общего с вращающимися электрическими машинами, и поэтому их также относят к электрическим машинам в широком смысле этого слова.

Краткий очерк. В 1831 году был открыт Фарадеем закон электромагнитной индукции: ; . В 1832 году Ленцем был открыт закон обратимости электрических машин. В 1881 году русский ученый Добровольский создал первый трехфазный асинхронный двигатель. 1901 г – открытие электротехнической стали.

2. Правило правой руки. Направление ЭДС проводника, находящегося в переменном магнитном поле, можно определить по правилу правой руки. Ладонь правой руки располагают таким образом, чтобы силовые линии входили в ладонь, а большой палец показывал направление движение проводника относительно магнитного поля, тогда 4 пальца покажут направление ЭДС.

3. Правило левой руки. Направление силы, действующей на проводник с током, находящийся в магнитном поле, можно определить по правилу левой руки. Ладонь левой руки располагают таким образом, чтобы 4 пальца показывали направление тока, а силовые линии входили в ладонь, тогда большой палец покажет направление силы, действующей на проводник с током.

4. Закон электромагнитной индукции. В 1831 году был открыт Фарадеем закон электромагнитной индукции, который гласит: если внешней силой F воздействовать на помещенный в магнитное поле проводник и перемещать его, то в проводнике будет наводиться ЭДС. ;

5. Правило буравчика. Правило буравчика определяет направление поля, которое создает вокруг себя проводник с током и наоборот.

6. Эдс, индуктируемая в обмотках машин переменного тока (формула эдс).

действие всех многофазных машин пременного тока основано на принципе вращающегося магнитного поля, след-но теория всех машин переменного тока явл. общей. Действие ЭМ основано на явлении электромагн. индукции, кот. гласит, что при любом изменении магнитного потока в проводнике индуцируется Э.Д.С., причем каким образом происходит изменение не имеет значения. При конструир-ии машин перемен. тока стремятся к тому, чтобы индуктир. в оббмотках эдс. были синусоидальными. если эдс индуктир. вращ. магн. полем , то для этого необходимо, чтобы распределение магн. индукции вдоль возд. зазора было тоже синусоидальным.Получение вполне синусоидального распределения магн. поля практически невозможно, однако для приближения к этой цели примен. различные меры конструктивного хар-ра. Эдс проводника Вращающ. со скоростью синусоидальное магн. поле индукт. в каждом проводнике витка эдс , амплитуда кот. и действующее значение

Где - расчетная акт. длина машины, =Вт1- амплитуда индукции осн. гармоники поля в зазоре. ЭДС витка катушки Эдс двух ативных сторон витка Е’пр и Е”пр имеют одинаковую величину, но сдвинуты по фазе на угол ,т.к. активные проводники витка сдвинуты в магн. поле на такой угол. эдс витка равна геометрич. разности эдс проводников: Eв= Е’пр- Е”пр, т.е -коэф-тн корочения шагаобмотки.

ЭДС катушечной группы. Обычно для получения достаточ­ного количества проводников и витков в фазе и сохранения в то же время приемлемых размеров пазов количество пазов в машине делают больше. При этом ряд (q) катушек, имеющих по одинаковому количеству витков wK и лежащих в соседних пазах, соединяют после­довательно. Такую группу катушек, принад­лежащих одной фазе, называют катушечной группой.

э. д. с. соседних катушек группы сдвинуты на угол y = 2np/Z соответственно сдвигу катушек от­носительно друг друга в магнит­ном поле. При этом вся группа из q катушек занимает по окружности якоря угол (элек­трический)a = qy =2прq/Z называемый углом фазной зоны.

Э. д. с. катушечной группы Eq равна геометрической сумме э. д. с. отдельных катушек группы и меньше арифметической суммы э. д. с. этих катушек qEK. Отношение Kp=Eq/qEk.

называется коэффициентом распределения об­мотки и характеризует уменьшение э. д. с. катушечной группы вследствие распределения ее витков qwK в q отдельных пазах. Т. о.Eq = qEKkp.

вокруг фигуры рис. 20-8 обр. векторами Eк можно описать окр. радиусом R. Тогда Eq=2Rsin a/2, Ek=2Rsin y/2=2Rsin a/2q.

Кр=sin a/2 / qsin a/2q. где Коб- оботочный коэф-нт, учитывает укорчение шага и распределение обмотки.

7 . Трансформаторы. Назначение и роль в энергетике. Устройство и принцип действия. Уравнение ЭДС. Это электрическая машина, которая предназначена для преобразования электрической энергии с одним соотношением тока и напряжения с другим соотношением той же мощности. Состоит из магнитопровода и 2-х обмоток (простой случай) первичной и вторичной. Магнитопровод набирается из листов электротехнической стали толщиной 0,35-0,5 мм, которые изолируются между собой для уменьшения потерь на вихревые токи. На первичную обмотку подается синусоидальное напряжение U₁. По обмотке протекает ток i₁. МДС F₁ создает магнитный поток Ф₁. В первичной и вторичной обмотках индуктируется ЭДС и во вторичной обмотке будет протекать ток i₂, а МДС F₂ будет создавать свой магнитный поток Ф₂, который по закону Ленца направлен встречно Ф₁ и тогда в магнитопроводе протекает . Ф_m индуктирует ЭДС первичной и вторичной обмотках е₁ и е₂, величины которых отличаются только числом витков. Кроме этого, МДС F₁ создает поток рассеяния F_σ1, а МДС F₂ – F_σ2. Эти потоки называются потоками рассеяния, они намного меньше потока по магнитопроводу. Потоки рассеяния создают свои ЭДС е_σ1 и е_σ2.

Формула ЭДС.

рисунок