Самостійна робота

Самостійна робота. Спеціальні електричні машини

Принципи роботи та застосування синхронних електричних машин:

- Розгляньте основні принципи роботи синхронних машин та їх використання

упромисловості.

Синхронні машини є одними з найважливіших типів електричних машин і використовуються у різних промислових застосуваннях, таких як електростанції, приводи, синхронні генератори тощо. Основні принципи їх роботи і їх використання в промисловості можна розглянути наступним чином:

1.Принцип роботи синхронних машин:

-Електромагнітний принцип: Синхронна машина працює на основі взаємодії магнітного поля статора і ротора. У статорі та роторі розташовані витки, через які проходить струм, що створює магнітне поле. Взаємодія цих полів забезпечує обертання ротора машини.

-Синхроність: Синхронна машина має рухатися зі сталою швидкістю, яка синхронізована з частотою струму в мережі, до якої підключена машина. Це досягається завдяки ротору, який має постійні магніти або витки, що створюють магнітне поле.

2.Використання у промисловості:

-Електростанції: Синхронні генератори використовуються для виробництва електроенергії на електростанціях. Вони можуть працювати як основні джерела електропостачання або в якості допоміжних у системах резервного живлення.

-Приводи: Синхронні машини використовуються в приводах для приведення в рух обладнання зі сталим кутом зміщення, такого як конвеєри, насоси, вентилятори тощо. Їх висока ефективність і точність управління робить їх популярними в промислових застосуваннях.

-Системи управління потужністю: Синхронні машини також використовуються в системах управління потужністю, де потрібна точна реакція на зміни в навантаженні або у мережі. Вони можуть бути використані у якості компенсаторів реактивної потужності або в системах передачі електроенергії.

3.Переваги синхронних машин:

-Висока ефективність.

-Точність управління швидкістю і потужністю.

-Стабільна робота при зміні навантаження.

-Можливість використання для генерації та приймання електроенергії.

4.Недоліки синхронних машин:

-Складність у пуску.

-Високі вимоги до системи керування.

-Великі габарити та вага порівняно з іншими типами машин.

У цілому, синхронні машини є важливим компонентом промислових систем, де потрібна точна реакція на зміни в потужності та швидкості, а також де важлива стабільність роботи.

2.Ємнісні електричні машини:

-Дослідіть конструкцію та принцип дії ємнісних електричних машин.

Ємнісні електричні машини є одним із типів електричних машин, що використовуються для різноманітних застосувань, включаючи роботу в якості конденсаторів у системах з великою потужністю. Основний принцип їх дії полягає в зберіганні електричної енергії у вигляді електричного поля між двома або більше провідними елементами, які є електрично ізольованими один від одного.

Основним елементом ємнісної електричної машини є конденсатор, який складається з двох провідних пластин, розділених діелектриком. Пластини можуть мати різну форму та розміри, залежно від конкретного застосування. Коли між пластинами конденсатора подається напруга, вони зберігають заряд, що створює електричне поле в діелектрику між ними.

Принцип роботи ємнісних електричних машин полягає в зміні розміщення пластин конденсатора або зміні ємності діелектрика для створення змінного електричного поля. Це може бути досягнуто шляхом зміни розміщення пластин, зміни ємності діелектрика або зміни інших параметрів системи. Коли електричне поле між пластинами змінюється, це призводить до появи

електричних сил і токів у системі, що можуть бути використані для виконання корисної роботи.

У цілому, ємнісні електричні машини можуть використовуватися для різноманітних застосувань, таких як комутація електричних сигналів, створення змінного електричного поля, акумулювання електричної енергії та інші. Вони широко використовуються в електроніці, електротехніці та інших галузях техніки.

3.Постійні магніти та їх вплив на роботу електричних машин:

-Вивчіть основні характеристики постійних магнітів та їх застосування у створенні різних типів електричних машин.

Постійні магніти є важливим компонентом у багатьох типах електричних машин. Основні характеристики постійних магнітів включають:

1.Магнітна сила: Це міра магнітного поля, яке може створювати постійний магніт. Виражається в магнітних одиницях (Tesla або Gauss).

2.Коерцитивна сила: Це міра відновлюваної магнітної індукції, необхідна для зміни напрямку намагнічування. Висока коерцитивна сила означає, що магніт зберігає магнітну індукцію під час роботи при високих температурах або в умовах високих магнітних полів.

3.Магнітна індукція: Це магнітне поле, яке створює постійний магніт. Виражається в Tesla або Gauss.

4.Температурна стабільність: Це властивість магнітів, яка показує їхню стабільність при зміні температури. Деякі магніти можуть втрачати свої властивості при високих температурах.

5.Магнітна в'язкість: Це властивість магнітного матеріалу, яка визначає його здатність утримувати магнітні властивості після видалення зовнішнього магнітного поля.

Щодо застосування у створенні різних типів електричних машин, постійні магніти зазвичай використовуються у таких машинах як:

1.Постійні магнітні мотори: Ці мотори використовують постійні магніти для створення постійного магнітного поля у статорі або роторі.

2.Синхронні машини: Вони використовують постійні магніти для створення поля, яке синхронізується з частотою живлення.

3.Динамо-машини: Такі машини використовуються для перетворення механічної енергії в електричну і навпаки. Постійні магніти можуть бути використані для створення магнітного поля, необхідного для генерування електричного струму.

4.Безщіткові мотори: Вони використовуються в різних промислових застосуваннях, а також у вітряних та гідроелектростанціях. Постійні магніти допомагають у створенні постійного магнітного поля, необхідного для роботи мотора.

У всіх цих застосуваннях постійні магніти дозволяють забезпечити ефективну та надійну роботу електричних машин.

4.Колекторні машини змінного струму:

-Розгляньте принцип роботи та конструкцію колекторних машин змінного струму.

Колекторні машини змінного струму є одним з типів електричних машин, які використовуються для перетворення електричної енергії на механічну роботу (тобто для виконання роботи). Основна конструкція і принцип роботи колекторних машин змінного струму подібні до колекторних машин постійного струму, але вони призначені для роботи при змінному напрузі та струмі.

Основні компоненти конструкції колекторної машини змінного струму включають:

1.Статор: Це неподвижна частина машини, яка складається з магнітних полюсів і обмоток, що генерують магнітне поле.

2.Ротор: Це обертова частина машини, яка містить обмотки і з'єднана з колектором.

3.Колектор: Це пристрій, який забезпечує з'єднання між обмотками ротора та зовнішнім електричним джерелом. Колектор зазвичай складається з великої кількості відокремлених мідних сегментів, які з'єднані з обмотками ротора.

4.Щітки: Це елементи, які прилягають до колектора і передають електричний струм з джерела живлення на обмотки ротора. Щітки виготовлені з провідних матеріалів, таких як вугілля або графіт.

Принцип роботи колекторної машини змінного струму полягає в наступному:

1.Створення магнітного поля: При подачі змінного струму на обмотки статора утворюється змінне магнітне поле.

2.Індукція струму в роторі: Змінне магнітне поле, що утворюється у статорі, індукує струм у обмотках ротора, зумовлюючи виникнення обертальних моментів.

3.Передача струму через колектор і щітки: Сегменти колектора обертаються разом з ротором, і щітки, які прилягають до колектора, передають електричний струм з джерела живлення на обмотки ротора. Цей струм в свою чергу створює магнітне поле, що взаємодіє з магнітним полем статора, забезпечуючи подальше обертання ротора.

4.Генерація механічної роботи: У результаті взаємодії магнітних полів у статорі та роторі відбувається обертання ротора, що перетворює електричну енергію на механічну роботу.

Ці принципи становлять основу роботи колекторних машин змінного струму і дозволяють їм виконувати різноманітні функції у системах електроприводу та інших промислових застосуваннях.

5.Асинхронні електричні машини з різними типами роторів:

-Поглиблено дослідіть принцип роботи асинхронних електричних машин з нерухомим, масивним та порожнім роторами.

Принцип роботи асинхронних електричних машин залежить від типу ротора, що використовується. Асинхронні машини також відомі як індукційні машини, і вони можуть мати різні конструкції роторів, включаючи нерухомий (також відомий як скедений), масивний та порожній ротори. Давайте розглянемо кожен тип ротора окремо.

1.Нерухомий (скедений) ротор:

Уцьому типі асинхронних машин ротор складається з провідних пластин, які розташовані навколо статора. Статор має змінні струми, які генерують магнітне поле, яке змінюється з часом. Це змінне магнітне поле проникає в ротор і викликає індукційні струми у провідних пластинах ротора. Ці індукційні струми створюють власне магнітне поле, яке взаємодіє зі статорним полем і створює обертальний момент, який викручує ротор. Таким чином, ротор починає обертатися.

2.Масивний ротор:

В асинхронних машинах з масивним ротором, провідні бруски вмонтовані прямо в ротор. Принцип роботи є аналогічним до роботи ротора у машині з нерухомим ротором, оскільки обидва типи використовують індукційні струми для створення магнітного поля, яке викликає обертальний момент.

3.Порожній ротор:

Умашинах з порожнім ротором, провідний матеріал розташований на зовнішній оболонці машини, утворюючи циліндричну оболонку, що обертається. Принцип роботи схожий на роботу машин з нерухомим та масивним роторами, але у цьому випадку машина може мати більшу потужність, оскільки ротор може обертатися вільно, не обмежуючись масою провідних брусків.

У всіх цих випадках основний принцип полягає в створенні магнітного поля, що змінюється з часом у статорі, яке індукує індукційні струми у роторі, що в свою чергу створює обертальний момент і приводить до обертання ротора.

Роботу виконав студент 4 курсу ЕЕЕ-20001б Ткаченко Денис