Лекции 6 семестр
Раздел 3. Электрические машины.
Тема 3.1. Общие сведения об электрических машинах.
Лекции 1-2
1) Основные определения и сведения об электрических машинах.
Электрическая машина- это устройство, предназначенное для взаимного преобразования механической и электрической энергий.
Электрические машины широко применяют на электрических станциях, в промышленности, на транспорте, в авиации, в системах автоматического регулирования и управления, в быту. Наиболее широкое применение нашли трехфазные синхронные и асинхронные машины, а также коллекторные машины переменного тока, которые допускают экономичное регулирование частоты вращения в широких пределах.
Электрические машины преобразуют механическую энергию в электрическую и наоборот.
Электрическая машина, преобразующая механическую энергию в электрическую энергию, называется электрическим генератором.
Электрическая машина, преобразующая электрическую энергию в механическую энергию, называется электрическим двигателем.
Электрическая машина имеет две основные части — вращающуюся, называемую ротором, и неподвижную, называемую статором (рис. 1).
Рис. 1. Обычная конструктивная схема электрической машины,
1 — статор; 2 — ротор; 3 — подшипники.
Принцип действия электрической машины.
Принцип
действия электрической машины основан
на физических законах электромагнитной
индукции и электромагнитных сил. Есть
два полюса электромагнита, создающего
магнитное поле. В магнитном поле между
полюсами помещен проводник. Если этот
проводник передвигать с силой F1,
то в нем согласно закону электромагнитной
индукции возникнет э.д.сE.
Если концы проводника замкнуты на внешнее сопротивление, то по нему пойдет ток.
В результате взаимодействия тока i в проводнике и поля возникнет электромагнитная сила Fэ. Получается, что дан. ЭМ будет являться генератором.
Та же элементарная машина может работать двигателем, т. е. преобразовывать электрическую энергию в механическую. Подведем к проводнику напряжение u , чтобы появился ток i в проводнике. При этом возникнет электромагнитная сила, которая заставит проводник передвигаться.
Если вращать вал электрической машины, то на зажимах ее электрической обмотки создается разность электрических потенциалов, а при подключенном электроприемнике возникает электрический ток. Таким образом эта машина преобразует механическую энергию в электрическую, т.е. является генератором электроэнергии. С другой стороны, если электрическую обмотку этой машины подключить к источнику электроэнергии, то в результате происходящих в ней процессов создается электромагнитный вращающий момент, под действием которого вал машины вращается и вращает приводной механизм.
Основные принципы ЭМ:
1. Электрическая машина обратима, т. е. может работать и генератором и двигателем.
2. Наличие магнитного поля и проводников, по которым проходит ток, является необходимым условием для работы любой электрической машины. Для усиления магнитного поля применяются ферромагнитные материалы в виде сталей.
2) Классификация электрических машин.
1. По роду тока - в зависимости от того, какой ток они генерируют или потребляют:
постоянного тока, переменного тока, однофазные, многофазные (чаще всего трехфазные).
2. По назначению (двигатели, генераторы, преобразователи частоты, датчики и т.д.).
3. По соотношению скорости вращения ротора и магнитного поля статора (асинхронные и синхронные)
В тех и других машинах при их работе возникает вращающееся магнитное поле. Ротор синхронной машины вращается со скоростью, равной скорости вращения магнитного поля. Скорость вращения ротора асинхронной машины отличается от скорости вращения поля.
4. По конструктивному исполнению:
а) по способу крепления (на лапах, фланцах, выносных подшипниковых стойках);
б) по способу защиты от окружающей среды (открытые, защищенные, закрытые, взрывобезопасны и т.д.);
в) по способу охлаждения (естественное, принудительное, воздушное, водородное).