Вопрос 2. Устройство и принцип работы электрических машин переменного тока. Принцип обратимости электрических машин

Машины переменного тока могут быть как однофазными, так и многофазными. Наиболее широкое применение нашли трехфазные синхронные и асинхронные машины, а также коллекторные машины переменного тока, которые допускают экономичное регулирование частоты вращения в широких пределах. Принцип действия электрических машин основан на использовании законов электромагнитной индукции и электромагнитных сил. Если в магнитном поле полюсов постоянных магнитов или электромагнитов (рисунок) поместить проводник и под действием какой-либо силы F1 перемещать его перпендикулярно магнитным линиям, то в нем возникает ЭДС, равная:

Где В - магнитная индукция в месте, где находится проводник;

- активная длина проводника (та часть, которая находится в магнитном поле);

- скорость перемещения проводника в магнитном поле.

Рис. 2. Схема, поясняющая принцип действия электрической машины

Если этот проводник замкнуть на какой-либо приемник энергии, то в замкнутой цепи под действием ЭДС будет протекать ток, совпадающий по направлению с ЭДС в проводнике. В результате взаимодействия тока в проводнике с магнитным полем полюсов создается электромагнитная сила Fэ. Эта сила будет направлена навстречу силе, перемещающей проводник в магнитном поле. При равенстве сил F1 = Fэ проводник будет перемещаться с постоянной скоростью.

Следовательно, в такой простейшей электрической машине механическая энергия, затрачиваемая на перемещение проводника, преобразуется в энергию электрическую, отдаваемую сопротивлению внешнего приемника энергии, т. е. машина работает генератором.

Эта же простейшая электрическая машина может работать двигателем. Если от постороннего источника электрической энергии через проводник пропустить ток, то в результате взаимодействия тока в проводнике с магнитным полем полюсов создается электромагнитная сила Fэ, под действием которой проводник начнет перемещаться в магнитном поле, преодолевая силу торможения какого-либо механического приемника энергии.

В электрических машинах четко выделяется подвижная часть, называемая ротором, и неподвижная – статор.

Рис. 3. Устройство статора асинхронного двигателя: 1 - сердечник,

2 - обмотка, 3 - станина, 4 – щиток

Рис. 4. Ротор асинхронного двигателя: а - устройство, б - обмотка;

1 - сердечник, 2 - проводники, 3 - медные кольца

Двигатели с короткозамкнутым ротором проще и надежнее в эксплуатации, значительно дешевле, чем двигатели с фазным ротором. Однако двигатели с фазным ротором обладают лучшими пусковыми и регулировочными свойствами.

В настоящее время асинхронные двигатели выполняют преимущественно с короткозамкнутым ротором и лишь при больших мощностях и в специальных случаях используют фазную обмотку ротора.

Контрольные вопросы 1. Привести классификацию электрических машин по роду используемого тока. 2. Привести классификацию электрических машин переменного тока. 3. Объяснить суть принципа обратимости электрических машин. 4. Назвать основные части электрической машины.

5. Объяснить принцип работы электрической машины в режиме «двигатель».

6. Объяснить принцип работы электрической машины в режиме «генератор».

7. Назовите основные части статора асинхронного двигателя.

8. Назовите основные части ротора асинхронного двигателя.

9. Для трехфазного асинхронного двигателя заданы условия работы:

Найдите номинальный и пусковой токи двигателя, потребляемую им из сети мощность и номинальный момент на его валу, если двигатель включен в сеть с линейным напряжением 380 В.