Принцип действия электрической машины

Тема: Общие сведения об электрических машинах

 

План занятия:

1. Назначение и принцип действия электрических машин.

2. Классификация электрических машин.

3. Преобразование энергий в электрических машинах

 

Вопрос 1. Назначение и принцип действия электрических машин.

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.

 

Вопрос 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).

Вопрос 3. Преобразование энергий в электрических машинах

Электрические машины разделяют по назначению на два основных вида: э лектрические генераторы и электрические двигатели. Генераторы предназначены для выработки электрической энергии, а электродвигатели — для приведения в движение колесных пар локомотивов, вращения валов вентиляторов, компрессоров и т. п.

В электрических машинах происходит процесс преобразования энергии. Генераторы преобразуют механическую энергию в электрическую. Это означает, что для работы генератора надо вращать его вал каким-либо двигателем. На тепловозе, например, генератор приводят во вращение дизелем, на тепловой электростанции — паровой турбиной, на гидроэлектростанции — водяной турбиной. Электрические двигатели, наоборот, преобразуют электрическую энергию в механическую. Поэтому для работы двигателя его надо соединить проводами с источником электрической энергии, или, как говорят, включить в электрическую сеть.
Принцип действия любой электрической машины основан на использовании явлений электромагнитной индукции и возникновения электромагнитных сил при взаимодействии проводников с током и магнитного поля. Эти явления имеют место при работе как генератора, так и электродвигателя. Поэтому часто говорят о генераторном и двигательном режимах работы электрических машин.
Во вращающихся электрических машинах в процессе преобразования энергии участвуют две основные части: якорь и индуктор со своими обмотками, которые перемещаются относительно друг друга. Индуктор создает в машине магнитное поле; в обмотке якоря индуцируется э. д. с. и возникает ток. При взаимодействии тока в обмотке якоря с магнитным полем создаются электромагнитные силы, посредством которых реализуется процесс преобразования энергии в машине.

 

Интернет-источники

 

1. https://studfile.net/preview/4614526/

2. https://studopedia.ru/12_17631_stroenie-nukleinovih-kislot.html