 |
|
Призначення, принцип дії і класифікація електричних машин
Введення
Електричні машини використовують для змінювання типу енергії. Перетворювач енергії з механічної на електричну має назву генератор. Якщо треба змінити енергію з електричної на механічну, то для цього використовують електродвигуни. Також існують машини, що можуть перетворювати струм – змінний на постійний і навпаки, частоти та фази змінного струму. Такі машини мають назву електромашинні перетворювачі.
Основа роботи, будова і принцип дії закладені на використанні електромагнітних явищах. Основні з них – це електромагнітна індукція і взаємодія магнітних полів. Для прикладу електромагнітної індукції можна провести такий дослід: дріт, який з’єднаний з гальванометром, переміщують між полюсами підковоподібного магніту. В той же час можна спостерігати, як стрілка вимірювального приладу відхиляється. Такий дослід показує, що під час руху провідника в магнітному полі виникає ЕРС. Такий вид сили називають ЕРС електромагнітної індукції, або просто ЕРС індукції. Напрямок цієї сили можна дізнатися за правилом правої руки: долоню правої руки розміщують так, що, лінії магнітної індукції проходили через неї, а відігнутий під прямим кутом великий палець збігався із напрямом руху провідника. Витягнуті чотири пальці показуватимуть напрям руху ЕРС електромагнітної індукції .
Такий вид ЕРС створюється навіть тоді коли провідник нерухомий, а саме магнітне поле змінне.
Виходячи з таких даних, можемо зробити висновок, що в тому провіднику, який знаходиться в змінному магнітному полі або якщо через нього проходять лінії індукції постійного магнітного поля, з’являється ЕРС індукції.
Проведемо інший дослід. У тонкий дріт, який розміщений між полюсами підковоподібного струму, пускають струм. Провід намагається вирівнятися за лініями магнітної індукції. Такий дослід показує, що на дріт діє сила, напрям якої можна визначити за правилом лівої руки: долоню розміщують так, щоб лінії магнітної індукції проходили через неї, а чотири витягнуті пальці збігались із напрямком струму в провіднику. Тоді великий палець, відігнутий під прямим кутом, буде показувати напрям цієї сили. Так сила буде діяти і в електромагнітному полі. Якщо дріт зігнути у форму рамки, і помістити в магнітне поле – попередньо пустивши по ньому струм – то він обернеться навколо своєї осі. Її обертання зумовлено з тим, що на неї діють сили направлені протилежно одне до одного, створюючи обертальний момент. Приведений приклад явища лежить в основі роби багатьох електричних
приладів і електродвигунів. В усіх розглянутих прикладах, таке виникнення сили можна пояснити зв’язком між електромагнітними полями: постійного поля магніту та поля, що створює провідник.
Як відомо існують два види струму – постійний та змінний. За цими видами розрізняють і електромашини – машини змінного струму та машини постійного струму.
В машинах змінного струму розрізняють два типи - синхронні й асинхронні. Щоб зрозуміти в чому полягає їхня відмінність, розглянемо їхню будову.
В будові електромашин є нерухомі частини – статор і рухому – ротор, який з’єднаний із валом машини. Обидві ці частини можуть виконувати різні функції – створювати магнітне поле або ЕРС індукції. Термін «ротор» вживають тоді, коли йдеться про електромашини змінного струму. Відповідно, що термін «якір» - до електромашин постійного струму. Кількість обороті, що робіть ротор за одну секунду називають частотою обертання електромашин.
У більшості електромашин електромагнітне поле створює статор, яке часто є обертовим. В синхронних машинах частота обороту магнітного поля і частота обертання вала електричної машини є однаковими. Асинхронні машини мають меншу частоту обертання ротора ніж частоту обертання магнітного поля.
Електродвигуни використовують в різних умовах. Залежно від того де вони експлуатуються, електромашини поділяють на відкриті та захищені. Причому захищені діляться на:
- водозахищені;
- пилозахищені;
- бризкозахищені;
- тощо.
Під час роботи, електродвигун нагрівається. Так як це шкідливо для ізоляції та інших частин, більшість машин мають вентиляційні прилади.