Конструкция электрических машин. Общие вопросы.

Вращающаяся электрическая машина служит для преобразования энергии. Различают следующие виды машин:

генератор для преобразования механической энергии в электрическую, который приводится во вращение с помощью паровых, гидравлических и газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания и других двигателей. Электрическая энергия вырабатывается на электростанциях и передается потребителям через линии электропередачи и электрические сети (обычно вырабатывается переменный ток);

двигатель для преобразования электрической энергии в механическую. Во многих случаях электрическая энергия, выработанная на электростанциях, снова превращается в механическую для приведения, в действие различных машин и механизмов. Электрическая энергия является наиболее удобной для ее подачи к различным механизмам и преобразования & механическую;

преобразователь для преобразования электрической энергии в электрическую энергию другого рода тока, напряжения, числа фаз, частоты. Для экономичной передачи электроэнергии, выработанной на электростанциях, необходимо изменять напряжение. Такое изменение, или трансформация переменного тока, осуществляется с помощью преобразователей, называемых трансформаторами. Они представляют собой статические электромагнитные аппараты без вращающихся частей. Однако в принципе их действия и устройстве есть много общего с вращающимися электрическими машинами, поэтому их также относят к электрическим машинам в широком смысле слова.

Преобразование энергий в современных электрических машинах осуществляется посредством магнитного поля, поэтому такие машины называют индуктивными.

Электрическая машина состоит из двух частей: неподвижной — статора 1 (смотри рисунок) и вращающейся (в подшипниках 9) —ротора 10. Статор и ротор соединяются подшипниковыми щитами 7. Между статором и ротором обычно имеется воздушный зазор 4, величина которого является важным параметром электрической машины и оказывает большое влияние на ее работу. Особенно важна равномерность воздушного зазора по всей окружности.

 

Схема электрической машины
 
Схема электрической машины

 

Для создания магнитного потока в электрической машине служат обмотки или постоянные магниты. Магнитный поток охватывает статор и ротор и проходит через воздушный зазор между ними. Для получения более сильных магнитных полей в воздушном зазоре статоры и роторы имеют сердечники 2 и 3.

На статоре и роторе электрических машин обычно расположены одна или несколько обмоток, за исключением гистерезисных и реактивных электродвигателей, имеющих только одну обмотку, находящуюся на статоре. Обмотки 5 и 6 статора и ротора размещаются соответственно в их сердечниках и изготовляются из медных, проводов, которые оказывают электрическому току небольшое сопротивление.

Для изоляции обмоток, по которым проходит электрический ток и которые находятся вод напряжением, от других частей машины применяют различные электроизоляционные материалы.

Преобразование электроэнергии в электрических машинах неизбежно связано с ее потерями, вызванными перемагничиванием сердечников, прохождением тока через проводники, трением в подшипниках и т. д. Поэтому потребляемая электрической машиной мощность всегда больше отдаваемой, или полезной, мощности и следовательно, коэффициент полезного действия (кпд) меньше 100%. Электрические машины по сравнению с тепловыми и некоторыми другими типами машин являются совершенными преобразователями энергии с относительно высоким кпд. Так, в самых мощных электрических машинах кпд достигает 98—99,5%, а мощностью порядка 10 Вт — 20 — 40%. Такие кпд при столь малых мощностях в других типах машин недостижимы.

Энергия, теряемая в электрических машинах, превращается в теплоту и вызывает нагревание отдельных их частей. Для надежной работы и достижения необходимого срока службы нагревание машины должно быть ограничено. Наиболее чувствительными к нагреванию являются электроизоляционные материалы и подшипники. Допустимое нагревание электрической машины определяется теплофизическими свойствами этих материалов. Чтобы машина не нагревалась выше допустимой температуры, применяют различные способы ее охлаждения, например вентиляторами 8, которые устанавливают на валу машины.

Полезную мощность, на которую рассчитана машина, называют номинальной. Другие параметры, которые характеризуют работу машины при этой мощности, также называют номинальными. К ним относят: напряжение, ток, частоту вращения, кпд и др.

Основные номинальные параметры указывают в паспортной табличке, прикрепленной к машине. Номинальная мощность для двигателя является полезной мощностью на его валу, а для генератора — электрической мощностью, отдаваемой с его выходных зажимов.

В зависимости от рода тока электрические машины подразделяют на машины постоянного и переменного тока, причем последние применяют чаще, чем машины постоянного тока. Из выпускаемых электрических машин на долю машин постоянного тока приходится 5 — 7%.

В России, а также во многих других странах мира промышленная частота переменного тока равна 50 Гц, поэтому большинство машин переменного тока изготовляют на 50 Гц. В США и других странах Америки промышленная частота тока равна 60 Гц. Для разных специальных назначений (электротермические установки, устройства автоматики) применяют также электрические машины с другой частотой тока.

По мощности электрические машины разделяют (условно): до 0,6 кВт (весьма малой мощности или микромашины); от 0,6 до 20 кВт (малой мощности); от 20 до 400 кВт (средней мощности) и более 400 кВт (большой мощности).

 
След. >

Новые статьи

 



           

Партнеры