VIII. Принцип действия электрических машин.

Если электрическая энергия преобразуется в механическую работу и тепло, тогда электрическая машина является электрическим двигателем; когда механическая работа преобразуется в электрическую энергию и тепло, тогда электрическая машина является электрическим генератором; когда электрическая энергия одного вида преобразуется в электрическую энергию другого вида, тогда электрическая машина является электромеханическим преобразователем и когда механическая и электрическая энергии преобразуются в тепло, тогда электрическая машина является электромагнитным тормозом. Для большинства машин выполняется принцип обратимости, когда одна и та же машина может выступать как в роли двигателя, так и в роли генератора или электромагнитного тормоза.

В большинстве электрических машин выделяют ротор — вращающуюся часть, и статор — неподвижную часть, а также воздушный зазор, их разделяющий.

По принципу действия выделяют нижеследующие виды машин:

Асинхронная машина — электрическая машина переменного тока, в которой частота вращения ротора отличается от частоты вращения магнитного поля в воздушном зазоре на частоту скольжения.

Синхронная машина — электрическая машина переменного тока, в которой частоты вращение ротора и магнитного поля в зазоре равны.

Синхронной машиной называется двухобмоточная электрическая машина переменного тока, одна из обмоток которой присоединена к электрической сети с постоянной частотой f, вторая возбуждается постоянным током. С помощью синхронных трехфазных турбогенераторов и гидрогенераторов производится преобладающая часть электрической энергии.

Асинхронизированная синхронная машина — электрическая машина переменного тока, в которой ротор и статор в общем случае имеют разные частоты питающего тока. В результате ротор вращается с частотой, равной сумме (разности) питающих частот.

Машина постоянного тока — электрическая машина, питаемая постоянным током и имеющая коллектор.

Машиной постоянного тока в соответствии с общепринятой терминологией называют двухобмоточную электрическую машину, одна из обмоток которой (обмотка якоря) соединяется с электрической сетью постоянного тока с помощью механического преобразователя частоты, преобразующего переменный ток в якоре в постоянный ток в сети, а вторая (обмотка возбуждения) питается постоянным током.

Трансформатор — электрическая машина переменного тока (электрический преобразователь), преобразующая электрический ток напряжения одного номинала в электрический ток напряжения другого номинала. Существуют статические и поворотные трансформаторы.

Вентильный двигатель - электрическая машина постоянного тока, в которой механический коллектор заменён полупроводниковым коммутатором (ПК), возбуждение осуществляется от постоянных магнитов, размещенных на роторе; а статорная обмотка, как в синхронной машине. ПК по сигналам логического устройства поочерёдно, в определённой последовательности, попарно подключает фазы электродвигателя к источнику постоянного тока, создавая вращающееся поле статора, которое, взаимодействуя с полем постоянного магнита ротора, создаёт вращающий момент электродвигателю.

Преобразование энергии — основное назначение электрических машин в качестве двигателя или генератора.

Усиление мощности электрических сигналов. В этом случае электрическая машина называется электромашинным усилителем.

Повышение коэффициента мощности электрических установок. В этом случае электрическая машина называется синхронным компенсатором.

Коллекторная машина постоянного тока – машина постоянного тока, с обмоткой якоря, присоединенной к коллектору, и магнитными полюсами, имеющими возбуждение от источника постоянного тока, или которые сами являются постоянными магнитами.

Для преобразования переменного тока, индуктируемого в якоре машины постоянного тока, часто используется вместо механического преобразователя частоты полупроводниковый преобразователь частоты, в котором используются управляемые и неуправляемые полупроводниковые вентили. Такие электрические машины постоянного тока получили название вентильных.

В зависимости от схемы питания обмотки возбуждения машины постоянного тока разделяются на несколько типов: с независимым, параллельным, последовательным, смешанным возбуждением.

Коллекторный двигатель переменного тока - двигатель переменного тока, у которого обмотка якоря соединена с коллектором и включена в цепь переменного тока.
В настоящее время применяются главным образом в электробытовых приборах.

Реактивный двигатель - синхронный двигатель без обмотки возбуждения или постоянных магнитов, у которого ротор имеет выступы, играющие роль ярковыраженных полюсов, такой двигатель обычно снабжен короткозамкнутой клеткой, позволяющей пускать его как асинхронный двигатель.

Гистерезисный электродвигатель - неявнополюсный синхронный электродвигатель без обмотки возбуждения, ротор которого выполнен из магнитного материала с большим остаточным намагничиванием, пуск, в ход которого осуществляется за счет потерь на гистерезис в роторе.

Вывод по вопросу: в данном вопросе мы рассмотрели основные виды электрических машин, а также их принцип действия. Если электрическая энергия преобразуется в механическую работу и тепло, тогда электрическая машина является электрическим двигателем; когда механическая работа преобразуется в электрическую энергию и тепло, тогда электрическая машина является электрическим генератором; когда электрическая энергия одного вида преобразуется в электрическую энергию другого вида, тогда электрическая машина является электромеханическим преобразователем и когда механическая и электрическая энергии преобразуются в тепло, тогда электрическая машина является электромагнитным тормозом. Для большинства машин выполняется принцип обратимости, когда одна и та же машина может выступать как в роли двигателя, так и в роли генератора или электромагнитного тормоза.