Электрические машины. Общие сведения.

Общие сведения. Электрические машины постоянного тока могут работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя, т.е. обладают свойством обратимости. В режиме генератора они преобразуют механическую энергию, подводимую к их валу от внешнего двигателя, в электрическую энергию постоянного напряжения, а в режиме двигателя осуществляют обратное преобразование: электрическую энергию постоянного тока преобразуют в механическую энергию, снимаемую с их вала.

Машины постоянного тока были первыми электрическими машинами – в 1838 г. академик Б. С. Якоби применил двигатель постоянного тока для привода шлюпки. С развитием техники переменного тока (70—80 годы XIX в.) удельный вес машин постоянного тока в общем выпуске электрических машин постепенно уменьшался и в настоящее время преобладающими являются машины переменного тока. Это объясняется более сложной конструкцией машин постоянного тока за счет коллекторно-щеточного узла и, как следствие, их более высокой стоимостью и меньшей надежностью. Вместе с тем у машин постоянного тока есть преимущества и специфические качества, обусловливающие их применение в современной технике. Так, диапазон и плавность регулирования частоты вращения у двигателей постоянного тока значительно шире, чем у двигателей переменного тока.

Генераторы постоянного тока применяются для питания различного рода устройств, работающих на постоянном токе, в том числе электрических двигателей постоянного тока. Двигатели находят широкое применение в тех случаях, когда механизм, приводимый во вращение двигателем, должен иметь широкий и плавный диапазон регулирования скорости: в мощных металлорежущих станках, на электрифицированном транспорте, в автоматике и т. п. Как генераторы, так и двигатели изготовляются промышленностью серийно мощностью от нескольких ватт до сотен киловатт.

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:

1. Асинхронная машина — электрическая машина переменного тока, в которой частота вращения ротора отличается от частоты вращения магнитного поля в воздушном зазоре на частоту скольжения.
2. Синхронная машина — электрическая машина переменного тока, в которой частоты вращение ротора и магнитного поля в зазоре равны.
3. Машина двойного питания (и как вариант - 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.
4. Машина постоянного тока — электрическая машина, питаемая постоянным током и имеющая коллектор.
5. В определении (выше по тексту) ЭМ имеет ДВИЖУЩИЙСЯ проводник с эл. током. Трансформатор — электрический аппарат ^[2] переменного тока (электрический преобразователь), преобразующий электрический ток напряжения одного номинала в электрический ток напряжения другого номинала. Существуют статические и поворотные трансформаторы .
6. Инвертор на базе электрической машины (см. также Умформер) — как правило, пара электрических машин, соединённых валами, выполняющих преобразование рода тока (постоянный в переменный или наоборот), частоты тока, числа фаз, напряжений.
7. 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.
8. сельсин -электрическая машина для дистанционной передачи информации об угле поворота.