Электрические машины классифицируются по разным признакам.
По роду тока они подразделяются на машины постоянного и машины переменного тока. Особенностью машин постоянного тока является наличие у них специального механического переключающего устройства – коллектора.
Машины переменного тока подразделяются на асинхронные и синхронные. И в тех и в других возникает вращающееся магнитное поле. У асинхронных машин частота вращения ротора отличается от частоты вращения поля, а у синхронных машин частота вращения ротора совпадает с частотой вращения поля. Существуют также коллекторные асинхронные машины переменного тока.
Специальные электрические машины, предназначенные для преобразования рода тока, частоты, числа фаз переменного тока и т. д называются электромашинными преобразователями.
По числу фаз переменные машины бывают однофазными, двухфазными и трехфазными.
Подвижная часть электрической машины – ротор − может совершать вращающее или поступательное движение. В первом случае это вращающиеся машины (наиболее распространенные), во втором – линейные. Линейные электрические двигатели находят применение в устройствах автоматического управления.
К электрическим машинам относятся и трансформаторы, в которых электрическая энергия преобразуется в электрическую. Строго говоря, трансформатор не является электрической машиной, так как в нем не происходит преобразования одного вида энергии в другой. В нем электрическая энергия с одними параметрами преобразуется в электрическую энергию других параметров. Однако физические процессы в трансформаторе и электромашинах имеют много общего. Аналогичны и уравнения, описывающие эти процессы. Поэтому теорию трансформаторов рассматривают совместно с теорией электрических машин.
По мощности электрические машины разделяют на микромашины, машины малой мощности, машины средней мощности и машины большой мощности. Поскольку габариты машины зависят не только от ее мощности, но и от конструкции, то нет строгих границ по мощности в указанной классификации. Условно принимают так: микромашины – мощностью до 500 Вт, машины малой мощности – от 0,5 кВт до 10 кВт, машины средней мощности – от 10 кВт до 200 кВт, машины большой мощности – свыше 200 кВт.
Вопросы для самопроверки
1. Достоинства электромашин.
2. Что представляет собой электрическая машина?
3. Каким преобразованием энергии характеризуется электрический генератор и электрический двигатель?
4. Какой физический закон лежит в основе принципа действия электрического генератора? Запишите и поясните, что он означает.
5. В чем заключается принцип обратимости электрических машин?
6. Объясните принцип работы электрической машины в режиме генератора.
7. Объясните принцип работы электрической машины в режиме двигателя.
8. Как могут классифицироваться электрические машины?
ТРАНСФОРМАТОРЫ
Основные понятия и определения
Трансформатор – это электромагнитное статическое устройство, в котором осуществляется преобразование переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения при одной и той же частоте.
Конструктивно трансформатор состоит из:
· электрически не связанных между собой обмоток (2 и более);
· ферромагнитного замкнутого магнитопровода.
Обмотки трансформатора располагаются на магнитопроводе и изолированы от него. Они имеют между собой магнитную связь, осуществляемую переменным магнитным потоком.
Обмотка трансформатора, потребляющая энергию от источника называется первичной, а обмотка, отдающая электрическую энергию нагрузке, называется вторичной.
Обмотки трансформатора подключаются к сетям с различным напряжением. Та обмотка, которая предназначена для подключения к сети с более высоким напряжением, называется обмоткой высшего напряжения (ВН), а обмотка, подсоединяемая к сети с меньшим напряжением, − обмоткой низшего напряжения (НН). Если вторичное напряжение меньше первичного, то трансформатор называется понижающим, а если больше – то повышающим.
По назначению трансформаторы делятся на силовые, специальные, измерительные и радиотехнические.
К силовым относятся трансформаторы, передающие электроэнергию потребителю.
К специальным относятся сварочные, выпрямительные и другие трансформаторы.
К измерительным относятся трансформаторы напряжения и трансформаторы тока, служащие для подключения измерительных приборов и цепей защиты.
К радиотехническим относятся трансформаторы, предназначенные для питания радиотехнических устройств.
По роду тока трансформаторы делятся на однофазные и трехфазные.
По способу охлаждения обмоток трансформаторы бывают масляные; сухие и с твердым наполнителем.
Конструктивная схема трансформатора включает в себя две части: магнитную и электрическую системы.
Магнитная система состоит из замкнутого магнитопровода, собранного из листов специального ферромагнитного материала − электротехнической стали, на котором располагаются обмотки. Та часть магнитопровода, на которой располагаются обмотки, называется стержнем, а части, замыкающие стержни, называются ярмом.
Форма магнитопровода может быть разной (круглой, овальной, прямоугольной и т.д.).
Основой электрической системы трансформатора являются медные обмотки, покрытые лаком, которые охватывают магнитопровод. Обмотки изолируются от магнитопровода, и разные обмотки изолируются одна от другой. Также осуществляется изоляция витков обмотки друг от друга.
Минимально трансформатор содержит две обмотки: первичную и вторичную, но может быть и большее их число. В зависимости от числа обмоток бывают двухобмоточные, трехобмоточные и многообмоточные трансформаторы.
Область применения трансформаторов очень широка, чем и объясняется их конструктивное разнообразие и большой диапазон мощностей (от долей вольт-ампер до сотен мегавольт-ампер).