Что называется электрической машиной: Электрические машины

Электрические машины

В качестве энергоносителя в электрической машине может быть использовано как магнитное, так и электрическое поле. Машины, в которых для преобразования энергии используется магнитное поле, называются индуктивными, а те, в которых используется электрическое поле, — емкостными. Возможно также совместное использование магнитного и электрического полей. Такие машины называются индуктивно-емкостными.

На практике наибольшее распространение получили индуктивные машины.

Принято различать электромеханические преобразователи в зависимости от цели преобразования энергии на:

• генераторы — источники электрической энергии;
• электродвигатели — источники механической энергии;
• специальные электрические машины — электромеханические преобразователи с более сложным целевым назначением

Современные электрические машины имеют самое разнообразное конструктивное исполнение и могут реализовывать различные роды напряжения и тока, а также различные виды движения — вращательное, колебательное, линейное и т. д.
Диапазон мощностей современных электрических машин составляет 10^-17 — 10⁹ Вт. На рисунке 1 показаны области распространения и зоны использования емкостных (график 1), индуктивно-емкостных (график 2) и индуктивных (график 3) электрических машин. Электрическая машина является весьма экономичным преобразователем энергии.

Рисунок 1 – Области распространения электрических машин

Для управления современными электрическими машинами используются сложные электронные системы, которые конструктивно объединяются с электромеханическим преобразователем и образуют так называемую электромеханотронную систему, выступающую как единый технический комплекс. Все это существенно расширяет функциональные возможности электрических машин и обеспечивает их широкое внедрение во все сферы производственной и бытовой деятельности человечества [1].

Основополагающие законы электромеханического преобразования энергии в индуктивных машинах

Закон Ампера

Согласно закону, установленному Ампером, на проводник с током в магнитном поле действует сила

,

• где F – сила, Н,
• I – сила тока, А,
• – длина проводника, м,
• B — магнитная индукция, Тл,
• — угол между направлением тока и вектором магнитной индукции, град.

Направление этой силы определяется по правилу «левой руки».

Закон электромагнитной индукции Фарадея

Открытие электромагнитной индукции в 1831 году Фарадеем — одно из фундаментальных открытий в электродинамики. Максвеллу принадлежит следующая углубленная формулировка закона электромагнитной индукции:

Всякое изменение магнитного поля во времени возбуждает в окружающем пространстве электрическое поле.
Циркуляция вектора напряженности E этого поля по любому неподвижному замкнутому контуру s определяется выражением [3] [4]

,

• где E – напряженность электрического поля, В/м,
• ds – элемент контура, м,




• Ф — магнитный поток, Вб,
• t — время, с

Электродвижущая сила индукции возникающая в замкнутом контуре, равна скорости изменения во времени потока магнитной индукции

,

• где – электродвижущая сила индукции, В

Знак «-» показывает, что индукционный ток, возникающий в замкнутом проводящем контуре имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле противодействует тому изменению магнитного потока, которым был вызван данный ток.

Вращающаяся электрическая машина — электротехническое устройство, предназначенное для преобразования энергии на основе электромагнитной индукции и взаимодействия магнитного поля с электрическим током, содержащее, по крайней мере, две части, участвующие в основном процессе преобразования и имеющие возможность вращаться или поворачиваться относительно друг друга [2].

Вращающаяся машина постоянного тока, или машина постоянного тока — вращающаяся электрическая машина, основной процесс преобразования энергии в которой обусловлен потреблением или генерированием только постоянного электрического тока.

Вращающаяся машина переменного тока — вращающаяся электрическая машина, основной процесс преобразования энергии в которой обусловлен потреблением или генерированием переменного электрического тока.

Виды вращающихся электрических машин

По характеру магнитного поля в основном воздушном зазоре

Одноименнополюсная машина — вращающаяся электрическая машина, у которой нормальная составляющая магнитной индукции во всех точках основного воздушного зазора имеет один и тот же знак.

Разноименнополюсная машина — вращающаяся электрическая машина, у которой нормальная составляющая магнитной индукции в различных участках основного воздушного зазора имеет разные знаки.

Явнополюсная машина — разноименнополюсная машина, в которой полюса выступают в сторону основного воздушного зазора.

Неявнополюсная машина — разноименнополюсная машина с равномерным основным воздушным зазором.

Библиографический список

• А.И.Вольдек, В.В.Попов. Электрические машины. Введение в электромеханику. Машины постоянного тока и трансформаторы. Учебник для вузов.-СПб.: Питер, 2007.
• ГОСТ 27471-87 Машины электрические вращающиеся. Термины и определения.
• И.В.Савельев. Курс общей физики, том II. Электричество.-М.:Наука, 1970.
• Д.В.Сивухин. Общий курс физики. Т.III. Электричество.-М.:Наука, 1977.

Электрическая машина | это… Что такое Электрическая машина?

Электрическая машина — это электромеханический преобразователь энергии^[1], основанный на явлениях электромагнитной индукции и силы Лоренца, действующей на проводник с током, движущийся в магнитном поле.

Содержание 1 Общие положения 2 Классификация 3 Назначения 4 Примечания 5 Ссылки

Общие положения

Возможность создания электрической машины как электромеханического преобразователя базируется на электромагнитном взаимодействии, которое осуществляется посредством электрического тока и магнитного поля. Электрическая машина, в которой электромагнитное взаимодействие осуществляется при помощи магнитного поля называется индуктивной, а в которой при помощи электрического — ёмкостной. Ёмкостные машины практически не используются, так как при конечной проводимости воздушной среды (при наличии влаги) заряды будут исчезать из активной зоны электрической машины в землю (то есть огромные потери энергии).

Классификация

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 или трансформатором 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. 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.

Назначения

• Преобразование энергии — основное назначение электрических машин в качестве двигателя или генератора.
• Преобразование переменного тока в постоянный (см. умформер).
• Преобразование величины напряжения.
• 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. ^[3]
• Дистанционная передача информации (сельсин)

Примечания

1. ↑ Глоссарий.ru.Словарь по естественным наукам:Электрическая машина.
2. ↑ Иванов-Смоленский А. В. Электрические машины. — М.:Энергия, 1980.
3. ↑ Кацман М. М. Электрические машины и трансформаторы. — М.:Высшая школа, 1970.

Ссылки

• Видеман Е., Келленбергер В. Конструкции электрических машин. — Л.: Энергия, 1972.
• Электрические машины. Подборка статей

Что такое электрическая машина?

Электрическая машина представляет собой устройство, которое преобразует механическую энергию в электрическую или наоборот. Электрические машины также включают трансформаторы, которые фактически не выполняют преобразование между механической и электрической формами, но преобразуют переменный ток с одного уровня напряжения на другой уровень напряжения.

Электрический генератор:

Электрический генератор представляет собой электрическую машину, которая преобразует механическую энергию в электрическую. Генератор работает по принципу электромагнитной индукции. В нем говорится, что всякий раз, когда проводник движется в магнитном поле, внутри проводника индуцируется ЭДС. Это явление называется действием генератора.

Генератор в основном состоит из статора и ротора. Механическая энергия передается ротору генератора с помощью первичного двигателя (т.е. турбины). Турбины бывают разных типов, такие как паровая турбина, водяная турбина, ветряная турбина и т. Д. Механическая энергия также может обеспечиваться двигателями внутреннего сгорания или аналогичными другими источниками.

Чтобы узнать больше о том, как работают генераторы, прочитайте следующие статьи.

• Генератор переменного тока (преобразует механическую энергию в электричество переменного тока)
• Генератор постоянного тока (преобразует механическую энергию в электричество постоянного тока)

Электродвигатель:

Двигатель – это электрическая машина, преобразующая электрическую энергию в механическую. Когда проводник с током помещается в магнитное поле, проводник испытывает механическую силу, и это принцип действия двигателя.

Как и генераторы, двигатели также состоят из двух основных частей: статора и ротора. Во многих типах двигателей электропитание должно обеспечиваться как для обмотки статора, так и для обмотки ротора. Но в некоторых типах, таких как двигатели с фиксированным магнитом и асинхронные двигатели, питание может быть необходимо только для одной обмотки. Электромагнитная сила между двумя обмотками заставляет ротор вращаться.

Чтобы узнать больше об электродвигателях, прочитайте следующие статьи.

• Двигатели переменного тока: (i) асинхронные двигатели и (ii) синхронные двигатели
• Двигатели постоянного тока: (i) коллекторный двигатель постоянного тока и (ii) бесщеточный двигатель постоянного тока

Трансформаторы:

Трансформаторы на самом деле не преобразуют механическую энергию в электрическую, а передают электроэнергию из одной цепи в другую. Они могут увеличивать или уменьшать (повышать или понижать) напряжение при передаче мощности без изменения частоты, но с соответствующим уменьшением или увеличением тока. Входная мощность и выходная мощность электрического трансформатора в идеале должны быть одинаковыми.

Повышающие трансформаторы повышают уровень напряжения с первичной на вторичную, но с соответствующим уменьшением тока. Принимая во внимание, что понижающий трансформатор снижает уровень напряжения с соответствующим увеличением тока, чтобы поддерживать постоянную мощность.

Вы можете найти статьи, связанные с электрическими машинами по следующей ссылке —

Указатель электрических машин

Знакомство с электрическими машинами | Вопросы для собеседования по электротехнике

Электрическая машина представляет собой устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую и наоборот. В электрических машинах также указаны трансформаторы, которые изменяют уровень напряжения переменного тока без изменения частоты. Взгляните на этот рисунок, чтобы понять электрическую машину.

1. Генератор

На входе — механическая энергия (от первичного двигателя), на выходе — электрическая энергия.
Электрический генератор — это устройство, которое преобразует механическую энергию в электрическую. Принцип работы генератора заключается в том, что при вращении проводника в магнитном поле в проводнике индуцируется ЭДС. Генератор заставляет электроны течь через внешнюю цепь. Есть две основные части генератора, называемые ротором и статором. В генераторе механическая энергия передается ротору. Ротор соединен с первичным двигателем, который соединен с турбиной. Другим источником механической энергии являются двигатель внутреннего сгорания, ветряная турбина, сжатый воздух и рукоятка. Существует два типа генератора переменного тока.

1. Генератор переменного тока:  Генератор переменного тока — это устройство, которое преобразует механическую энергию в электричество переменного тока. Генератор переменного тока дополнительно делится на

A. Индукционный генератор

B. Синхронный генератор 2. Генератор постоянного тока: 90 064  Генератор постоянного тока — это устройство, которое преобразует механическую энергию в постоянный ток.

2. Двигатель:

На входе — электрическая энергия (от источника питания), на выходе — механическая энергия (на нагрузку). 9Двигатель 0059 представляет собой устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую. Принцип работы двигателя заключается в том, что когда проводник с током помещается в магнитное поле, на проводник действует механическая сила.

Двигатель состоит из двух основных частей: ротора и статора, которые аналогичны генератору. Когда на статор подается электрическое напряжение, на проводник действует сила. Благодаря этой силе вращение начинает вращаться.

Два типа двигателя

1. Двигатель переменного тока – Двигатель переменного тока представляет собой устройство, преобразующее переменный ток в механическую энергию.
2 Двигатель постоянного тока  – Двигатель постоянного тока представляет собой устройство, преобразующее постоянный ток в механическую энергию.

Трансформатор:

Трансформатор — это статическое устройство, которое преобразует переменный ток с одного уровня напряжения на другой без изменения частоты.