Elektrische machines - bestand n1.doc. Katsman M

Leerboek voor studenten. milieu-instellingen, prof. onderwijs. - 12e druk, gewist. - M.: Academie, 2013. - 496 p. ISBN 978-5-7695-9705-3. Het leerboek bespreekt de theorie, het werkingsprincipe, het ontwerp en de analyse van de werkingsmodi van elektrische machines en transformatoren, zowel voor algemene als voor speciale doeleinden, die wijdverbreid zijn geworden in verschillende takken van de technologie.
Het leerboek kan gebruikt worden bij het beheersen van de beroepsmodule PM.01. “Organisatie van onderhoud en reparatie van elektrische en elektromechanische apparatuur” (MDK.01.01) in specialiteit 140448 “Technische bediening en onderhoud van elektrische en elektromechanische apparatuur.”
Voor studenten van middelbare beroepsonderwijsinstellingen. Kan gebruikt worden door universiteitsstudenten.Voorwoord.
Invoering.
Doel van elektrische machines en transformatoren.
Elektrische machines zijn elektromechanische energieomzetters.
Classificatie van elektrische machines.
Transformatoren.
Transformator werkproces.
Doel en toepassingsgebieden van transformatoren.
Werkingsprincipe van transformatoren.
Transformator ontwerp.
Transformatorspanningsvergelijkingen.
Vergelijkingen van magnetomotorische krachten en stromingen.
Vermindering van parameters van de secundaire wikkeling en equivalent circuit van de gereduceerde transformator.
Transformator vectordiagram.
Transformatie van driefasige stroom en aansluitschema's van wikkelingen van driefasige transformatoren.
Verschijnselen tijdens magnetisatie van magnetische kernen van transformatoren.
De invloed van het wikkelingsaansluitschema op de werking van driefasige transformatoren in nullastmodus.
Experimentele bepaling van de parameters van het equivalente circuit van transformatoren.
Vereenvoudigd vectordiagram van een transformator.
Externe kenmerken van de transformator.
Transformatorverliezen en efficiëntie.
Spanningsregeling van transformatoren.
Wikkelingsverbindingsgroepen en parallelle werking van transformatoren.
Transformatorwikkelingsverbindingsgroepen.
Parallelle werking van transformatoren.
Driewikkelige transformatoren en autotransformatoren.
Transformatoren met drie wikkelingen.
Autotransformatoren.
Transiënte processen in transformatoren.
Transiënte processen bij het inschakelen en tijdens een plotselinge kortsluiting van transformatoren.
Overspanning in transformatoren.
Transformatorapparaten voor speciale doeleinden.
Transformator met bewegende kern.
Transformatoren voor gelijkrichtapparaten.
Piektransformatoren.
Frequentievermenigvuldigers.
Transformatoren voor elektrisch booglassen.
Vermogenstransformatoren voor algemeen gebruik.
Koeling van transformatoren.
Algemene vragen over de theorie van borstelloze machines.
Werkingsprincipe van borstelloze AC-machines.
Werkingsprincipe van een synchrone generator.
Werkingsprincipe van een asynchrone motor.
Het principe van het maken van statorwikkelingen van wisselstroommachines.
Het ontwerp van de stator van een borstelloze machine en de basisconcepten van statorwikkelingen.
Elektromotorische kracht van de spoel.
Elektromotorische kracht van de spoelgroep.
Elektromotorische kracht van de statorwikkeling.
Tandwielharmonische EMF.
Belangrijkste soorten statorwikkelingen.
Driefasige tweelaagse wikkelingen met een geheel aantal sleuven per pool en fase.
Driefasige tweelaagse wikkeling met een fractioneel aantal slots per pool en fase.
Enkellaagse statorwikkelingen.
Isolatie van de statorwikkeling.
Magnetomotorische kracht van statorwikkelingen.
Magnetomotorische kracht van een geconcentreerde wikkeling.
Magnetomotorische kracht van een verdeelde wikkeling.
Magnetomotorische kracht van een driefasige statorwikkeling.
Circulaire, elliptische en pulserende magnetische velden.
Hogere ruimtelijke harmonischen van de magnetomotorische kracht van een driefasige wikkeling.
Asynchrone machines.
Bedrijfsmodi en ontwerp van asynchrone machines.
Motor- en generatormodi van een asynchrone machine.
Ontwerp van asynchrone motoren.
Magnetisch circuit van een asynchrone machine.
Basisconcepten.
Berekening van het magnetische circuit van een asynchrone motor.
Magnetische lekfluxen van een asynchrone machine
De rol van de kerntanden bij het induceren van EMF en het creëren van elektromagnetisch koppel.--------
Vervangingsschema van een asynchrone motor.
Spanningsvergelijkingen voor een asynchrone motor.
Vergelijkingen van MMF en stromen van een asynchrone motor.
Reductie van rotorwikkelingsparameters en vectordiagram van een asynchrone motor.
Elektromagnetisch koppel en prestatiekenmerken van een asynchrone motor.
Verliezen en efficiëntie van een asynchrone motor.
Concepten over de kenmerken van motoren en werkingsmechanismen.
Elektromagnetisch koppel en mechanische kenmerken van een asynchrone motor.
Mechanische kenmerken van een asynchrone motor met veranderingen in netwerkspanning en actieve weerstand van de rotorwikkeling.
Prestatiekenmerken van een asynchrone motor.
Elektromagnetische momenten uit hogere ruimtelijke harmonischen van het magnetische veld van een asynchrone motor.
Experimentele bepaling van parameters en berekening van prestatiekenmerken van asynchrone motoren.
Basisconcepten.
Stationair ervaring.
Ervaring met kortsluiting.
Cirkeldiagram van een asynchrone motor.
De prestatiekenmerken van een asynchrone motor in kaart brengen met behulp van een cirkeldiagram.
Analytische methode voor het berekenen van de prestatiekenmerken van asynchrone motoren.
Starten, snelheidsregeling en remmen van driefasige asynchrone motoren.
Starten van asynchrone motoren met een gewikkelde rotor.
Starten van asynchrone motoren met kooirotor.
Asynchrone kooiankermotoren met verbeterde starteigenschappen.
Regelen van de rotatiesnelheid van asynchrone motoren.
Remmodi van asynchrone motoren.
Eenfasige en condensator-asynchrone motoren.
Werkingsprincipe en starten van een eenfasige asynchrone motor.
Asynchrone condensatormotoren.
Bediening van een driefasige asynchrone motor vanuit een enkelfasig netwerk.
Eenfasige asynchrone motor met gearceerde polen.
Asynchrone machines voor speciale doeleinden.
Inductiespanningsregelaar en faseregelaar.
Asynchrone frequentieomvormer.
Elektrische synchrone communicatiemachines.
Asynchrone actuatormotoren.
Lineaire asynchrone motoren.
Structurele vormen van elektrische machines.
Verwarming en koeling van elektrische machines.
Methoden voor het koelen van elektrische machines.
Structurele vormen van elektrische machines. 2008
Serie driefasige asynchrone motoren.
Synchrone machines.
Excitatiemethoden en ontwerp van synchrone machines.
Excitatie van synchrone machines.
Soorten synchrone machines en hun ontwerp.
Koeling van grote synchrone machines.
Magnetisch veld en kenmerken van synchrone generatoren.
Magnetisch circuit van een synchrone machine.
Magnetisch veld van een synchrone machine.
Ankerreactie van een synchrone machine.
Spanningsvergelijkingen voor een synchrone generator.
Vectordiagrammen van een synchrone generator.
Kenmerken van een synchrone generator.
Praktisch EMF-diagram van een synchrone generator.
Verliezen en efficiëntie van synchrone machines.
Parallelle werking van synchrone generatoren.
Synchrone generatoren inschakelen voor parallel bedrijf.
Belasting van een synchrone generator ingeschakeld voor parallel bedrijf.
Hoekkarakteristieken van een synchrone generator.
Oscillaties van synchrone generatoren.
Synchronisatievermogen van synchrone machines.
U-vormige kenmerken van een synchrone generator.
Transiënte processen in synchrone generatoren.
Synchrone motor en synchrone compensator.
Werkingsprincipe van een synchrone motor.
Synchrone motoren starten.
U-vorm en prestatiekenmerken van synchrone motor.
Synchrone compensator.
Synchrone machines voor speciale doeleinden.
Synchrone machines met permanente magneten.
Synchrone terughoudendheidsmotoren.
Hysteresis-motoren.
Stappenmotoren.
Synchrone golfmotor.
Synchrone generator met klauwpolen en elektromagnetische excitatie.
Inductor synchrone machines.
Verzamelmachines.
Het werkingsprincipe en ontwerp van DC-collectormachines.
Werkingsprincipe van een generator en een gelijkstroommotor.
Ontwerp van een DC-collectormachine.
Ankerwikkelingen van commutatormachines.
Ankerluswikkelingen.
Golfwikkelingen van het anker.
Egalisatieverbindingen en gecombineerde ankerwikkeling.
Elektromotorische kracht en elektromagnetisch koppel van een gelijkstroommachine.
Selectie van het type ankerwikkeling.
Magnetisch veld van een DC-machine.
Magnetisch circuit van een DC-machine.
Ankerreactie van een DC-machine.
Rekening houdend met het demagnetiserende effect van de ankerreactie.
Eliminatie van de schadelijke effecten van de ankerreactie.
Methoden voor het opwekken van DC-machines.
Schakelen in DC-collectormachines.
Redenen die vonken op de commutator veroorzaken.
Rechtlijnige afkoop.
Kromlijnig langzaam schakelen.
Manieren om het schakelen te verbeteren.
Rondom vuur over de collector.
Radio-interferentie van collectormachines.
Collector DC-generatoren.
Basisconcepten.
Onafhankelijke excitatiegenerator.
Parallelle excitatiegenerator.
Gemengde excitatiegenerator.
commutatormotoren.
Basisconcepten.
Gelijkstroommotoren met onafhankelijke en parallelle bekrachtiging.
Een gelijkstroommotor starten.
Regelen van de rotatiesnelheid van onafhankelijke (parallelle) bekrachtigingsmotoren.
Serie motor.
Gemengde bekrachtigingsmotor.
DC-motoren in remmodus.
Verliezen en efficiëntie van een DC-commutatormachine.
Gelijkstroommachines uit de 4P- en 2P-serie.
Universele commutatormotoren.
DC-machines voor speciale doeleinden.
Elektrische machineversterker.
DC-tachogenerator.
Contactloze DC-motoren.
DC-actuatormotoren.
Bibliografie.
Onderwerpindex.

] Educatieve editie. Leerboek voor studenten van specialismen elektrotechniek op technische scholen. Tweede druk, herzien en uitgebreid.
(Moskou: Uitgeverij Hogere School, 1990)
Scan: AAW, verwerking, Djv-formaat: DNS, 2012

KORTE INHOUD:
Voorwoord (3).
Inleiding (4).
Sectie 1. TRANSFORMATOREN (13).
Hoofdstuk 1. Werkproces van transformatoren (15).
Hoofdstuk 2. Wikkelingsverbindingsgroepen en parallelle werking van transformatoren (61).
Hoofdstuk 3. Transformatoren met drie wikkelingen en autotransformatoren (71).
Hoofdstuk 4. Transiënte processen in transformatoren (76).
Hoofdstuk 5. Transformatorapparaten voor speciale doeleinden (84).
Sectie 2. ALGEMENE KWESTIES IN DE THEORIE VAN BORSTELLOZE MACHINES (95).
Hoofdstuk 6. Werkingsprincipe van borstelloze AC-machines (97).
Hoofdstuk 7. Het principe van statorwikkelingen (102).
Hoofdstuk 8. Basistypen statorwikkelingen (114).
Hoofdstuk 9. Magnetomotorische kracht van statorwikkelingen (125).
Sectie 3. ASYNCHRONE MACHINES (135).
Hoofdstuk 10. Bedrijfsmodi en structuur van een asynchrone machine (137).
Hoofdstuk 11. Magnetisch circuit van een asynchrone machine (146).
Hoofdstuk 12. Werkproces van driefasige asynchrone motor (154).
Hoofdstuk 13. Elektromagnetisch koppel en prestatiekenmerken van een asynchrone motor (162).
Hoofdstuk 14. Experimentele bepaling van parameters en berekening van prestatiekenmerken van asynchrone motoren (179).
Hoofdstuk 15. Starten en snelheidsregeling van driefasige asynchrone motoren (193).
Hoofdstuk 16. Asynchrone eenfasige en condensatormotoren (208).
Hoofdstuk 17. Asynchrone machines voor speciale doeleinden (218).
Hoofdstuk 18. Belangrijkste typen commercieel geproduceerde asynchrone motoren (230).
Sectie 4. SYNCHRONE MACHINES (237).
Hoofdstuk 19. Excitatiemethoden en ontwerp van synchrone machines (239).
Hoofdstuk 20. Magnetisch veld en kenmerken van synchrone generatoren (249).
Hoofdstuk 21. Parallelle werking van synchrone generatoren (270).
Hoofdstuk 22. Synchrone motor en synchrone compensator (289).
Hoofdstuk 23. Synchrone machines voor speciale doeleinden (302).
Sectie 5. VERZAMELMACHINES (319).
Hoofdstuk 24. Het principe van de werking en het ontwerp van DC-commutatormachines (321).
Hoofdstuk 25. Ankerwikkelingen van DC-machines (329).
Hoofdstuk 26. Magnetisch veld van een gelijkstroommachine (348).
Hoofdstuk 27. Schakelen in DC-machines (361).
Hoofdstuk 28. Collector-DC-generatoren (337).
Hoofdstuk 29. Collectormotoren (387).
Hoofdstuk 30. Gelijkstroommachines voor speciale doeleinden (414).
Hoofdstuk 31. Koeling van elektrische machines (427).
Problemen voor onafhankelijke oplossing (444).
Referenties (453).
Onderwerpindex (451).

Samenvatting van de uitgever: Het boek bespreekt de theorie, het werkingsprincipe, het ontwerp en de analyse van de werkingsmodi van elektrische machines en transformatoren, zowel voor algemene als voor speciale doeleinden, die wijdverbreid zijn geworden in verschillende takken van de technologie. De tweede editie (1e - 1983) is aangevuld met nieuw materiaal dat overeenkomt met moderne benaderingen van de theorie en praktijk van elektrotechniek.

Middelbaar beroepsonderwijs

“Federaal Instituut voor Onderwijsontwikkeling” als leerboek voor gebruik in het onderwijsproces van onderwijsinstellingen die de Federal State Educational Standard for Secondary Professional Education implementeren in de groep van specialiteiten 140400 “Elektrische energie en elektrotechniek”

12e editie, stereotiep

RECENSENT:

EP Rudobaba (Moskou-avond elektromechanisch

technische school naar vernoemd LB Krasina)

Katsman M.M.

K 307 Elektrische machines: een leerboek voor studenten. instellingen van het milieu prof. onderwijs / M.M. Katsman. - 12e druk, gewist. - M.: Uitgeverijcentrum "Academie", 2013. - 496 p.

ISBN978&5&7695&9705&3

Het leerboek bespreekt de theorie, het werkingsprincipe, het ontwerp en de analyse van de bedrijfsmodi van elektrische machines en transformatoren, zowel voor algemene als voor speciale doeleinden, die wijdverspreid zijn geworden in verschillende takken van de technologie.

Het leerboek kan gebruikt worden bij het beheersen van de beroepsmodule PM.01. “Organisatie van onderhoud en reparatie van elektrische en elektromechanische apparatuur” (MDK.01.01) in specialiteit 140448 “Technische bediening en onderhoud van elektrische en elektromechanische apparatuur.”

Voor studenten van middelbare beroepsonderwijsinstellingen. Kan nuttig zijn voor universiteitsstudenten.

UDC 621.313(075.32) BBK 31.26ya723

De originele lay-out van deze publicatie is eigendom van het Academy Publishing Center en reproductie ervan op welke manier dan ook zonder toestemming van de houder van het auteursrecht is verboden.

ISBN 978 5 7695 9705 3 © Ontwerp. Uitgeverijcentrum "Academie", 2011

VOORWOORD

Het leerboek is geschreven conform het curriculum van het vak “Elektrische machines” voor de specialismen “Elektrische machines en apparaten”, “Elektrische isolatie-, kabel- en condensatortechniek” en “Technische bediening, onderhoud en reparatie van elektrische en elektromechanische apparatuur” van middelbare beroepsonderwijsinstellingen.

Het boek bevat de basisprincipes van de theorie, beschrijving van ontwerpen en analyse van de operationele eigenschappen van transformatoren en elektrische machines. Bovendien geeft het voorbeelden van probleemoplossing, die ongetwijfeld zullen bijdragen tot een beter begrip van de onderzochte kwesties.

Het leerboek hanteert de volgende volgorde van presentatie van de stof: transformatoren, asynchrone machines, synchrone machines, commutatormachines. Deze studievolgorde maakt het gemakkelijker om de cursus onder de knie te krijgen en komt het meest volledig overeen met de huidige stand van zaken en trends in de ontwikkeling van de elektrotechniek. Naast elektrische machines voor algemeen gebruik onderzoekt het leerboek enkele soorten transformatoren en elektrische machines voor speciale doeleinden, en geeft het informatie over het technische niveau van moderne series elektrische machines met een beschrijving van de kenmerken van hun ontwerp.

De belangrijkste aandacht in het leerboek gaat naar het onthullen van de fysieke essentie van de verschijnselen en processen die de werking van de beschouwde apparaten bepalen.

De presentatiemethode van het materiaal in het boek is gebaseerd op jarenlange ervaring met het lesgeven van het onderwerp 'Elektrische machines'.

INVOERING

IN 1. Doel van elektrische machines

en transformatoren

Elektrificatie is de wijdverbreide introductie in de industrie, de landbouw, het transport en het dagelijks leven van elektrische energie die wordt opgewekt in krachtige energiecentrales die via elektrische hoogspanningsnetwerken zijn verbonden met energiesystemen.

Elektrificatie wordt uitgevoerd via apparaten die door de elektrische industrie worden geproduceerd. De belangrijkste tak van deze industrie is Elektrotechniek, bezig met de ontwikkeling en productie van elektrische machines en transformatoren.

Elektrische machine is een elektromechanisch apparaat dat de wederzijdse transformatie van mechanische en elektrische energieën uitvoert. Elektrische energie wordt in elektriciteitscentrales opgewekt door elektrische machines: generatoren die mechanische energie omzetten in elektrische energie.

Het grootste deel van de elektriciteit (tot 80%) wordt opgewekt in thermische centrales, waar bij de verbranding van chemische brandstoffen (kolen, turf, gas) water wordt verwarmd en omgezet in hogedrukstoom. Dit laatste wordt aan de stoomturbine toegevoerd, waar het, door uit te zetten, de turbinerotor doet draaien (thermische energie in de turbine wordt omgezet in mechanische energie). De rotatie van de turbinerotor wordt overgebracht op de as van de generator (turbogenerator). Als gevolg van elektromagnetische processen die in de generator plaatsvinden, wordt mechanische energie omgezet in elektrische energie.

Het proces van het opwekken van elektriciteit in kerncentrales is vergelijkbaar met het proces in een thermische elektriciteitscentrale, met als enige verschil dat er nucleaire brandstof wordt gebruikt in plaats van chemische brandstof.

In waterkrachtcentrales verloopt het proces van het opwekken van elektriciteit als volgt: water dat door een dam tot een bepaald niveau is gebracht, wordt geloosd op de waaier van een hydraulische turbine; De mechanische energie die in dit geval wordt verkregen door het draaien van het turbinewiel, wordt overgebracht naar de as van een elektrische generator (waterstofgenerator), waarin mechanische energie wordt omgezet in elektrische energie.

de vorming ervan in mechanische energie. Deze transformatie wordt uitgevoerd door elektrische machines - elektrische motoren.

Een elektromotor is het belangrijkste element van de elektrische aandrijving van werkende machines. Een goede beheersbaarheid van elektrische energie en eenvoud van de distributie ervan hebben het mogelijk gemaakt om op grote schaal gebruik te maken van elektrische aandrijvingen met meerdere motoren van werkmachines in de industrie, wanneer afzonderlijke delen van de werkmachine worden aangedreven door hun eigen motoren. Een aandrijving met meerdere motoren vereenvoudigt het mechanisme van een werkende machine aanzienlijk (het aantal mechanische transmissies dat afzonderlijke delen van de machine verbindt, wordt verminderd) en creëert grote mogelijkheden voor het automatiseren van verschillende technologische processen. Elektromotoren worden veel gebruikt in de transportsector als tractiemotoren die wielparen van elektrische locomotieven, elektrische treinen, trolleybussen, enz. Aandrijven.

De laatste tijd is het gebruik van elektrische machines met een laag vermogen – micromachines met een vermogen variërend van fracties tot enkele honderden watts – aanzienlijk toegenomen. Dergelijke elektrische machines worden gebruikt in instrumentatieapparatuur, automatiseringsapparatuur en huishoudelijke apparaten - stofzuigers, koelkasten, ventilatoren, enz. Het vermogen van deze motoren is laag, het ontwerp is eenvoudig en betrouwbaar en ze worden in grote hoeveelheden geproduceerd.

Elektrische energie die in elektriciteitscentrales wordt opgewekt, moet worden overgebracht naar plaatsen waar deze wordt verbruikt, voornamelijk naar grote industriële centra van het land, die vele honderden en soms duizenden kilometers verwijderd zijn van krachtige elektriciteitscentrales. Maar het overbrengen van elektriciteit is niet genoeg. Het moet onder veel verschillende consumenten worden gedistribueerd - industriële ondernemingen, woongebouwen, enz. Elektriciteit wordt over lange afstanden getransporteerd met een hoge spanning (tot 500 kV of meer), wat zorgt voor minimale elektrische verliezen in elektriciteitsleidingen. Daarom is het tijdens het verzenden en distribueren van elektrische energie noodzakelijk om de spanning herhaaldelijk te verhogen en te verlagen. Dit proces wordt uitgevoerd met behulp van elektromagnetische apparaten genaamd transformatoren. Een transformator is geen elektrische machine, omdat zijn werk geen verband houdt met de omzetting van elektrische energie in mechanische energie of omgekeerd. Transformatoren transformeren alleen de spanning van elektrische energie. Bovendien is een transformator een statisch apparaat en heeft het geen bewegende delen. De elektromagnetische processen die plaatsvinden in transformatoren zijn echter vergelijkbaar met de processen die plaatsvinden tijdens de werking van elektrische machines. Bovendien worden elektrische machines en transformatoren gekenmerkt door dezelfde aard van elektromagnetische en energetische processen die ontstaan tijdens de interactie van een magnetisch veld en een geleider met stroom. Om deze redenen vormen transformatoren een integraal onderdeel van het verloop van elektrische machines.

De theoretische basis voor de werking van elektrische machines werd in 1821 gelegd door M. Faraday, die de mogelijkheid vestigde om elektrische energie in mechanische energie om te zetten en het eerste model van een elektromotor creëerde. De werken van wetenschappers D. Maxwell en E.H. Lenz speelden een belangrijke rol bij de ontwikkeling van elektrische machines. Het idee van wederzijdse omzetting van elektrische en mechanische energie werd verder ontwikkeld in de werken van uitstekende Russische wetenschappers B. S. Jacobi en M. O. Dolivo Dobrovolsky, die elektromotorontwerpen ontwikkelden en creëerden die geschikt zijn voor praktisch gebruik.

Grote prestaties bij het maken van transformatoren en hun praktische toepassing zijn van de opmerkelijke Russische uitvinder P. N. Yablochkov. Aan het begin van de 20e eeuw werden bijna alle hoofdtypen elektrische machines en transformatoren gecreëerd en werden de fundamenten van hun theorie ontwikkeld.

IN Momenteel heeft de huishoudelijke elektrotechniek aanzienlijk succes geboekt. Verdere technische vooruitgang definieert als hoofdtaak de praktische implementatie van elektrotechnische prestaties in de daadwerkelijke ontwikkeling van elektrische aandrijfapparaten voor industriële apparaten en huishoudelijke apparaten. De belangrijkste taak van de wetenschappelijke en technische vooruitgang is de technische heruitrusting en de wederopbouw van de productie. Elektrificatie speelt een belangrijke rol bij het oplossen van dit probleem. Tegelijkertijd is het noodzakelijk om rekening te houden met de toenemende milieueisen aan elektriciteitsbronnen en is het, naast de traditionele, noodzakelijk om milieuvriendelijke (alternatieve) methoden te ontwikkelen voor de productie van elektriciteit met behulp van de energie van de zon, wind, zeegetijden en thermale bronnen.

IN In de omstandigheden van wetenschappelijke en technische ontwikkeling wordt het werk dat verband houdt met het verbeteren van de kwaliteit van gefabriceerde elektrische machines en transformatoren van groot belang. Het oplossen van dit probleem is een belangrijk middel om internationale economische samenwerking te ontwikkelen. Relevante wetenschappelijke instellingen

En Industriële ondernemingen in Rusland werken aan het creëren van nieuwe soorten elektrische machines en transformatoren die voldoen aan de moderne eisen voor de kwaliteit en technische en economische indicatoren van gefabriceerde producten.

OM 2 UUR. Elektrische machines - elektromechanisch

energie-omzetters

De studie van elektrische machines is gebaseerd op kennis van de fysieke essentie van elektrische en magnetische verschijnselen, gepresenteerd in de cursus “Theoretische grondslagen van elektrotechniek”. Daarom vroeger

Rijst. OM 2 UUR. Regels voor de rechterhand ( a) en “linkerhand” (b)



	F(v)		F(v)
	F(v)		F(v)
F uh		F uh

Rijst. B.1. Naar de concepten ‘elementaire generator’ (a) en ‘elementaire motor’ (b)

Voordat we de cursus “Elektrische machines” gaan bestuderen, moeten we eerst de fysieke betekenis onthouden van enkele wetten en verschijnselen die ten grondslag liggen aan het werkingsprincipe van elektrische machines, in de eerste plaats de wet van elektromagnetische inductie.

Wanneer een elektrische machine in generatormodus werkt, wordt mechanische energie omgezet in elektrische energie. Dit proces is gebaseerd op wet van elektromagnetische inductie: als een externe kracht F inwerkt op een geleider die in een magnetisch veld is geplaatst en deze beweegt (Fig. B.1, a), bijvoorbeeld van links naar rechts loodrecht op de inductievector B van het magnetische veld met snelheid v, dan er zal een elektromotorische kracht (EMF) in de geleider worden geïnduceerd

waarbij B magnetische inductie is, T; l is de actieve lengte van de geleider, d.w.z. de lengte van het deel ervan dat zich in het magnetische veld bevindt, m; v is de bewegingssnelheid van de geleider, m/s.

Om de richting van de EMF te bepalen, moet u de ‘rechterhand’-regel gebruiken (Fig. B.2, a). Door deze regel toe te passen, bepalen we de richting van de EMF in de geleider (“van ons”). Als het eindigt

geleiders zijn gesloten voor een externe weerstand R (consument), en vervolgens onder invloed van EMF E

er zal een stroom van dezelfde richting in de geleider ontstaan. Dus

Een geleider in een magnetisch veld kan in dit geval dus worden beschouwd als elementaire generator, waarbij mechanische energie wordt besteed aan het snel bewegen van de geleider

stu v.

Als resultaat van de interactie van stroom I met het magnetische veld, verschijnt er een elektromagnetische kracht op de geleider

Fem = BlI.

De richting van de kracht Fem kan worden bepaald door de “linkerhand”-regel (Fig. B.2,b). In het onderhavige geval is deze kracht van rechts naar links gericht, dat wil zeggen tegengesteld aan de beweging van de geleider. In de beschouwde elementaire generator remt dus de kracht Fem af ten opzichte van de aandrijfkracht F. Bij uniforme beweging van de geleider zijn deze krachten gelijk, d.w.z. F = Fem. Door beide zijden van de gelijkheid te vermenigvuldigen met de snelheid van de geleider v, verkrijgen we

Fv = Fem v.

Door de waarde Fem uit (B.2) in deze uitdrukking te vervangen, verkrijgen we

Fv = BlIv = EI.

De linkerkant van gelijkheid (B.3) bepaalt de waarde van het mechanische vermogen dat wordt besteed aan het verplaatsen van de geleider in een magnetisch veld; de rechterkant is de waarde van het elektrisch vermogen dat in een gesloten lus wordt ontwikkeld door elektrische stroom I. Het gelijkteken tussen deze delen bevestigt nogmaals dat in de generator het mechanische vermogen Fv dat wordt verbruikt door een externe kracht wordt omgezet in elektrisch vermogen EI.

Als er geen externe kracht F op de geleider wordt uitgeoefend, maar er spanning U op wordt uitgeoefend vanuit een elektrische bron, zodat de stroom I in de geleider de richting heeft die wordt weergegeven in Fig. B.1, b, dan werkt alleen de elektromagnetische kracht Fem op de geleider. Onder invloed van deze kracht zal de geleider in het magnetische veld gaan bewegen. In dit geval zal een emf in de geleider worden geïnduceerd in de richting tegengesteld aan de spanning U. Een deel van de spanning U die op de geleider wordt aangelegd, wordt dus gecompenseerd door de emf E die in deze geleider wordt geïnduceerd, en het andere deel vormt de spanning. druppel in de geleider:

Uit deze gelijkheid volgt dat het elektrische vermogen (UI) dat vanuit het netwerk aan de geleider wordt geleverd, gedeeltelijk wordt omgezet in mechanisch vermogen (Fem v), en gedeeltelijk wordt besteed aan het dekken van elektrische verliezen in de geleider (I2 r). Daarom kan een stroomvoerende geleider die in een magnetisch veld wordt geplaatst, worden beschouwd als elementaire elektromotor.

De beschreven verschijnselen laten ons concluderen:

a) voor elke elektrische machine is het noodzakelijk om een elektrisch geleidend medium (geleiders) en een magnetisch veld te hebben dat onderling kan bewegen;

b) wanneer een elektrische machine zowel in de generatormodus als in de motormodus werkt, de inductie van een emf in een geleider die een magnetisch veld doorkruist en het optreden van een mechanische kracht die inwerkt op een geleider die zich in een magnetisch veld bevindt wanneer er een elektrische stroom doorheen gaat er wordt tegelijkertijd stroom waargenomen;

c) de wederzijdse transformatie van mechanische en elektrische energieën in een elektrische machine kan in elke richting plaatsvinden, dat wil zeggen dat dezelfde elektrische machine beide kan werken

V motormodus en generatormodus; deze eigenschap van elektrische machines wordt genoemd omkeerbaarheid.

V boring van de stator en is daarvan gescheiden door een luchtspleet. Eén van de gespecificeerde onderdelen van de machine is uitgerust met prikkelende elementen

V machine heeft een magnetisch veld (bijvoorbeeld een elektromagneet of een permanente magneet), en de andere heeft een wikkeling, die we voorwaardelijk zullen

de werkwikkeling van de machine genoemd. Zowel het stationaire deel van de machine (stator) als het bewegende deel (rotor) hebben kernen van zacht magnetisch materiaal met een lage magnetische weerstand.

Als de elektrische machine in de generatormodus werkt, dan

Rijst. OM 3 UUR. Algemeen ontwerpdiagram van een elektrische machine

Wanneer de rotor draait (onder invloed van de aandrijfmotor), wordt er een EMF geïnduceerd in de geleiders van de werkwikkeling en wanneer een verbruiker wordt aangesloten, verschijnt er een elektrische stroom. In dit geval wordt de mechanische energie van de aandrijfmotor omgezet in elektrische energie. Als de machine bedoeld is om als elektromotor te werken, is de werkwikkeling van de machine verbonden met het netwerk. In dit geval interageert de stroom die ontstaat in de geleiders van deze wikkeling met het magnetische veld en ontstaan er elektromagnetische krachten op de rotor, waardoor de rotor gaat roteren. In dit geval wordt de elektrische energie die door de motor uit het netwerk wordt verbruikt, omgezet in mechanische energie die wordt besteed aan de bediening van een mechanisme, machine, voertuig, enz.

Het is ook mogelijk om elektrische machines te ontwerpen waarbij de werkwikkeling zich op de stator bevindt en de elementen die het magnetische veld opwekken zich op de rotor bevinden. Het werkingsprincipe van de machine blijft hetzelfde.

Het vermogensbereik van elektrische machines is erg breed: van fracties van een watt tot honderdduizenden kilowatt.

V.Z. Classificatie van elektrische machines

Het gebruik van elektrische machines als generatoren en motoren is hun hoofddoel, omdat het uitsluitend verband houdt met het doel van de wederzijdse omzetting van elektrische en mechanische energie. Het gebruik van elektrische machines in verschillende takken van de technologie kan echter ook andere doeleinden hebben. Het elektriciteitsverbruik wordt dus vaak geassocieerd met de omzetting van wisselstroom in gelijkstroom of met de omzetting van industriële frequentiestroom in hogerfrequente stroom. Voor deze doeleinden gebruiken ze omvormers voor elektrische machines.

Elektrische machines worden ook gebruikt om de kracht van elektrische signalen te versterken. Dergelijke elektrische machines worden genoemd elektrische machineversterkers. Elektrische machines die worden gebruikt om de arbeidsfactor van elektriciteitsverbruikers te verbeteren, worden genoemd synchrone compensatoren. Elektrische machines die worden gebruikt om de wisselstroomspanning te regelen, worden genoemd inductieregelaars.

Het gebruik van micromachines in automatiseringsapparaten is zeer divers. Hier worden elektrische machines niet alleen als motor gebruikt, maar ook als tachogeneratoren(om de rotatiesnelheid om te zetten in een elektrisch signaal), selsyns,

roterende transformatoren (om elektrische signalen te ontvangen die evenredig zijn met de rotatiehoek van de as), enz. Uit de bovenstaande voorbeelden wordt duidelijk hoe divers elektrische machines zijn voor hun doeleinden.

(Document)
Katsman M.M. Elektrische machines (Document)
Stand D.A. Contactloze elektrische machines (Document)
Katsman M.M. Elektrische machines, instrumentatieapparatuur en automatiseringsapparatuur (document)
Kritsshtein A.M. Elektromagnetische compatibiliteit in de elektriciteitssector: trainingshandleiding (document)
Andrianov V.N. Elektrische machines en apparaten (Document)
Katsman M.M. Handboek voor elektrische machines (document)
Duits-Galkin SG, Kardonov G.A. Elektrische auto's. Laboratoriumwerk op pc (document)
Kochegarov BE, Lotsmanenko V.V., Oparin G.V. Huishoudelijke machines en apparaten. Handleiding. Deel 1 (Document)
Kopylov I.P. Handboek voor elektrische machines Deel 1 (document)
Kritsshtein A.M. Elektrische machines (Document)

n1.doc

Invoering

§ IN 1. Doel van elektrische machines en transformatoren

Elektrificatie vindt plaats via elektrische producten die door de elektrische industrie worden geproduceerd. De belangrijkste tak van deze industrie is Elektrotechniek, houdt zich bezig met de ontwikkeling en productie van elektrische machines en transformatoren.

Elektrische machine is een elektromechanisch apparaat dat de wederzijdse conversie van mechanische en elektrische energie uitvoert. Elektrische energie wordt in elektriciteitscentrales opgewekt door elektrische machines: generatoren die mechanische energie omzetten in elektrische energie. Het grootste deel van de elektriciteit (tot 80%) wordt opgewekt in thermische centrales, waar door de verbranding van chemische brandstoffen (kolen, turf, gas) water wordt verwarmd en omgezet in hogedrukstoom. Dit laatste wordt aan de turbine toegevoerd, waar het, door uit te zetten, de turbinerotor doet draaien (thermische energie in de turbine wordt omgezet in mechanische energie). De rotatie van de turbinerotor wordt overgebracht op de as van de generator (turbogenerator). Als gevolg van elektromagnetische processen die in de generator plaatsvinden, wordt mechanische energie omgezet in elektrische energie.

Het proces van het opwekken van elektriciteit in kerncentrales is vergelijkbaar met dat van thermische centrales, met als enige verschil dat er nucleaire brandstof wordt gebruikt in plaats van chemische brandstof.

Het proces van het opwekken van elektriciteit in waterkrachtcentrales is als volgt: water dat door een dam tot een bepaald niveau is gebracht, wordt geloosd op de waaier van een hydraulische turbine; De resulterende mechanische energie door het draaien van het turbinewiel wordt overgebracht naar de as van een elektrische generator, waarin mechanische energie wordt omgezet in elektrische energie.

Tijdens het verbruiken van elektrische energie wordt deze omgezet in andere soorten energie (thermisch, mechanisch, chemisch). Ongeveer 70% van de elektriciteit wordt gebruikt om machines, mechanismen en voertuigen aan te drijven, dat wil zeggen om deze om te zetten in mechanische energie. Deze transformatie wordt uitgevoerd door elektrische machines - elektrische motoren.

Een elektromotor is het belangrijkste element van de elektrische aandrijving van werkende machines. Een goede beheersbaarheid van elektrische energie en een gemakkelijke distributie hebben het mogelijk gemaakt om op grote schaal elektrische aandrijvingen met meerdere motoren te gebruiken voor werkende machines in de industrie, wanneer afzonderlijke delen van een werkende machine worden aangedreven door onafhankelijke motoren. Een aandrijving met meerdere motoren vereenvoudigt het mechanisme van een werkende machine aanzienlijk (het aantal mechanische tandwielen dat afzonderlijke delen van de machine met elkaar verbindt, wordt verminderd) en creëert geweldige mogelijkheden voor het automatiseren van verschillende technologische processen. Elektromotoren worden veel gebruikt in de transportsector als tractiemotoren die wielparen van elektrische locomotieven, elektrische treinen, trolleybussen, enz. Aandrijven.

Onlangs is het gebruik van elektrische machines met laag vermogen - micromachines met een vermogen van fracties tot enkele honderden watts - aanzienlijk toegenomen. Dergelijke elektrische machines worden gebruikt in apparaten voor automatisering en computertechnologie.

Een speciale klasse elektrische machines bestaat uit motoren voor huishoudelijke elektrische apparaten - stofzuigers, koelkasten, ventilatoren, enz. Het vermogen van deze motoren is laag (van enkele tot honderden watts), het ontwerp is eenvoudig en betrouwbaar, en ze zijn in grote hoeveelheden vervaardigd.

Elektrische energie die in elektriciteitscentrales wordt opgewekt, moet worden overgebracht naar plaatsen van verbruik, voornamelijk naar grote industriële centra van het land, die vele honderden en soms duizenden kilometers verwijderd zijn van krachtige elektriciteitscentrales. Maar het overbrengen van elektriciteit is niet genoeg. Het moet over veel verschillende consumenten worden verdeeld: industriële ondernemingen, transport, woongebouwen, enz. Elektriciteit wordt over lange afstanden getransporteerd met een hoge spanning (tot 500 kV of meer), wat zorgt voor minimale elektrische verliezen in elektriciteitsleidingen. Daarom is het tijdens het verzenden en distribueren van elektrische energie noodzakelijk om de spanning herhaaldelijk te verhogen en te verlagen. Dit proces wordt uitgevoerd via zogenaamde elektromagnetische apparaten transformatoren. Een transformator is geen elektrische machine, aangezien zijn werk geen verband houdt met de omzetting van elektrische energie in mechanische energie en omgekeerd; het zet alleen spanning om in elektrische energie. Bovendien is een transformator een statisch apparaat en bevat het geen bewegende delen. De elektromagnetische processen die plaatsvinden in transformatoren zijn echter vergelijkbaar met de processen die plaatsvinden tijdens de werking van elektrische machines. Bovendien worden elektrische machines en transformatoren gekenmerkt door dezelfde aard van elektromagnetische en energetische processen die ontstaan tijdens de interactie van een magnetisch veld en een geleider met stroom. Om deze redenen vormen transformatoren een integraal onderdeel van de cursus elektrische machines.

De tak van wetenschap en technologie die betrokken is bij de ontwikkeling en productie van elektrische machines en transformatoren wordt genoemd Elektrotechniek. De theoretische basis van de elektrotechniek werd in 1821 gelegd door M. Faraday, die de mogelijkheid vestigde om elektrische energie om te zetten in mechanische energie en het eerste model van een elektromotor creëerde. De werken van wetenschappers D. Maxwell en E.H. Lenz speelden een belangrijke rol in de ontwikkeling van de elektrotechniek. Het idee van wederzijdse omzetting van elektrische en mechanische energie werd verder ontwikkeld in de werken van uitstekende Russische wetenschappers B. S. Jacobi en M. O. Dolivo-Dobrovolsky, die elektromotorontwerpen ontwikkelden en creëerden die geschikt zijn voor praktisch gebruik. Grote prestaties bij het maken van transformatoren en hun praktische toepassing zijn van de opmerkelijke Russische uitvinder P.N. Jablochkov. Aan het begin van de 20e eeuw werden alle belangrijke soorten elektrische machines en transformatoren gecreëerd en werden de fundamenten van hun theorie ontwikkeld.

Momenteel heeft de huishoudelijke elektrotechniek aanzienlijk succes geboekt. Als er aan het begin van deze eeuw in Rusland vrijwel geen elektrotechniek als onafhankelijke industrie bestond, dan is er de afgelopen 50-70 jaar een tak van de elektrotechniek ontstaan: elektrotechniek, die in staat is om te voldoen aan de behoeften van onze ontwikkelingslanden. economie voor elektrische machines en transformatoren. Een groep gekwalificeerde bouwers van elektrische machines – wetenschappers, ingenieurs en technici – werd opgeleid.

Verdere technische vooruitgang definieert als hoofdtaak de consolidatie van de successen van de elektrotechniek door de praktische implementatie van de nieuwste prestaties van de elektrotechniek in de daadwerkelijke ontwikkeling van elektrische aandrijfapparaten voor industriële apparaten en huishoudelijke apparaten. De implementatie hiervan vereist een verplaatsing van de productie naar een overwegend intensief ontwikkelingstraject. De belangrijkste taak is het verhogen van het tempo en de efficiëntie van de economische ontwikkeling op basis van het versnellen van de wetenschappelijke en technologische vooruitgang, technische heruitrusting en wederopbouw van de productie, en intensief gebruik van het gecreëerde productiepotentieel. Een belangrijke rol bij het oplossen van dit probleem is weggelegd voor de elektrificatie van de nationale economie.

Tegelijkertijd is het noodzakelijk om rekening te houden met de toenemende milieueisen aan elektriciteitsbronnen en om, naast traditionele methoden, milieuvriendelijke (alternatieve) methoden te ontwikkelen voor de productie van elektriciteit met behulp van de energie van de zon, wind, getijden, enz. en thermale bronnen. Geautomatiseerde systemen worden op grote schaal geïmplementeerd in verschillende gebieden van de nationale economie. Het belangrijkste element van deze systemen is een geautomatiseerde elektrische aandrijving, daarom is het noodzakelijk om de productie van geautomatiseerde elektrische aandrijvingen in versneld tempo te verhogen.

In de context van de wetenschappelijke en technologische ontwikkeling wordt het werk dat verband houdt met het verbeteren van de kwaliteit van gefabriceerde elektrische machines en transformatoren van groot belang. Het oplossen van dit probleem is een belangrijk middel om internationale economische samenwerking te ontwikkelen. Relevante wetenschappelijke instellingen en industriële ondernemingen in Rusland werken aan het creëren van nieuwe soorten elektrische machines en transformatoren die voldoen aan de moderne eisen voor de kwaliteit en technische en economische indicatoren van gefabriceerde producten.

§ OM 2 UUR. Elektrische machines - elektromechanische energieomzetters

De studie van elektrische machines is gebaseerd op kennis van de fysieke essentie van elektrische en magnetische verschijnselen, gepresenteerd in de loop van de theoretische grondslagen van de elektrotechniek. Voordat we echter beginnen met het bestuderen van de cursus 'Elektrische machines', moeten we ons de fysieke betekenis herinneren van enkele wetten en verschijnselen die ten grondslag liggen aan het werkingsprincipe van elektrische machines, in de eerste plaats de wet van elektromagnetische inductie.

Rijst. IN 1. Naar het concept van een “elementaire generator” (A) en “elementaire motor” (b)

Wanneer een elektrische machine in generatormodus werkt, wordt mechanische energie omgezet in elektrische energie. De aard van dit proces wordt uitgelegd elek wettromagnetische inductie: als externe kracht F een geleider beïnvloeden die in een magnetisch veld is geplaatst en deze verplaatsen (Fig. B.1, a), bijvoorbeeld van links naar rechts loodrecht op de inductievector IN magnetisch veld met een snelheid , dan wordt er een elektromotorische kracht (EMF) in de geleider geïnduceerd

E=Blv,(B.1)

waar in - magnetische inductie, T; l is de actieve lengte van de geleider, d.w.z. de lengte van het deel ervan dat zich in het magnetische veld bevindt, m;  - geleidersnelheid, m/s.

Rijst. OM 2 UUR. Regels voor "rechterhand" en "linkerhand"

Om de richting van de EMF te bepalen, moet u de ‘rechterhandregel’ gebruiken (Fig. B.2, A). Door deze regel toe te passen, bepalen we de richting van de EMF in de geleider (van ons af). Als de uiteinden van de geleider zijn kortgesloten met externe weerstand R (consument), dan ontstaat er onder invloed van EMF een stroom in dezelfde richting in de geleider. Een geleider in een magnetisch veld kan in dit geval dus worden beschouwd als elementairnieuwe generator.

Als gevolg van de interactie van stroom I bij een magnetisch veld ontstaat er een elektromagnetische kracht die op de geleider inwerkt

F EM = BlI. (OM 2 UUR)

Richting van kracht F EM kan worden bepaald door de “linkerhand”-regel (Fig. B.2, b ). In het onderhavige geval is deze kracht van rechts naar links gericht, d.w.z. tegengesteld aan de beweging van de geleider. Dus in de beschouwde elementaire generator is de kracht F EM remt ten opzichte van de aandrijfkracht F .

Met uniforme beweging van de geleider F = F EM . Als we beide zijden van de gelijkheid vermenigvuldigen met de snelheid van de geleider, krijgen we

F = FEM

Laten we de waarde F EM in deze uitdrukking vervangen uit (B.2):

F = BlI = EI (VZ)

De linkerkant van de gelijkheid bepaalt de waarde van het mechanische vermogen dat wordt gebruikt om de geleider in het magnetische veld te bewegen; de rechterkant is de waarde van het elektrische vermogen dat in een gesloten lus wordt ontwikkeld door elektrische stroom I. Het gelijkteken tussen deze delen laat zien dat in de generator het mechanische vermogen dat wordt verbruikt door een externe kracht wordt omgezet in elektrisch vermogen.

Als de externe kracht F niet op de geleider aanbrengen, maar er spanning U op toepassen vanuit een elektrische bron zodat de stroom I in de geleider de richting heeft die wordt weergegeven in Fig. V.1, geb , dan zal alleen de elektromagnetische kracht F EM op de geleider inwerken . Onder invloed van deze kracht zal de geleider in het magnetische veld gaan bewegen. In dit geval wordt een emf in de geleider geïnduceerd in de richting tegengesteld aan de spanning U. Dus een deel van de spanning U, toegepast op de geleider wordt gebalanceerd door de emf E, geïnduceerd in deze geleider, en het andere deel is de spanningsval in de geleider:

U = E + Ir, (B.4)

waar r - elektrische weerstand van een geleider.

Laten we beide kanten van de gelijkheid vermenigvuldigen met de stroom I:

UI = EI + ik 2 r.

In plaats daarvan vervangen E de waarde van de emf uit (B.1), verkrijgen we

UI =BlI + I 2 r,

of, volgens (B.2),

UI=F EM  + I 2 R. (OM 5 UUR)

Uit deze gelijkheid volgt dat elektrische energie (gebruikersinterface), het binnenkomen van de geleider wordt gedeeltelijk omgezet in mechanisch (F EM  ), en wordt gedeeltelijk besteed aan het dekken van elektrische verliezen in de geleider ( I 2 R). Daarom kan een stroomvoerende geleider die in een magnetisch veld wordt geplaatst, worden beschouwd als elementcontainer-elektromotor.

De beschouwde verschijnselen laten ons toe te concluderen: a) voor elke elektrische machine is de aanwezigheid van een elektrisch geleidend medium (geleiders) en een magnetisch veld dat onderling kan bewegen vereist; b) wanneer een elektrische machine zowel in de generatormodus als in de motormodus werkt, de inductie van een EMF in een geleider die een magnetisch veld doorkruist en het ontstaan van een kracht die inwerkt op een geleider die zich in een magnetisch veld bevindt wanneer er een elektrische stroom doorheen stroomt worden gelijktijdig waargenomen; c) de wederzijdse transformatie van mechanische en elektrische energieën in een elektrische machine kan in elke richting plaatsvinden, d.w.z. dezelfde elektrische machine kan zowel in motor- als in generatormodus werken; deze eigenschap van elektrische machines wordt genoemd omkeerbaarheid. Het principe van omkeerbaarheid van elektrische machines werd voor het eerst vastgesteld door de Russische wetenschapper E. X. Lenz.

De beschouwde 'elementaire' elektrische generator en motor weerspiegelen alleen het principe van het gebruik van de basiswetten en verschijnselen van elektrische stroom daarin. Wat het ontwerp betreft, zijn de meeste elektrische machines gebouwd op het principe van de roterende beweging van hun bewegende deel. Ondanks de grote verscheidenheid aan ontwerpen van elektrische machines, blijkt het mogelijk om een algemeen ontwerp van een elektrische machine voor te stellen. Dit ontwerp (Fig. B.3) bestaat uit een vast deel 1, genaamd stator, en een roterend deel 2 genoemd rotorus De rotor bevindt zich in de statorboring en is daarvan gescheiden door een luchtspleet. Een van deze delen van de machine is uitgerust met elementen die een magnetisch veld in de machine opwekken (bijvoorbeeld een elektromagneet of een permanente magneet), en de andere heeft een wikkeling, die we gewoonlijk zullen noemen over werkenwikkelmachine. Zowel het stationaire deel van de machine (stator) als het bewegende deel (rotor) hebben kernen van zacht magnetisch materiaal met een lage magnetische weerstand.

Rijst. V.Z. Algemeen ontwerpdiagram van een elektrische machine

Als een elektrische machine in de generatormodus werkt, wordt er, wanneer de rotor draait (onder invloed van de aandrijfmotor), een EMF geïnduceerd in de geleiders van de werkwikkeling en verschijnt er een elektrische stroom wanneer een consument is aangesloten. In dit geval wordt de mechanische energie van de aandrijfmotor omgezet in elektrische energie. Als de machine bedoeld is om als elektromotor te werken, is de werkwikkeling van de machine verbonden met het netwerk. In dit geval interageert de stroom die wordt gegenereerd in de wikkelgeleiders met het magnetische veld en ontstaan er elektromagnetische krachten op de rotor, waardoor de rotor gaat roteren. In dit geval wordt de elektrische energie die door de motor uit het netwerk wordt verbruikt, omgezet in mechanische energie die wordt besteed aan de rotatie van een mechanisme, machine, enz.

Het vermogensbereik van elektrische machines is zeer breed: van fracties van een watt tot honderdduizenden kilowatt.

§ V.Z. Classificatie van elektrische machines

Het gebruik van elektrische machines als generatoren en motoren is hun belangrijkste toepassing, omdat het uitsluitend verband houdt met het doel van de wederzijdse omzetting van elektrische en mechanische energie. Het gebruik van elektrische machines in verschillende takken van de technologie kan andere doeleinden hebben. Het elektriciteitsverbruik wordt dus vaak geassocieerd met de omzetting van wisselstroom in gelijkstroom of met de omzetting van industriële frequentiestroom in een hogere frequentiestroom. Voor deze doeleinden gebruiken ze omvormers voor elektrische machines.

Elektrische machines worden ook gebruikt om de kracht van elektrische signalen te versterken. Dergelijke elektrische machines worden genoemd elektrische machineversterkers. Elektrische machines die worden gebruikt om de arbeidsfactor van elektriciteitsverbruikers te verbeteren, worden genoemd synchrone compensatieTori. Elektrische machines die worden gebruikt om de wisselstroomspanning te regelen, worden genoemd inductie regulerendTori

Zeer veelzijdige toepassing micromachines in automatiserings- en computertechnologieapparatuur. Hier worden elektrische machines niet alleen als motor gebruikt, maar ook als tachogeneratoren(om de rotatiesnelheid om te zetten in een elektrisch signaal), Selsyns, roterende transformatoren(om elektrische signalen te ontvangen die evenredig zijn aan de rotatiehoek van de as), enz.

Uit de bovenstaande voorbeelden wordt duidelijk hoe divers de indeling van elektrische machines is, afhankelijk van hun doel.

Laten we eens kijken naar de classificatie van elektrische machines volgens het werkingsprincipe, volgens welke alle elektrische machines zijn onderverdeeld in borstelloos en commutator, die zowel qua werkingsprincipe als qua ontwerp verschillen. Borstelloze machines zijn AC-machines. Ze zijn onderverdeeld in asynchroon en synchroon. Asynchrone machines worden voornamelijk als motoren gebruikt, terwijl synchrone machines zowel als motoren als generatoren worden gebruikt. Commutatormachines worden voornamelijk gebruikt om op gelijkstroom te werken als generatoren of motoren. Alleen commutatormachines met een laag vermogen worden tot universele motoren omgebouwd die zowel op gelijkstroom- als op wisselstroom kunnen werken.

Elektrische machines met hetzelfde werkingsprincipe kunnen verschillen in verbindingspatronen of andere kenmerken die de operationele eigenschappen van deze machines beïnvloeden. Asynchrone en synchrone machines kunnen bijvoorbeeld driefasig zijn (aangesloten op een driefasig netwerk), condensator of eenfasig. Afhankelijk van het ontwerp van de rotorwikkeling worden asynchrone machines onderverdeeld in machines met een eekhoornkooirotor en machines met een gewikkelde rotor. Synchrone machines en DC-commutatormachines zijn, afhankelijk van de methode om er een magnetisch excitatieveld in te creëren, onderverdeeld in machines met een excitatiewikkeling en machines met permanente magneten. In afb. B.4 presenteert een diagram van de classificatie van elektrische machines, met daarin de belangrijkste typen elektrische machines die het meest worden gebruikt in moderne elektrische aandrijvingen. Dezelfde classificatie van elektrische machines vormt de basis voor het bestuderen van het opleidingsonderdeel “Elektrische machines”.

NAAR
De cursus “Elektrische machines” omvat naast de elektrische machines zelf ook de studie van transformatoren. Transformatoren zijn statische omvormers van wisselstroomelektriciteit. De afwezigheid van roterende delen geeft transformatoren een ontwerp dat hen fundamenteel onderscheidt van elektrische machines. Het werkingsprincipe van transformatoren, evenals het werkingsprincipe van elektrische machines, is echter gebaseerd op het fenomeen elektromagnetische inductie, en daarom vormen veel bepalingen van de theorie van transformatoren de basis van de theorie van elektrische wisselstroommachines.

Elektrische machines en transformatoren zijn de belangrijkste elementen van elk energiesysteem of elke energie-installatie. Daarom is voor specialisten die werkzaam zijn in de productie of bediening van elektrische machines kennis van de theorie en begrip van de fysieke essentie van elektromagnetische, mechanische en thermische processen die plaatsvinden in elektrische machines vereist. en transformatoren zijn tijdens hun werking noodzakelijk.