Электрические машины

2.11. Электрические машины 2.11.1. Общие понятия

Электрическая машина является электромеханическим преобразователем, в котором преобразуется механическая энергия в электрическую или электрическая энергия в механическую.

В зависимости от рода отдаваемого или потребляемого тока электрические машины разделяются на машины переменного и постоянного тока.

Машины переменного тока делятся на синхронные, асинхронные и коллекторные.

В синхронной машине поле возбуждения создается обмоткой, расположенной на роторе и питающейся постоянным током. Обмотка статора соединяется с сетью переменного тока. Обращенная схема, когда обмотка возбуждения расположена на статоре, встречается редко. В синхронной машине обмотка, в которой индуцируется ЭДС и протекает ток нагрузки, называется обмоткой якоря, а часть машины с этой обмоткой называется якорем. Часть машины, на которой расположена обмотка возбуждения, называется индуктором. Синхронные машины применяются в качестве генераторов и двигателей.

В асинхронной машине поле создается в обмотке статора и взаимодействует с током, наводимым в обмотке ротора. Среди асинхронных машин коллекторными являются однофазные двигатели малой мощности. Асинхронные машины применяются в основном в качестве двигателей.

Машина постоянного тока по своему конструктивному выполнению сходна с обращенной синхронной машиной, у которой обмотка якоря расположена на роторе, а обмотка возбуждения — на статоре. Большинство машин постоянного тока коллекторные. Они могут работать в качестве генераторов или двигателей.

По мощности электрические машины можно разделить на следующие группы.

Машины большой мощности:

коллекторные машины мощностью более 200 кВт; синхронные генераторы мощностью более 100 кВт; синхронные двигатели мощностью более 200 кВт; асинхронные двигатели мощностью более 100 кВт при на

пряжении более 1000 В.

Машины средней мощности:

коллекторные машины мощностью 1...200 кВт;

синхронные генераторы мощностью до 100 кВт, в том

числе высокоскоростные мощностью до 200 кВт; асинхронные двигатели мощностью 1...200 кВт; асинхронные машины мощностью 1...400 кВт при напряже

нии до 1000 В, в том числе двигатели единых серий от 0,25 кВт. К группе машин малой мощности относятся следующие

электрические машины, не входящие в первые две группы: двигатели постоянного тока коллекторные и универсаль

ные;

асинхронные двигатели, синхронные двигатели и др. Режим работы электрической машины (ЭМ) — установлен

ный порядок чередования продолжительности нагрузки, холостого хода, торможения, пуска и реверса машины во время ее работы.

Коэффициент полезного действия (КПД) — отношение полезной (отдаваемой) мощности и затраченной (подводимой):

для генераторов — отношение активной электрической мощности, отдаваемой в сеть, к затраченной механической

мощности;

для электродвигателей — отношение полезной механической мощности на валу, кВт, к активной подводимой электрической мощности, кВт.

Коэффициент мощности (cosrp) для машин переменного тока:

для генераторов — отношение отдаваемой активной электрической мощности, кВт, к полной отдаваемой электрической мощности, кВ-А;

для электродвигателей — отношение активной потребляемой электрической мощности, кВт, к полной потребляемой электрической мощности, кВ-А.

U_H, /_н —- номинальные напряжение и ток;

/_п — пусковой ток.

Пусковой ток (начальный пуск) — установившийся ток, потребляемый двигателем при неподвижном роторе и питании от сети с номинальными напряжением и частотой.

Кратность начального пускового тока — отношение начального пускового тока к номинальному току.

Номинальный вращающий момент — вращающий момент на валу электродвигателя, соответствующий номинальной мощности и номинальной частоте вращения.

Начальный пусковой момент — вращающий момент, развиваемый двигателем при неподвижном роторе и начальном пусковом токе.

Минимальный вращающий момент — наименьшее значение вращающего момента, развиваемого двигателем при номинальных напряжении и частоте сети в диапазоне изменения частоты вращения от нуля до значения, соответствующего максимальному моменту.

Максимальный вращающий момент — наибольшее значение вращающего момента, развиваемого двигателем при номинальных напряжении и частоте сети.

Относительная продолжительность включения (ПВ) — отношение длительности работы двигателя при нагрузке, включая пуск, к длительности рабочего цикла, выраженное в процентах.

Двигатель общего назначения — двигатель, удовлетворяющий техническим требованиям, общим для большинства случаев применения, и выполненный без учета специальных требований потребителя.

Основное исполнение двигателей — исполнение, соответствующее общетехническим требованиям по рабочим свойствам, условиям работы и применения. Основное исполнение является базой для разработки модификаций и специализированных исполнений.

Модификация — исполнение двигателя на базе основного исполнения, имеющее то же значение высот оси вращения, но отличающееся рабочими свойствами (механической характеристикой, диапазоном регулирования частот вращения и др.).

Специализированное исполнение — исполнение, удовлетворяющее повышенным требованиям потребителя в отношении условий применения.

Различаются специализированные исполнения по условиям окружающей среды и по точности выполнения установочных и присоединительных размеров.

Узкоспециализированное исполнение — исполнение, предназначенное для работы в узкоспециализированной области.

Конструктивное исполнение — способ расположения составных частей машины относительно элементов крепления подшипников и конца вала.