Основные типы и классификация электрических машин

                                   Классификация по назначению.

Электрические машины по назначению подразделяют на следующие виды:

Электромашинные генераторы, преобразующие механическую энергию в электрическую. Их устанавливают на электрических станциях и различных транспортных установках: автомобилях, самолетах, тепловозах, кораблях, передвижных электростанциях и др. На электростанциях они приводятся во вращение с помощью мощных паровых и гидравлических турбин, а на транспортных установках - от двигателей внутреннего сгорания и газовых турбин. В ряде случаев генераторы используют в качестве источников питания в установках связи, устройствах автоматики, измерительной техники.

Электрические двигатели, преобразующие электрическую энергию в механическую; они приводят во вращение различные машины, механизмы и устройства, применяемые в промышленности, сельском хозяйстве, связи, на транспорте, в военном деле и быту. В современных системах автоматического управления их используют в качестве исполнительных, регулирующих и программирующих органов;

Электромашинные преобразователи, преобразующие переменный ток в постоянный и, наоборот, изменяющие величину напряжения переменного и постоянного тока, частоту, число фаз и др. Их широко используют в промышленности, на транспорте и в военном деле, хотя в последнее десятилетие роль электромашинных преобразователей существенно уменьшилась вследствие применения статических полупроводниковых преобразователей;

электромашинные компенсаторы, осуществляющие генерирование реактивной мощности в электрических установках для улучшения энергетических показателей источников и приемников электрической энергии;

Ниже используются сокращенные термины - генераторы, электродвигатели, преобразователи, компенсаторы и усилители.

 Электромашинные усилители, используемые для управления объектами относительно большой мощности посредством электрических сигналов малой мощности, подаваемых на их обмотки возбуждения (управления). Роль электромашинных усилителей в последнее время также уменьшилась из-за широкого применения усилителей, выполненных на полупроводниковых элементах (транзисторах, тиристорах);

электромеханические преобразователи сигналов, генерирующие, преобразующие и усиливающие различные сигналы. Их выполняют обычно в виде электрических микромашин и широко используют в системах автоматического регулирования, измерительных и счетно-решающих устройствах в качестве различных датчиков, дифференцирующих и интегрирующих элементов, сравнивающих и регулирующих органов и др.

Классификация по роду тока и принципу действия. Электрические машины по роду тока делят на машины переменного и постоянного тока. Машины переменного тока в зависимости от принципа действия и особенностей электромагнитной системы подразделяют на трансформаторы, асинхронные, синхронные и коллекторные машины.

Трансформаторы широко применяют для преобразования напряжения: в системах передачи и распределения электрической энергии, в выпрямительных установках, устройствах связи, автоматики и вычислительной техники, а также при электрических измерениях (измерительные трансформаторы) и функциональных преобразованиях (вращающиеся трансформаторы).

Асинхронные машины используют главным образом в качестве электрических двигателей трехфазного тока. Простота устройства и высокая надежность позволяют применять их в различных отраслях техники для привода станков, грузоподъем­ных и землеройных машин, компрессоров, вентиляторов и пр. В системах автоматического регулирования широко используют одно- и двухфазные управляемые асинхронные двигатели, асинхронные тахогенераторы, а также сельсины.

Синхронные машины применяют в качестве генераторов переменного тока промышленной частоты на электрических станциях и генераторов повышенной частоты в автономных источниках питания (на кораблях, самолетах и т. п.). В электрических приводах большой мощности применяют также синхронные электродвигатели. В устройствах автоматики широко используют различные синхронные машины малой мощности (реактивные, с постоянными магнитами, гистерезисные, шаговые, индукторные и пр.).

Коллекторные машины переменного тока используют сравнительно редко и главным образом в качестве электродвигателей. Они имеют сложную конструкцию и требуют тщательного ухода. В устройствах автоматики, а также в различного рода электробытовых приборах применяют универсальные коллекторные двигатели, работающие как на постоянном, так и на переменном токе.

Машины постоянного тока применяют в качестве генераторов и электродвигателей в устройствах электропривода, требующих регулирования частоты вращения в широких пределах: железнодорожный и морской транспорт, прокатные станы, грузоподъемные и землеройные машины, сложные металлообрабатывающие станки и пр., а также в тех случаях, когда источниками электрической энергии для питания электродвигателей служат аккумуляторные батареи (стартерные двигатели, двигатели подводных лодок, космических кораблей и т. п.).

 

Электрические машины - это электромеханические преобразователи, в которых осуществляется преобразование электрической энергии в механическую или механической в электрическую. Основное отличие электрических машин от других преобразователей в том, что они обратимы, т. е. одна и та же машина может работать в режиме двигателя, преобразуя электрическую энергию в механическую, и в режиме генератора, преобразуя механическую энергию в электрическую.

   По виду создаваемого в машинах поля, в котором происходит преобразование энергии, электрические машины подразделяются на индуктивные, емкостные и индуктивно-емкостные. Современные широко применяемые в промышленности и других отраслях народного хозяйства электрические машины - индуктивные. Преобразование энергии в них осуществляется в магнитном поле. Ёмкостные электрические машины, хотя и были изобретены задолго до индуктивных, до сих пор не нашли практического применения из-за сложности создания достаточно мощного электрического поля, в котором происходит преобразование энергии. Индуктивно-емкостные машины появились лишь в последние годы. Преобразование энергии в них происходит в электромагнитном поле, и они объединяют свойства индуктивных и емкостных электрических машин. В практике эти машины еще не применяются, поэтому в данной работе рассматриваются только индуктивные электрические машины, которые в дальнейшем будут называться просто электрическими машинами.

Для того чтобы электрическая машина работала, в ней должно быть создано вращающееся магнитное поле. Принцип образования вращающегося поля у всех машин один и тот же. Простейшей электрической машиной является идеальная обобщенная электрическая машина, т. е. машина симметричная, ненасыщенная, имеющая гладкий воздушный зазор. Непременным условием преобразования энергии является изменение потокосцепления обмоток в зависимости от взаимного положения ее частей – статора и ротора. Это условие может быть выполнено при различных вариантах конструктивных форм магнитопровода и при различных конструкциях и расположении обмоток. Тот или иной вариант выбирается в зависимости от рода питающего (или генерируемого) тока, наиболее удобного способа создания поля и типа машины. Для преобразования энергии в подавляющем большинстве электрических машин используется вращательное движение.

Электрические машины обычно выполняются с одной вращающейся частью - цилиндрическим ротором и неподвижной частью - статором. Такие машины называются одномерными. Они имеют одну степень свободы. Почти все выпускаемые промышленностью машины - одномерные с цилиндрическим вращающимся ротором и внешним неподвижным статором. Электромагнитный момент в электрических машинах приложен и к ротору, и в асинхронных машинах специальная обмотка возбуждения отсутствует, рабочий поток создается реактивной составляющей тока обмотки статора. Этим объясняется простота конструкции и обслуживания асинхронных двигателей, так как отсутствуют скользящие контакты для подвода тока к вращающейся обмотке возбуждения, и отпадает необходимость в дополнительном источнике постоянного тока для возбуждения машины. Обмотки статоров и роторов асинхронных машин распределенные и размещены в пазах их магнитопроводов.

На роторах асинхронных машин располагается либо фазная, т. е. имеющая обычно столько же фаз, сколько и обмотка статора, изолированная от корпуса обмотка, либо короткозамкнутая. Короткозамкнутая обмотка ротора состоит из расположенных в пазах ротора замкнутых между собой по обоим торцам ротора неизолированных стержней из проводникового материала. Она может быть также выполнена заливкой пазов алюминием. В зависимости от типа обмотки ротора различают асинхронные двигатели с фазными роторами или асинхронные двигатели с короткозамкнутыми  роторами.

Нормальное исполнение асинхронных машин - с ротором, расположенным внутри статора. Однако для некоторых приводов, например привода транспортера, оказывается выгоднее расположить вращающийся ротор снаружи статора.

Такие машины называют обращенными или машинами с внешним ротором. Они выполняются обычно с короткозамкнутыми роторами. В асинхронных машинах ток в обмотке ротора обусловлен ЭДС, наведенной в проводниках обмотки магнитным полем статора. Асинхронная машина состоит из двух главных частей: неподвижного статора и вращающегося ротора.

 По конструкции асинхронные двигатели подразделяются на два основных типа: с короткозамкнутым ротором и фазным ротором ( последние называют также двигатели с контактными кольцами). Рассматриваемые двигатели имеют одинаковую конструкцию статора и отличаются лишь выполнением обмотки ротора.

  Статор асинхронной машины состоит из сердечника, корпуса (станины) и подшипниковых щитов. Сердечник статора представляет собой полый цилиндр, собранный из пластин электротехнической стали, изолированных друг от друга слоем лака. На статоре расположена обмотка, которая при подключении к сети создает вращающееся магнитное поле

Обмотки статора выполняются из медного изолированного провода и размещается в пазах сердечника, изготовленного из листов электротехнической стали. Сердечник помещается внутрь корпуса, который изготавливается из чугуна, алюминия или других металлов. С торцов корпус закрывается двумя подшипниковыми щитами, которые служат для защиты обмотки статора и в качестве опоры подшипников. Выводы обмотки статора располагаются на корпусе в коробке выводов или клеммной коробке. Обмотка статора асинхронного электродвигателя обычно трехфазная, катушки которой размещены по окружности статора. Фазы обмотки статора соединяют по схеме звезда (Y) или треугольник (∆ ) и подключают к сети трехфазного тока.

Ротор асинхронной машины представляет собой цилиндрический сердечник, собранный из пластин электротехнической стали, изолированных друг от друга лаком. Сердечник ротора расположен на валу, закрепленном в подшипниках. В пазах ротора располагаются витки обмотки ротора. Обмотку ротора размещают равномерно вдоль окружности ротора.

Между ротором и статором имеется воздушный зазор, который для улучшения   магнитной связи между обмотками делают по возможности малым.

В большинстве двигателей применяется короткозамкнутый ротор, обмотка которого выполняется в виде «беличьей клетки». «Беличья клетка» состоит из медных или алюминиевых стержней, замкнутых накоротко с торцов двумя кольцами. Стержни этой обмотки вставляют в пазы сердечника ротора без какой-либо изоляции. В двигателях малой и средней мощности «беличью клетку» обычно получают путем заливки расплавленного алюминиевого сплава в пазы сердечника ротора. Вместе со стержнями беличьей клетки» отливают короткозамыкающие кольца и торцевые лопасти, осуществляющие вентиляцию машины.

Рисунок 1.1

 

Асинхронный электродвигатель – это электрическая машина, которая преобразовывает электрическую энергию в механическую. То есть потребляет электрический ток, а взамен дают крутящий момент, с помощью которого можно вращать многие агрегаты.

А само слово «асинхронный» — означает неодновременных или не совпадающий по времени. Потому что у таких двигателей частота вращения ротора немного отстаёт от частоты вращения электромагнитного поля статора. Ещё это отставанием называют – скольжением.

Обозначается это скольжение буквой: S

А вычисляется скольжение по такой формуле: S = ( n1 — n2 )/ n1 — 100%

Где, n1 – это синхронная частота магнитного поля статора;

n2 – это частота вращения вала.

 

 

Рисунок 1.2

Двигатели с фазным ротором (рис.1.3). Обмотка статора выполнена так же, как и в двигателях с короткозамкнутым ротором. Ротор имеет трехфазную обмотку с тем же числом полюсов. Обмотка фазного ротора выполняется изолированным проводом. Обмотку ротора обычно соединяют по схеме Y, а свободные концы их соединяются с тремя контактными кольцами, укрепленными на валу машины, но изолированными от этого вала, вращающимися вместе с валом машины. На кольца наложены щетки, установленные в неподвижных щеткодержателях. Через кольца и щетки обмотка ротора замыкается на трехфазный реостат, т. е. в каждую фазу ротора вводят добавочное активное сопротивление. Обмотка статора такого двигателя включается непосредственно в трехфазную сеть. Включение реостата в цепь ротора дает возможность существенно улучшить пусковые условия двигателя – уменьшить пусковой ток и увеличить пусковой момент, кроме того, с помощью реостата, включенного в цепь ротора, можно плавно регулировать скорость двигателя.

Рисунок 1.3

 

 

  В процессе обслуживания и ремонта асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором используется следующий инструмент:
- Выверочная линейка
- Скобы и струны
- Линейки при шкивах разной ширины.
- Ключи гаечные 6 – 32 мм – 1 комплект.
- Напильники – 1 комплект.
- Набор головок – 1 набор.
- Щетка по металлу – 1 шт.
- Нож монтерский – 1 шт.
- Набор отверток – 1 комплект.
- Отвертка слесарная – 1 шт.
- Плашки 4 – 16 мм – 1 комплект.
- Метчики 4 – 16 мм – 1 комплект.
- Набор сверл 3 – 16 мм – 1 комплект.
- Монтировка – 1 шт.
- Плоскогубцы – 1 шт.
- Зубило – 1 шт.
- Дрель – 1 шт.
- Керн – 1 шт.
- Кисть плоская – 2 шт.
- Молоток – 1 шт.
- Лопата – 1 шт.
- Щётка-смётка – 1 шт

 

 

 

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: