Что такое электрическая машина

Открытое образование: Онлайн-курс

12 недель
около 12 часов в неделю
4 зачётных единицы

В предлагаемом курсе изучаются принципы построения, конструкции, технические и эксплуатационные характеристики трансформаторов, а также генераторов и двигателей постоянного и переменного тока. Курс содержит видеолекции, сопровождаемые опросами, электронное пособие, виртуальные лаборатории и упражнения. Материал курса рассчитан на двенадцать недель обучения.

Курс электрических машин посвящён изучению принципов построения, конструкций, технических и эксплуатационных характеристик трансформаторов, а также генераторов и двигателей постоянного и переменного тока. Этот курс является основным разделом электротехники, наряду с теорией линейных электрических цепей и электрическим приводом.

Цель курса – получение базовых знаний в области теории электрических машин, достаточных для специалистов технических направлений подготовки неэлектротехнических профилей, а также для всех желающих познакомиться с основами электротехники и получить навыки решения задач, связанных с эксплуатацией электрических машин.

При изучении каждого из десяти разделов курса используются виртуальные лаборатории, характер которых соответствует задачам повседневной инженерной практики.

После окончания курса слушатели будут знать принципы построения, конструкции, технические и эксплуатационные характеристики трансформаторов, генераторов и двигателей постоянного и переменного тока, а также приобретут навыки решения задач, связанных с эксплуатацией электрических машин.

Формат

В состав курса входят видеолекции, упражнения и виртуальные лаборатории. Длительность курса составляет 12 недель. Трудоемкость курса – 4 зачетных единицы. Средняя недельная нагрузка на обучающегося – 12 часов.

Усольцев А.А. Электрические машины: Учебное пособие. – СПб.: НИУ ИТМО, 2013. – 123 с.
Усольцев А.А. Общая электротехника: Учебное пособие. – 2-е изд., перераб и доп. – СПб.: НИУ ИТМО, 2013. – 305 с.
Жаворонков М.А. Электротехника и электроника: Учебное пособие для студ. вузов. / М.А. Жаворонков, А.В. Кузин. – М.: «Академия», 2005. – 400 с.
Касаткин А.С. Электротехника: учебник для вузов. / А.С. Касаткин, М.В. Немцов. – М.: «Академия», 2007. – 544 с.

Требования

Для успешного освоения курса необходимы знания математики и физики в объёме начальных курсов вуза, а также теории линейных электрических цепей. Для прохождения курса дополнительного программного обеспечения не требуется.

Программа курса

В курсе рассматриваются следующие темы:

Катушка с магнитопроводом в цепи переменного тока.
Преобразование энергии трансформатором.
Специальные типы трансформаторов и их применение в технике.
Магнитные поля бесколлекторных машин.
Конструкция, принцип действия и характеристики асинхронного двигателя.
Управление асинхронным двигателем. Специальные типы двигателей.
Конструкция принцип действия и характеристики синхронных машин.
Синхронные двигатели.
Двигатели постоянного тока.
Управление двигателем постоянного тока. Специальные типы коллекторных машин и вентильные двигатели.

Каждая тема предполагает изучение в течение одной недели. На 6-й и 12-й неделях запланированы упражнения по пройденному материалу.

В курсе имеется два типа дедлайна (предельного срока выполнения оценивающих мероприятий):– мягкий дедлайн, при котором необходимо выполнить все оценивающие мероприятия текущей недели до ее завершения;

– жесткий дедлайн, при котором на выполнение оценивающих мероприятий после мягкого дедлайна дополнительно выделяется еще две недели, по окончании которых доступ к соответствующим мероприятиям закрывается.

Результаты обучения

знания в области теории и практики использования электрических машин (РО-1);
умения и навыки решения задач теории и практики использования электрических машин (РО-2).

Формируемые компетенции

09.03.01 Информатика и вычислительная техника
1. Обосновывать принимаемые проектные решения, осуществлять постановку и выполнять эксперименты по проверке их корректности и эффективности (ПК-6)
2. Участвовать в настройке и наладке программно-аппаратных комплексов (ПК-9)

Источник: https://openedu.ru/course/ITMOUniversity/ELMACH/

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

Области применения электрических машин

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].

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.

Вращающиеся электрические машины

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].

ЭТО ИНТЕРЕСНО: Гофра что это такое

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.

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.

Источник: https://engineering-solutions.ru/motorcontrol/electricmachine/

��

�� / �� / ��

�� , � �� , �� -�� .

��

�� . ��, � �� , �� , � � �� . �� -�� .

�� :

�� , �� .
�� , �� .

��

��, �� , �� . �� , �� .

�� -��

�� -�� -��.

�� , � �� , �� .

�� , �� , �� .

�� .

�� :

�� , �� ;
�� (� ��, �� ).

�� , �� , �� , � �� 90%.

��

�� , ��:

�� ;
�� ;
�� .

� �� , �� , �� .

�� , �� .

�� .

�� :

��

��
��

Источник: https://www.elektro-expo.ru/ru/ui/17159/

Информационный сайт

Принципы электромеханического преобразования энергии и их практическое применение при проектировании и эксплуатации электрических машин изучает специальный раздел электротехники – электромеханика. Предметом изучения электромеханики является управление режимами работы и регулирование параметров обратимого преобразования электрической энергии в механическую и механической – в электрическую, включая генерирование и трансформацию электрической энергии.

Назначение и классификация электрических машин

Электрические машины служат для преобразования механической энергии в электрическую и обратно – электрической энергии в механическую, а также для преобразования одного рода электрической энергии в другой.

Преобразование механической энергии в электрическую осуществляется с помощью электрических машин, называемых электрическими генераторами.

Генераторы приводятся во вращение с помощью паровых, гидравлических и газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания и других первичных двигателей.

Во многих случаях электрическая энергия, выработанная на электрических станциях, снова превращается в механическую для приведения в действие различных машин и механизмов. Для этой цели применяются электрические машины, называемые электрическими двигателями.

На современных электростанциях обычно вырабатывается переменный ток, и для передачи его к потребителям через линии электропередачи и электрические сети необходимо изменять напряжение тока. Такое изменение, или трансформация, переменного тока осуществляется с помощью преобразователей, которые называются трансформаторами.

Трансформаторы представляют собой статические электромагнитные аппараты, не имеющих вращающихся частей. Однако в принципе их действия и устройства есть много общего с вращающимися электрическими машинами, и поэтому их также относят к электрическим машинам в широком смысле этого слова. Существуют также другие разновидности электрических машин.

В зависимости от рода тока электрические машины подразделяются на машины постоянного и переменного тока. Электрические машины изготавливаются на очень широкие пределы мощностей – от долей ватта до миллиона киловатт и выше.

Кроме того, выпущено весьма большое количество электродвигателей меньшей мощности, машин постоянного тока и разнообразных специальных видов маломощных электрических машин для применения в автоматизированных промышленных, транспортных, оборонных и других установках.

Преобразование энергии в современных электрических машинах осуществляется посредством магнитного поля. Такие машины называются индуктивными. Возможно также создание электрических машин, в которых энергия преобразуется посредством электрического поля (емкостные машины), однако такие машины существенного практического распространения пока не имеют. Это объясняется следующим.

В обоих классах машин взаимодействие между отдельными частями машины и преобразование энергии происходят через поле, существующее в среде, которая заполняет пространство между взаимодействующими частями машины. Этой средой обычно является воздух или другое вещество с заданными магнитными и электрическими свойствами (μ, ε).

При практически достижимых сейчас интенсивностях магнитного и электрического полей количество энергии в единице объема такой среды, пропорциональное μ или ε, при магнитном поле в тысячи раз больше, чем при электрическом.

ЭТО ИНТЕРЕСНО: Как изменить магнитный поток

Мощности емкостных машин могут стать соизмеримыми с мощностями индуктивных машин при разработке материалов с большим ε и высокой электрической прочностью, допускающей работу в сильных электрических полях.

Для получения по возможности более сильных магнитных полей применяются ферромагнитные сердечники, которые являются неотъемлемыми частями каждой электрической машины.

При переменных магнитных полях сердечники с целью ослабления вихревых токов и уменьшения вызываемых ими потерь энергии изготавливаются из листовой электротехнической стали.

Другими неотъемлемыми частями электрической машины являются обмотки из проводниковых материалов, по которым протекают электрические токи. Для электротехнической изоляции обмоток применяются различные электроизоляционные материалы.

Принцип обратимости электрических машин

Электрические машины обладают свойством обратимости: каждый электрический генератор может работать в качестве двигателя и наоборот, а в каждом трансформаторе и электромашинном преобразователе электрической энергии направление преобразования энергии может быть изменено на обратное.

Однако каждая выпускаемая электромашиностроительным заводом вращающаяся машина обычно предназначается для одного определенного режима работы, например в качестве генератора или двигателя. Точно так же в трансформаторах одна из обмоток предусматривается для работы в качестве приемника электрической энергии (первичная обмотка), а другая (вторичная обмотка) – для отдачи энергии.

При этом оказывается возможным наилучшим образом приспособить машину для заданных условий работы и добиться наилучшего использования материалов, т. е. получить наибольшую мощность на единицу массы машины.

Высокие энергетические показатели электрических машин, удобство подвода и отвода энергии, возможность выполнения на самые разные мощности, скорости вращения, а также удобство обслуживания и простота управления обусловили повсеместное их широкое распространение.

Потери в электрических машинах

Преобразование энергии в электрических машинах неизбежно связано с ее потерями, вызванными перемагничиванием ферромагнитных сердечников, прохождением тока через проводники, трением в подшипниках и о воздух и так далее Поэтому потребляемая электрической машиной мощность всегда больше отдаваемой, или полезной, мощности, а коэффициент полезного действия (к. п. д.) меньше 100%.

Тем не менее электрические машины по сравнению с тепловыми и некоторыми другими типами машин являются весьма совершенными преобразователями энергии с относительно высокими коэффициентами полезного действия. Так, в самых мощных электрических машинах к. п. д. достигает 98-99,5%, а в машинах мощностью 10 Вт к. п. д. составляет 20-40%. Такие к. п. д.

при столь малых мощностях во многих других типах машин недостижимы.

Теряемая в электрических машинах энергия превращается в тепло и вызывает нагревание отдельных частей. Для надежности работы и достижения приемлемого срока службы нагревание частей машины должно быть ограничено. Наиболее чувствительными в отношении нагревания являются электроизоляционные материалы, и именно их качеством определяются допустимые уровни нагревания электрических машин. Большое значение имеет также создание хороших условий отвода тепла или охлаждения электрических машин.

Потери энергии в электрической машине увеличиваются с повышением ее нагрузки, а вместе с этим увеличивается и нагревание машины.

Поэтому наибольшая мощность нагрузки, допускаемая для данной машины, определяется главным образом допустимым уровнем ее нагревания, а также механической прочностью отдельных частей машины, условиями токосъема на скользящих контактах и так далее Напряженность режима работы электрических машин переменного тока в отношении электромагнитных нагрузок (значения магнитной индукции, плотности тока и так далее), потерь энергии и нагревания определяется не активной, а полной мощностью, так как значение магнитного потока в машине определяется полным напряжением, а не его активной составляющей. Полезная мощность, на которую рассчитана электрическая машина, называется номинальной. Все другие величины, которые характеризуют работу машины при этой мощности, также называются номинальными. К ним относятся: номинальное напряжение, ток, скорость вращения, к. п. д. и другие величины, а для машины переменного тока также номинальная частота и номинальный коэффициент мощности (cos φ). Обозначениям номинальных величин присваивается индекс «н», например: Pн, Uн, Iн, nн и тому подобные.

Основные номинальные величины указываются в паспортной табличке (на щитке), прикрепленной к машине. Принято, что для двигателя номинальная мощность является полезной мощностью на его валу, а для генератора – электрической мощностью, отдаваемой с его выходных зажимов. При этом для генераторов переменного тока дается либо полная, либо активная номинальная мощность. Для трансформаторов и некоторых других машин переменного тока в табличке всегда указывается полная мощность.

Стандартизация электрических машин

Номинальные величины, методы испытаний электрических машин, а также другие их технико-экономические данные и требования регламентируются государственными стандартами (ГОСТ) на электрические машины.

Номинальные напряжения электрических машин согласованы в ГОСТ со стандартными номинальными напряжениями электрических сетей.

Номинальные напряжения для электрических двигателей и первичных обмоток трансформаторов при этом берутся равными стандартным напряжениям электрических сетей, а для генераторов и вторичных обмоток трансформаторов – на 5 – 10% больше с целью компенсации падения напряжения в сетях.

Наиболее употребительные номинальные напряжения электрических машин следующие: для двигателей постоянного тока 110, 220 и 440 В, для переменного тока и первичных обмоток трансформаторов 220, 380, 660 В и 3, 6, 10 кВ, для генераторов и вторичных обмоток трансформаторов 230, 400, 690 В и 3,15; 6,3; 10,5; 21 кВ (для вторичных обмоток трансформаторов также 3,3; 6,6; 11 и 22 кВ). Из более высоких напряжений для первичных обмоток трансформаторов стандартными являются 35, 110, 220, 330, 500 и 750 кВ и для вторичных обмоток 38,5; 121, 165, 242, 525 и 787 кВ. Для трехфазных установок в паспортных табличках приводятся линейные значения напряжений.

В России, а также в большинстве других стран мира промышленная частота тока равна 50 Гц, и большинство машин переменного тока поэтому строится на 50 Гц. В США и других странах Америки промышленная частота тока равна 60 Гц. Для разных специальных назначений (электротехнические установки, устройства автоматики так далее) применяются также электрические машины с другими значениями частоты тока.

По мощности электрические машины можно подразделять на следующие группы: до 0,5 кВт – машины весьма малой мощности, или микромашины, 0,5-20 кВт – машины малой мощности, 20-250 кВт – машины средней мощности и более 250 кВт – машины большой мощности. Эти границы между группами в определенной степени условны.

Источник: https://www.electromechanics.ru/

Электрические машины. Словарь терминов

Генератор – электрическая машина, преобразующая механическую энергию в электрическую.

Электрический двигатель – электрическая машина, осуществляющая преобразование электрической энергии в механическую.

ЭТО ИНТЕРЕСНО: Что такое пробой диэлектрика

Электромашинный усилитель – электрическая машина, работающая в режиме генератора и усиливающая мощность электрических сигналов.

Синхронный компенсатор – электрическая машина, используемая для повышения коэффициента мощности электрических установок.

Трансформатор – статический электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока, имеющую другие характеристики.

Холостой ход трансформатора – режим работы трансформатора при разомкнутой вторичной обмотке.

Обратимость – свойство электрических машин преобразовывать механическую энергию в электрическую и наоборот, т.е. работать как в качестве генератора, так и качестве двигателя.

Обмотка якоря машины постоянного тока – замкнутая система проводников, определенным образом уложенных на сердечнике якоря и присоединенных к коллектору.

Полюсное деление – часть поверхности якоря, приходящаяся на один полюс:

τ = πD / 2p,где τ – полюсное деление, D – диаметр якоря, 2p – число главных полюсов в машине.

Номинальный режим работы электромашины – режим работы электрической машины, для которого машина предназначена и при котором она должна нормально работать в течение всего срока службы.

Синхронная электрическая машина – бесколлекторная машина переменного тока, в которой скорость вращения ротора находится в строго постоянном отношении к частоте сети переменного тока.

Асинхронная машина – машина переменного тока, в которой скорость вращения ротора зависит от частоты приложенного напряжения и от величины нагрузки (противодействующего момента на валу).

Скольжение – разность скоростей ротора и вращающегося поля статора.

Индукционный регулятор – заторможенный асинхронный двигатель с контактными кольцами.

Фазорегулятор – асинхронная трехфазная машина с контактными кольцами, заторможенная специальным поворотным устройством (обычно червячной передачей).

Статор — неподвижная часть машины.

Ротор — вращающаяся часть машины.

Скорость скольжения — разность скоростей вращения магнитного поля (синхронной скорости) и вращения ротора двигателя.

Механическая характеристика двигателя — зависимость между вращающимся моментом и скольжением.

Коэффициент мощности («косинус фи») цепи — отношение активной мощности к полной мощности.

Фазные обмотки (фазы генератора) — три обмотки на статоре генератора переменного тока, сдвинутые в пространстве на 120о, используемые для получения трехфазного тока.

Соединение звездой — такое соединение фазных обмоток генератора или потребителя, при котором концы обмоток соединены в одну общую точку, а начала обмоток присоединены к линейным проводам.

Соединение треугольником — соединение, выполненное таким образом, чтобы конец фазы А (одна из вершин треугольника) был соединен с началом фазы В (другая вершина), конец фазы В соединен с началом фазы С (третья вершина) и конец фазы С соединен с началом фазы А. К местам соединения фаз присоединяют линейные провода.

Двигатель с фазным ротором (двигатель с контактными кольцами) — двигатель, концы фазных обмоток ротора которого прикреплены к трем медным кольцам, укрепленным на валу ротора и изолированным как между собой, так и от стального сердечника ротора.

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]

Последние ответы на форуме ukrelektrik.com

Заземление, зануление
rashpilek1975 Alexzhuk / 37 Электроотопление
IusCoin Multiki / 68 Всё обо всём — общение
2alpilip Наде4ка / 29

Источник: http://ukrelektrik.com/publ/oborudovanie/spravka_ostalnoe/ehlektricheskie_mashiny_slovar_terminov/18-1-0-785

Карта слов и выражений русского языка

Например: чёрным по белому весело идти куда глаза глядят преображение блестящая победа

найти синонимы и сходные по смыслу выражения;
изучить сочетаемость слов русского языка;
посмотреть примеры употребления слов и словосочетаний в контексте;
найти толкования слов и устойчивых выражений;
изучить сеть словесных ассоциаций;
посмотреть разбор слова по составу и сходные по морфемному строению слова;
посмотреть таблицы склонения существительных и прилагательных, а также таблицы спряжения глаголов.

Слова и выражения в русском языке неразрывно связаны между собой миллионами невидимых нитей. Мы слышим слово снег и в нашей голове тотчас же вспыхивают россыпью ассоциации: зима, снежинки ❄, Дед Мороз

Источник: https://kartaslov.ru/предложения-со-словосочетанием/электрические машины

Электрическая машина

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

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 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:

Асинхронная машина — электрическая машина переменного тока, в которой частота вращения ротора отличается от частоты вращения магнитного поля в воздушном зазоре на частоту скольжения.
Синхронная машина — электрическая машина переменного тока, в которой частоты вращение ротора и магнитного поля в зазоре равны.
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.
Машина постоянного тока — электрическая машина, питаемая постоянным током и имеющая коллектор.
Трансформатор — электрическая машина переменного тока (электрический преобразователь), преобразующая электрический ток напряжения одного номинала в электрический ток напряжения другого номинала. Существуют статические и поворотные трансформаторы.
инвертор на базе электрической машины.
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.

Функции

Преобразование энергии — основное назначение электрических машин в качестве двигателя или генератора.
Преобразование переменного тока в постоянный.
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.

Размещено компанией Компания «Эл-мото» [02.04.

2010]

Источник: http://www.energoportal.ru/articles/elektricheskaya-mashina-1438.html