Электрические машины

1. Основные понятия и определения
Электрические машины (ЭМ) – это электромагнитные механизмы и устройства, преобразующие:
механическую энергию в электрическую (генераторы)
электрическую энергию в механическую (двигатели)
электрическую энергию одного вида в электрическую энергию другого вида (трансформаторы, электромашинные преобразователи)

Электромашинные генераторы – основной вид источников электрической энергии
Электрические двигатели - основной вид источников механической энергии

Электрические машины (ЭМ)
(несмотря на огромную разницу в мощности и частоте вращения) имеют два типа:
- постоянного тока;
- переменного тока, в том числе трансформаторы

2. Принципы, положенные в основу работы электрических машин

Электрические машины состоят из двух основных частей:
- неподвижный статор;
- подвижный ротор
Обе части машины несут на себе обмотки.
У трансформатора подвижная часть - ротор – отсутствует.

Асинхронная машина (двигатель и генератор) – это машина переменного тока, питающаяся синусоидальным током, в которой её подвижная часть вращается асинхронно, т.е. с частотой вращения, отличной от частоты вращения магнитного поля.
Применяется в качестве
двигателей
-Преобразует электрическую энергию переменного тока в механическую энергию

Асинхронный двигатель – это асинхронная машина, предназначенная для преобразования электрической энергии переменного тока в механическую энергию
Трёхфазный асинхронный двигатель

Основное применение в качестве приводных двигателей в промышленности и быту (приводы металлорежущих станков, насосов, вентиляторов, подъёмных механизмов, стиральных машин, холодильников)

Асинхронные двигатели
однофазные
(используются в быту)
трёхфазные
(используются на производстве)

Конструкция асинхронного электродвигателя
Асинхронный электродвигатель состоит из двух основных частей - статора и ротора.
Статор - неподвижная часть,
ротор - вращающаяся часть.
Ротор размещается внутри статора.
Между ротором и статором имеется небольшое расстояние, называемое воздушным зазором, обычно 0,5-2 мм.

Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя
Принцип действия основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора с токами, наводимыми этим полем в обмотке ротора
Вращающееся магнитное поле - это основная концепция электрических двигателей и генераторов.
Вращающееся магнитное поле асинхронного электродвигателя

n1 – частота(скорость) вращения магнитного поля статора, об/мин,
f1–частота переменного
тока, Гц,
p – число пар полюсов
(1)

Составим таблицу связи числа пар полюсов p c частотой вращения статора при промышленной частоте

Подставляя в формулу (1) значение p от 1 до 10, и промышленную частоту f = 50 Гц, получим следующую связь:

Отставание ротора от вращающегося поля статора характеризуется относительной величиной s, называемой скольжением:
где s – скольжение асинхронного электродвигателя,
n1 – частота вращения магнитного поля статора, об/мин,
n2 – частота вращения ротора, об/мин,
n2 = n1 (1 – S )