Электрические машины служат для преобразования энергии.
Электрическая машина представляет собой электромеханическое устройство, осуществляющее взаимное преобразование механической и электрической энергии (Кацман М. М. Электрические машины).
В зависимости от рода преобразования энергии машины можно разделить на три группы:
1. Машины для превращения механической энергии в электрическую — генераторы.
2. Машины для превращения электрической энергии в механическую — двигатели.
3. Машины для преобразования электрической энергии одного вида в электрическую же энергию другого вида — трансформаторы, электромашинные преобразователи частоты.
Трансформаторы являются статическими преобразователями электроэнергии переменного тока. Отсутствие каких-либо вращающихся частей придает трансформаторам конструкцию, принципиально отличающую их от электрических машин. Однако принцип действия трансформаторов, так же как и принцип действия электрических машин, основан на явлении электромагнитной индукции, и поэтому многие положения теории трансформаторов составляют основу теории электрических машин переменного тока.
Во всех электрических машинах преобразование энергии осуществляется при помощи третьего вида энергии, а именно магнитной. Таким образом, в каждой электрической машине имеются две электрические цепи (которые, вообще говоря, могут быть соединены вместе), связанные при помощи магнитного контура.
На долю одной из этих электрических цепей выпадает задача создания магнитного потока.
Электродвигатели и электрогенераторы:
Обратимость электрических машин
Как устроены генераторы постоянного и переменного тока
По способу создания потока, сильно влияющему на конструкцию, электрических машин, их можно разделить на две группы:
1. У машин постоянного тока и у синхронных машин переменного тока магнитный поток создается в особых обмотках (электромагнитах), присоединенных к источнику постоянного тока.
Возбуждение электромагнитов поддается здесь произвольному изменению во время работы. Благодаря электромагнитам поток "жестко" связан с определенными частями машины. Этим самым, а также и благодаря возбуждению постоянным током, обусловливается синхронизм между движением поля по окружности якоря и скоростью вращения якоря машины.
По своей сущности машина постоянного тока представляет собою синхронную многофазную машину, многофазные токи которой превращаются коллектором в постоянный ток.
2. У асинхронных машин с вращающимся полем и у трансформаторов поток создается реактивным током питающей сети. Поток в основном постоянен. Он заранее обусловлен напряжением сети и устройством машины с электрической точки зрения.
Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором в разрезе
Все электрические машины можно классифицировать по ряду признаков.
1. По назначению:
- Электрические генераторы, преобразующие механическую энергию в электрическую,
- Электрические двигатели, преобразующие электрическую энергию в механическую (см. процесс преобразования энергии в электрических машинах),
- Электромашинные преобразователи, преобразующие переменный ток в постоянный и наоборот, изменяющие величину напряжения, частоту и число фаз,
- Электромашинные компенсаторы, осуществляющие генерирование реактивной мощности в электрических установках для улучшения энергетических показателей источников и приёмников электроэнергии,
- Электромеханические преобразователи сигналов, генерирующие, преобразующие и усиливающие различные сигналы.
2. По роду тока:
- Электрические машины постоянного тока,
- Электрические машины переменного тока: синхронные, асинхронные,
3. По мощности:
- Микромашины – до 500 Вт,
- Машины малой мощности – от 0,5 кВт до 10 кВт,
- Машины средней мощности – от 10 кВт до 100 кВт,
- Машины большой мощности – свыше 100 кВт.
4. По частоте вращения:
- Тихоходные – до 300 об/мин,
- Средней быстроходности – от 300 об/мин до 1500 об/мин,
- Быстроходные – от 1500 об/мин до 6000 об/мин,
- Сверхбыстроходные – свыше 6000 об/мин.
5. По степени защиты:
- Открытое исполнение (соответствует степени защиты IP00),
- Защищенное (IP21, IP22),
- Брызгозащищенное и каплезащищенное (IP23, IP24),
- Водозащищенное (IP55, IP56),
- Пылезащищенное (IP65, IP66),
- Закрытое (IP44, IP54),
- Герметичное (IP67, IP68).
6. По группе эксплуатации
Каждая электрическая машина относится к какой-либо группе эксплуатации, обозначаемая М1 - М31. Указанная группа характеризует приспособленность машины к вибрации с определенной частотой, к ускорениям и ударам.
В основном, машины общего назначения относятся к группе М1, предусматривающей размещение на стенах или фундаментах при отсутствии ударных нагрузок.
7. По продолжительности и особенности работы машины
Продолжительность и особенности работы машины характеризуется режимом работы, который указывается в паспорте и обозначается буквой S и цифрой от 1 до 8. Описание режимов работы приводится в нормативных документах. См. здесь: Режимы работы электродвигателей.
Например, S1 – продолжительный режим, при котором машина успевает нагреться до установленной температуры. Режим работы имеет значение при выборе электродвигателей для привода различных механизмов.
8. По способу монтажа
Исполнение электрической машины по способу монтажа обозначается буквами IМ и четырьмя цифрами, например, IМ1001, IМ3001 и др. Первая цифра характеризует конструктивное исполнение машины (на лапах – для установки на горизонтальной поверхности, электрические машины с фланцем – для крепления к вертикальной поверхности и т.д.).
Далее двумя цифрами обозначается способ монтажа и направление конца вала машины, а последняя цифра указывает на исполнение конца вала (цилиндрический, конический и пр.)
Основные показатели и характеристики электрической машины, на которые она рассчитана, называются номинальными и указываются на паспортной табличке, прикрепленной к корпусу машины.
Классификация электрических машин (электрических двигателей) по книге Кацман М. М. "Электрические машины":
Про различные виды электрических машин смотрите подробно здесь:
Электрические машины переменного тока
Устройство и принцип действия асинхронных электродвигателей
Назначение и устройство синхронных машин
Синхронные машины - двигатели, генераторы и компенсаторы
Устройство электрических машин постоянного тока
Способы возбуждения машин постоянного тока и их классификация
Электромашинные преобразователи частоты
Трансформаторы:
Трансформаторы: назначение, классификация, номинальные данные трансформаторов
Конструкция силового трансформатора
Силовые трансформаторы - устройство и принцип действия
Основные характеристики трансформатора
Схемы и группы соединений обмоток трансформаторов
Смотрите также по этой теме:
Классификация электрических машин малой мощности (микромашин)