Есть конспект?
Пришлите нам!

8. Электрические машины.

8.1. Основные понятия о генераторе и двигателе

Для превращения энергии при посредстве магнитного поля используют электрические машины. Механическая энергия превращается в электрическую в электрогенераторах. Генератор приводится в движение в большинстве случаев неэлектрическими силовыми агрегатами, например, гидро- и газотурбинами, двигателями внутреннего сгорания и дизельными моторами. Движущийся в магнитном поле проводник вызывает электрический ток, если электрическая цепь замкнута. Электроэнергия превращается в механическую энергию с помощью электродвигателя. Основная идея работы электродвигателя заключается в том, что на помещённый в магнитное поле проводник с током действует сила, которая заставляет этот проводник вращаться. С помощью электромотора в движение приводятся станки, машины и механизмы. Электрические машины различаются по виду используемого тока на машины постоянного тока и машины переменного тока. Последние, в свою очередь, делятся на асинхронные и синхронные. Существует ещё много различных типов электрических машин.

Совместная работа частей машины и преобразование энергии происходит с помощью магнитного поля, которое действует на них в различных средах, чаще всего в воздухе. Для получения максимального поля используются ферромагнитные сердечники, которые называют просто магнитными сердечниками и которые образуют магнитную цепь. В случае переменного тока для ослабления действия вихревых токов и потерь энергии сердечники изготавливаются из тонких прессованных пластин электротехнической стали. Толщина пластин составляет 0,3 – 0,5 мм. Электрический ток протекает в обмотках, изготовленных из изолированного провода.

Потери энергии в электрических машинах

Превращение энергии в электрических машинах сопровождается неизбежными потерями, которые мы сейчас рассмотрим.

- протекание тока через обмотки вызывает нежелательное выделение тепла. Эти потери называются потерями в меди. Они пропорциональны квадрату тока и сопротивлению обмотки:    Pcu = I²∙r.

- постоянно изменяющееся магнитное поле приводит к выделению тепла в магнитных сердечниках за счёт явления гистерезиса и вихревых токов. Эти потери называются потерями в стали (или железе). Потери в стали тем больше, чем больше и массивнее магнитный сердечник, чем больше площадь петли гистерезиса материала магнитного сердечника и чем больше частота перемагничивания.

- потери от сопротивления воздуха (вентиляционные потери).

- потери от трения в подшипниках (потери на трение).

Все эти потери схематично изображены на рисунке 8.1.2.

 

Рис. 8.1.2.

Из-за потерь полезная мощность на валу электродвигателя Р2 всегда меньше, чем мощность потребляемая из сети Р1. Между ними существует соотношение:

 

η = Р2 / Р1, где

η – коэффициент полезного действия. В большинстве случаев η = 0,7 – 0,9. КПД зависит от типа машины и тем больше, чем больше машина; в случае очень больших электродвигателей достигает значения 0,98. В маленьких электродвигателях мощностью до 10 ватт КПД обычно меньше 0,5. КПД зависит также от нагрузки машины. С её увеличением увеличивается нагрев. Разрешённая нагрузка на электродвигатель обычно ограничивается разрешённой допустимой температурой нагрева, реже прочностью какой-либо части механизма или плотностью тока через скользящие контакты. Поэтому очень важно для отвода тепла использовать эффективное охлаждение.


Dr.BoT© Konspektiruem.ru