Convertirea energiei electromecanice. Mașini electrice precum convertoarele de energie electromecanică. Mașini electrice inductive și capacitive. Legi de conversie a energiei electromecanice, moduri de mașini electrice.
Mașinile electrice servesc la transformarea energiei electrice în energie mecanică (motoare) și energie mecanică în energie electrică (generatoare). În conformitate cu această definiție, ele sunt numite și convertoare de energie electromecanice. Principiul de funcționare al celor mai moderne convertoare de energie electromecanică se bazează pe unul din două fenomene fizice. Prima este o forță care acționează pe un conductor cu curent într-un câmp magnetic. Sub acțiunea acestei forțe, mișcările pieselor mobile se realizează în majoritatea tipurilor de mașini electrice. Al doilea - pentru un material cu o proprietate specifică (cu permeabilitate magnetică ridicată), plasat într-un câmp magnetic, acționează o forță, încercând să o deplaseze într-o zonă cu intensitatea maximă a câmpului.
Crearea forței utile datorată celui de-al doilea fenomen în mașinile electrice de aplicare în masă până de curând a fost relativ rară. În general, a fost tipic pentru diferite aparate electrice (relee, contactori etc.). Cu toate acestea, în ultimii ani, un nou tip de mașină electrică, așa-numitele mașini cu inducție de poartă, se răspândește din ce în ce mai mult pe baza acestui fenomen.
Convertirea energiei în ambele cazuri se bazează pe fenomenul de inducție electromagnetică și este asociată cu forțele electromotoare induse în conductori atunci când sunt plasate într-un câmp magnetic în schimbare periodică. Masinile electrice, ale caror actiune se bazeaza pe fenomenul de inductie electromagnetica, se numeste inductiv. Există și alte tipuri de convertoare de energie electromecanică, bazate, de exemplu, pe fenomenul de inducție electrostatică, efect piezoelectric etc. dar domeniul de aplicare a acestora este limitat, în principal datorită dimensiunilor reduse ale masei și costurilor ridicate.
Fig. 1.2. Proiectarea de bază a mașinilor electrice: a - asincron; b - sincron; v - colector; r - inductor
În majoritatea tipurilor de mașini electrice, câmpul magnetic este creat de curenții alternativi ai înfășurărilor statorului și rotorului. Cu toate acestea, există o clasă de mașini în care un câmp este creat de curenți constanți de înfășurări situate numai pe stator. Convertirea energiei în ele se produce datorită unei modificări a fluxului magnetic din spațiul de aer datorită unei modificări a conductivității sale pe măsură ce rotorul se rotește. Rotorul în astfel de mașini are vârfuri pronunțate, deplasarea acestora în raport cu statorul provoacă o schimbare a rezistenței magnetice în părțile decalajului și legătura de flux a înfășurării statorului. Astfel de mașini se numesc parametric sau inductor. Proiectarea mașinilor cu inductor este foarte diversă. Cel mai des întâlnit model a fost o mașină cu inductor cu două rotoare 1 și statorii 2 (Figura 1.4). Dacă rotoarele sunt deplasate unele față de altele printr-un unghi electric de 90 °, rezistența magnetică totală a mașinii în timpul rotirii rotoarelor nu se schimbă și în bobina de excitație DC 3 nu este indusă o componentă de tensiune alternativă. Nu există nicio înfășurare pe rotoare. Când mașina funcționează din bobina AC 4 situată în canelurile fiecărui stator, tensiunea este eliberată. Fluxul de excitație este închis de-a lungul carcasei statorului și a butucului rotorului 5, care este montat pe arbore.
Fig. 1.4. Mașină inductor cu două rotoare
Distribuția cea mai mare a fost obținută de mașinile electrice de tip rotativ. Ele constau din două părți principale - un stator și un rotor. separate de un spațiu de aer. Rotorul se rotește, statorul este staționar. De obicei, atât statorul, cât și rotorul sunt fabricate din foi de oțel electric cu rezistență ridicată (de exemplu, oțel siliconic). Bobina este numită stator sau rotativ în funcție de locul în care se află.
Orice mașină electrică poate funcționa fie ca motor sau ca generator. Aceasta este poziția fundamentală a tuturor electromecanicelor. În modul de funcționare, puterea mecanică produsă de mașină este întotdeauna mai mică decât puterea electrică cu valoarea pierderii # 61508; POT
Operațiune pe termen scurt. Prin modul de scurtă durată se înțelege un astfel de regim, în timpul căruia creșterea temperaturii mașinii electrice atinge valoarea maximă admisă pentru o anumită clasă de izolație, dar nu atinge valoarea constantă. În acest mod, mașina rulează. pentru o perioadă relativ scurtă de timp / Kp, întreruperea muncii de tnep este suficient de mare încât se poate răci până la o temperatură ambiantă de SF cr.
Mod de scurtă durată. Mașinile electrice funcționează adesea într-un mod scurt, când perioadele de funcționare ale mașinii sub sarcină tp se alternează periodic cu perioadele de oprire a mașinii (pauze) tn. astfel încât timpul total de funcționare al mașinii este împărțit în cicluri repetate periodic de durată tn = tp + tn. Conform GOST, durata ciclului £ q când aparatul funcționează în acest mod nu trebuie să depășească 10 minute. Modul scurt-timp este caracterizat de ciclul de sarcină în procente:
Mod intermitent. În acest mod (figura 9.28), perioadele scurte de lucru sub sarcină (perioade de operare) se alternează cu perioadele de ralanti (pauze) la care AP = AP-
Modul intermitent este caracterizat de durata relativă a sarcinii în procente:
Rolul transformatoarelor în transportul și distribuția energiei electrice. Clasificarea și desemnarea transformatoarelor. Transformator flux de lucru. Coeficient de transformare. Elemente ale transformatorului. Forțele electromotoare în bobinele transformatoarelor. Ecuația forțelor magnetomotive.
Un transformator este un dispozitiv electromagnetic static care are două sau mai multe înfășurări cuplate inductiv și este proiectat să transforme prin inducție electromagnetică unul sau mai multe sisteme de curent alternativ într-unul sau mai multe alte sisteme de curent alternativ.
Domenii de aplicare a transformatoarelor. Transformatoarele sunt utilizate pe scară largă în următoarele scopuri.
1. În sistemele de transmisie și distribuție a energiei electrice.
2. în dispozitivele de conversie pentru asigurarea circuitului necesar pentru comutarea supapelor și potrivirea tensiunilor la intrarea și ieșirea convertizorului.
3. În diverse instalații electrotehnice în scopuri tehnologice: sudare (transformatoare de sudură), furnizare de instalații electrotermale (transformatoare de cuptoare electrice.
4. în dispozitivele de comunicație, automatizare și telemecanică, aparate electrice, pentru alimentarea circuitelor echipamentelor radio și de televiziune, separarea circuitelor electrice ale diferitelor elemente ale acestor dispozitive; armonizarea tensiunilor și așa mai departe.
5. În dispozitivele electrice de măsurare pentru includerea aparatelor electrice în circuitele electrice de înaltă tensiune sau în circuitele unde trec curenții mari, pentru a extinde limitele de măsurare și pentru a asigura siguranța electrică.
a) putere generală;
b) transformatoare de izolare speciale; măsurarea transformatoarelor de curent; transformatoare de tensiune de măsurare; transformatoare de sudare; transformatoare rectificatoare; autotransformatoare; transformatoare de impulsuri etc.
· Prin sistemul de răcire: