Основні відомості про змінний струм
Найбільш широкого поширення набули машини змінного струму, синхронні і асинхронні.
Схема статора машини змінного струму.
Будь-яка електрична машина змінного струму складається з двох основних частин: нерухомої частини, званої статором, і обертається, званої ротором. Між статором і ротором є повітряний проміжок, або зазор, величина якого надає дуже суттєвий вплив на робочі властивості машини. Так, наприклад, в машинах постійного струму і синхронних повітряний зазор роблять порівняно великим, так як його збільшення в машинах постійного струму зменшує пульсацію напруги, а в синхронних машинах підвищує перевантажувальну здатність. В асинхронних машинах збільшення повітряного зазору різко зменшує коефіцієнт потужності і крутний момент машини. Тому в асинхронних машинах повітряний зазор завжди невеликий, 0,2-3 мм.
Сердечник статора збирають із сталевих листів у вигляді кілець, на внутрішньому колу яких штампують западини або пази для укладання обмотки статора. Сталеві листи ізолюють один від одного лаком або окалиною для зменшення втрат на вихрові струми. Сердечник статора з обмоткою поміщають в станину, за допомогою якої машина кріпиться на фундаменті і транспортується.
Малюнок 1. Форми пазів електричних машин.
Пристрій статора і його обмотки у синхронної і асинхронної машин однаково. Пази можуть бути відкритими (а), напівзакритими (б) і закритими (в) (рис. 1).
Відкриті пази роблять в машинах постійного струму і в синхронних машинах на роторі при неявнополюсного їх конструкції. При відкритих пазах легко Виконуємо шаблонну обмотку, що зменшує її вартість. Однак при такій формі паза магнітне поле в повітряному зазорі розподіляється нерівномірно.
Закриті пази виконують для короткозамкнених обмоток роторів асинхронних двигунів, для пускових і демпферних (заспокійливих) обмоток синхронних машин. При такій формі паза нерівномірність розподілу магнітного поля виключається, але виконання обмотки значно складніше, методом протягання, т. Е. Провід простягають через ізоляційну гільзу в пазу.
З напівзакритими пазами статор машин змінного струму виконують найбільш часто. Обмотка тут може бути полушаблонной, т. Е. Попередньо заготовленої на шаблоні у вигляді мяких котушок, витки яких вкладають або «всипають» по одному через проріз паза.
Пристрій ротора і його обмотки у синхронної і асинхронної машин різне. Робочий процес в машинах протікає під дією магнітного поля, що створюється намагничивающей силою (н. С.) Симетричному трифазному обмотки статора. При цьому в синхронних машинах процес перетворення енергії відбувається при синхронній частоті, т. Е. При частоті обертання ротора, що дорівнює частоті обертового поля статора, тоді як в асинхронних машинах зворотне, тобто при роботі частота ротора не може бути рівною частоті обертового поля (асинхронна швидкість).
Як і будь-яка електрична машина, синхронні і асинхронні машини мають властивість оборотності, т. Е. Можуть працювати як в режимі генератора, так і в режимі двигуна.
Схема синхронного генератора.
Синхронні генератори є основним джерелом електричної енергії, що виробляється на електростанціях. Вся електрична енергія, необхідна для потреб народного господарства, проводиться трифазними синхронними генераторами. Синхронні двигуни знаходять менш широке застосування. Їх гідність - високий коефіцієнт потужності (cos ф), можливість споживати випереджаюче ток з мережі, компенсуючи реактивну потужність, споживану іншими приймачами енергії, включеними в цю мережу.
Тому застосування синхронних двигунів доцільно при порівняно великих потужностях, з тим щоб вони працювали зі споживанням випереджаючого струму з мережі і компенсували реактивну потужність інших споживачів, підвищуючи cos ф всього підприємства. Крім того, сталість частоти обертання робить доцільним застосування синхронних двигунів у випадках, коли необхідна жорстка швидкісна характеристика (звукове кіно, програвачі та ін.).
Схема пуску асинхронного двигуна.
Асинхронний двигун, винахідниками якого були Тесла і Доливо-Добровольський, - найбільш поширений тип електричних машин. Простота конструкції, економічність і висока надійність в роботі асинхронних двигунів зумовили їх широке застосування в різних галузях промисловості. Ці двигуни виготовляють на різні потужності в межах від декількох ватів до декількох тисяч кіловат.
Особливо велика потреба в трифазних асинхронних двигунах потужністю 0,4 100 кВт. Асинхронні генератори майже не знаходять практичного застосування, так як мають ряд суттєвих недоліків: чи не виробляють реактивної потужності, не забезпечують сталості частоти индуктируемой е. д. з.
Крім двох основних режимів роботи, генератора і двигуна, синхронні і асинхронні машини використовують в спеціальних режимах роботи. Синхронні машини працюють компенсатором, виробляючи тільки реактивну потужність, асинхронні машини - в режимі електромагнітного гальма, перетворювача частоти і ін.
Синхронні та асинхронні машини роблять в основному трифазними, але застосовують і однофазні. Крім синхронних і асинхронних машин, застосовуються колекторні машини змінного струму, робочі властивості яких подібні робочим властивостями машин постійного струму.
