Короткий огляд типів та конструкцій машин змінного струму.
Індуктивна електрична машина складається з двох основних частин: нерухомої і рухомої.
Нерухома частина називається статором і складається з магнітопроводу (3) тої чи іншої конструкції, одної або декількох обмоток (1) і конструктивних деталей (5),
| з допомогою яких всім елементам статора надається відповідне положення в просторі. Рухома частина складається з магнітопроводу 4, одної або декількох обмоток 2 , а також конструктивних деталей (вала 6 і аксіально-радіальних опор 7), з допомогою яких забезпечується переміщення рухомої частини відносно нерухомої у визначеному напрямку і передається спареній машині переважно механічна енергія. |
Рухомі і нерухомі обмотки живляться від електричних мереж, до яких вони під’єднані безпосередньо або через перетворювачі частоти. Для зв’язку з рухомими обмотками використовуються ковзні контакти. Зазвичай рухома частина машини володіє одною степенню свободи ( переміщення в інших можливих напрямках виключається опорами 7 того чи іншого виконання).
Найбільше розповсюдження отримали машини, в яких рухома частина обертається, змінюючи своє кутове положення відносно статора. Такі машини називаються обертовими, а їх рухома частина – ротором.
Частіше всього зустрічаються обертові машини, в яких циліндричний ротор розміщається внутрі статора, який має форму пустотілого циліндра. Вони називаються циліндричними обертовими машинами або просто обертовими машинами.
Деколи з метою збільшення моменту інерції обертових частин, або з іншою метою, ротор, яких має форму кільця, розміщують з зовні статора. В цьому випадку маєм машину із зовнішнім ротором.
Машини, в яких статор і ротор мають форму дисків, повернених один до одного плоскими торцевими поверхнями називаються торцевими.
Рідше використовуються електричні машини, в яких рухома частина переміщується прямолінійно, змінюючи своє положення відносно статора. Такі машини називаються лінійними і можуть бути як плоскими так і циліндричними.
| Зустрічаються також обертові і лінійні електричні машини, в яких рухома частина здійснює коливні рухи. Обов’язковою умовою здійснення в машині електромеханічного перетворення є зміна індуктивностей або взаємних індуктивностей обмоток при повороті ротора.. Машина може виконати свої функції, якщо похідна хоча би одного пара- |
метра за кутом повороту ротора не рівна нулю. , так як тільки в цьому випадку і .
Ця умова є необхідною, але не достатньою умовою для отримання однонаправленого неперервного механічного перетворення, тому що необхідно ще, щоб струми в обмотках k і n змінювались таким чином, щоби не тільки миттєві але і середні значення електромагнітного момента M і потужночті Рмех були достатньо великі.
Відомі три принципових виконання електричної машини, які дають можливість отримати потрібний ефект зміни індуктивностей чи взаємних індуктивностей:
1) машина з одною обмоткою на статорі і одною обмоткою на роторі;
2) машина з одною обмоткою на статорі і із зубчастим магнітопроводом ротора;
3) машина з двома обмотками на статорі і із зубчастим магнітопроводом ротора.
Машини з одною обмоткою на статорі і одною обмоткою на роторі є найбільшрозповсюдженими. Якірна обмотка, або обмотка статора таких машин як правило трифазна. В цьому виконанні електромеханічне перетворення енергії проходить головним чином за рахунок зміни взаємного розміщення обмоток і зміни взаємної індуктивності між ними при обертанні ротора; зміна взаємної індуктивності та індуктивностей обмоток за рахунок зубчастості магнітопроводів мають другорядне значення.
В машинах з однією обмоткою на статорі і із зубчастим магнітопроводом ротора електромагнітне перетворення енергії відбувається за рахунок зміни індуктивності обмотки пов’язаної із зубчастостю магнітопровда. Така машина називаються реактивною.
Машина з двома обмотками на статорі і зубчастим магнітопроводом ротора називається індукційною. В цій машині електромеханічне перетворення енергії відбувається головним чином за рахунок зміни взаємної індуктивності між нерухомими обмотками статора при пересуванні відносно них зубчастого магнітопровода ротора.
Слід відмітити, що дія всіх багатофазних машин базується на принципі обертового магнітного поля і тому їх теорія є загальною.
Всі види машин змінного струму розраховуються на роботу при синусоїдальному змінному струмі.
В синхронних машинах нормальних типів ротор обертається з тою ж швидкістю і в тому ж напрямку, що і обертове магнітне поле. Таким чином, обертання ротора відбувається в такт, або синхронно, з обертовим полем, звідки і походить назва таких машин.
Синхронні машини використовуються перш за все в якості генераторів, але останнім часом все частіше використовуються синхронні двигуни.
Основна кількість промислових двигунів, які використовуються в електроводах різного призначення, це асинхронні двигуни.
Ротор асинхронних машин обертається несинхронно, або асинхронно, по відношенню до обертового магнітного поля, чим і обумовлена назва цих машин.