Электрические аппараты
Электрический аппарат — это устройство, которое управляет источниками и потребителями электрической энергии, а также использует ее для управления неэлектрическими процессами.
Электрические аппараты могут классифицироваться по нескольким признакам, основными из которых являются:
- Назначение. По данном признаку электрические машины делятся на аппараты защиты, которые предназначены для защиты электрического оборудования и коммутации электрической сети (тепловые реле, автоматические выключатели, плавкие предохранители т.п.); аппараты управления, которые применяются для реверсирования, пуска, торможения, а также регулирования скорости вращения тока и напряжения электрических машин и механизмов (контакторы, пакетные выключатели, пускатели, электромагнитные реле и т.п.); аппараты контроля, использующиеся для контроля установленных неэлектрических и электрических параметров (реле контроля скорости, а также реле времени, тока и напряжения).
- Принцип действия. По данному признаку электрические машины делятся на электромагнитные электрические аппараты, действие которых основано на электромагнитных усилиях, возникающих при их работе (реле, контакторы и т.п.); коммутационные аппараты, использующиеся для размыкания и замыкания электрических цепей посредством контактов (переключатели, рубильники); индукционные электрические аппараты, действие которых основано на взаимодействии между магнитным полем и электрическим током (индукционное реле); катушки индуктивности (дроссели насыщения, реакторы).
- Род электрического тока. По данному признаку электрические аппараты делятся на аппараты переменного и постоянного тока.
Электрические машины
Электрическая машина — это электромеханическое устройство, которое может преобразовывать электрическую энергию в механическую и наоборот.
Электрическими машинами для преобразования механической энергии в электрическую энергию являются генераторы, а для преобразования электрической энергии в механическую — электродвигатели. Электрические двигатели используются для приведения в движение станков, транспортных средств и т.п. Электродвигатели и генераторы - основные электрические машины, которые используются в разны отраслях промышленности. Иногда они применяются, как преобразователи, которые могут преобразовывать электрическую энергию в ее различные формы. Если преобразуется постоянный ток в переменный, то такой преобразователь называется инвертором, а если, например, устройство может отрегулировать напряжение переменного тока, то это индукционный регулятор.
В самосинхронизирующихся индукционных машинах (сельсинах) обеспечивается возможность вращения несколько осей, вне зависимости друг от друга. Такие машины используются в электронике, а также входят в состав сварочных аппаратов для регулировки мощности.
Электрические машины делятся на две большие группы:
- Бесколлекторные, к которым относятся асинхронные и синхронные машины.
- Коллекторные, к которым относятся машины постоянного тока и универсальные электрические двигатели.
Коллекторные машины могут функционировать только на постоянном токе, таким образом отличительной чертой их конструкции является наличие механического преобразователя, позволяющий получить переменный ток из постоянного и наоборот. К основным преимуществам таких машин относятся хорошие пусковые характеристики и возможность регулирования частоты вращения вала. Из-за этого они широко используются в качестве приводов для станков, электрического транспорта, сварочных агрегатов, источников питания и т.п.
Бесколлекторные электрические машины работают только с переменным током. Они делятся на асинхронные и синхронные машины. Синхронные машины нашли широкое применение в качестве генераторов и электрических двигателей, а асинхронные только в качестве двигателей. Пример упрощенной схемы синхронного генератора изображен на рисунке ниже.
Рисунок 1. Синхронный генератор. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Здесь 1 — сердечник статора; 2 — обмотка статора; 3 — вал; 4 — ротор двигателя.
Принцип работы выше представленного генератора состоит в том, что при помощи двигателя, которым может быть турбина или двигатель внутреннего сгорания, посредством ременной передачи приводится в движение ротор. Одновременно с этим процессом в обмотке статора наводится электродвижущая сила и благодаря замыканию на нагрузке в электрической цепи появляется тока.
В синхронных машинах работа начинается с подачи электрического тока на обмотку статора. Это является причиной начала вращения магнитного поля, взаимодействующего с полем ротора, и выработки, таким образом, силы, преобразующей в конечном итоге электрическую энергию в механическую и вращающей вал.
В асинхронном электрическом двигателей при включении обмотки статора в сети образуется магнитное поле, которое вращается с определенной частотой, а в обмотке ротора и статора наводится электродвижущая сила. Из-за этого обмотка ротора замыкается и в ней появляется электрический ток, который взаимодействует с полем статора. Данное взаимодействие является причиной создание электромагнитной силы, приводящей в движение ротор двигателя. Принцип действия асинхронного электрического двигателя изображен на рисунке ниже.
Рисунок 2. Принцип действия асинхронного электрического двигателя. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
1 — направление электрического тока в обмотке статора; 2 — северный полюс; 3 — направление электрического тока в обмотке статора; 4 — южный полюс; 5 — магнитные силовые линии; 6 — вал.
