Классификация и назначение электрических машин. Особенности их проектирования
Электрическая машина – это электромеханическое устройство, которое преобразует механическую энергию в электрическую, электрическую в механическую или электрическую энергию одного вида в электрическую энергию другого вида.
Если электрическая машина преобразует механическую энергию в электрическую, то такая машина называется электрический генератор, а если машина преобразует механическую энергию в электрическую или электрическую энергию одного вида в электроэнергию другого вида, то такая она называется преобразователь. Современные электрические машины обладают таким свойством, как обратимость, то есть одна и та же электрическая машина может функционировать и в режиме генератора, и в режиме электрического двигателя. Классифицируются электрические машины по четырем основным признакам:
- Назначение.
- Род тока.
- Мощность.
- Частота вращения.
В зависимости от назначения электрические машины делятся на электромашинные генераторы, компенсаторы, преобразователи, электромеханические преобразователи сигнала и электродвигатели. Электромашинные генераторы преобразуют механическую энергию в электрическую. Они используются на электростанциях и транспортных установках. Электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическую. Они широко применяются на объектах сельского хозяйства и связи, а также в системах автоматического управления в качестве рабочего органа. Электромашинные преобразователи предназначены для изменения характеристик электроэнергии. Компенсаторы используются для потребления и генерирования реактивной мощности. Основное назначение электромеханических преобразователей заключается в генерировании, усилении и преобразовании разнообразных сигналов.
Разработка электрических машин начинается с проектирования. На данном этапе определяются материалы, рассчитываются габариты, конструкция статора и ротора. Готовый эффективный проект электрической машины отличается стабильной бесперебойной работой, низким уровнем временных затрат на производство, безопасным отключением в случае возникновения непредвиденной ситуации. В основе проекта электрической машины лежит удельная мощность - производительность машины за единицу времени.
Этапы проектирования электрической машины
Проектирование электрической машины – это многократный расчет зависимостей между основными показателями электрической машины, которые заданы в виде системы формул, графических зависимостей, эмпирических коэффициентов, рассматриваемых как уравнение проектирования.
Процесс проектирования электрической машины делится на три основных этапа:
- Подготовительный.
- Расчетный.
- Создание рабочей конструкторской документации.
Подготовительный этап проектирования начинается с составления или получения от заказчика основных требований к готовой электрической машины. Данные требования могут быть представлены в виде технического задания или технических требований. В них обязательно указываются номинальные напряжение, мощность, а также прочие эксплуатационные свойства. На основе предоставленных требований, исполнитель оценивает возможность их исполнения, выбирает или предлагает конструкцию электрической машины, изоляционные и конструкторские материалы, а также технологию, которая максимально экономически выгодна.
На расчетном этапе проектирования реализуются следующие требования: проектируемая электрическая машина должна обладать высокой степенью надежности; готовая электрическая машина должна обеспечивать такие эксплуатационные характеристики, которые соответствуют требованиям технического задания; спроектированная электрическая машина должна быть экономически эффективна. Под надежностью электрической машины поднимается ее тепловая, механическая и электрическая прочность при работе во всех режимах, предусмотренных требованиями. Требуемая степень надежности обеспечивается электромагнитными, тепловыми, вентиляционными и механическими расчетами. Достижение необходимых эксплуатационных свойств готовой машины обеспечивается за счет правильного выбора основных размеров и электромагнитного расчета, в состав которого входят расчеты обмоток, магнитной цепи и эксплуатационных характеристик. Данный этап заканчивается экономической оценкой спроектированной электрической машины.
Завершающий этап проектирования заключается в создании конструкторской документации - рабочих чертежей деталей и сборочных узлов спроектированной машины, размеры и конструкция которых были определены во время второго этапа. Готовые рабочие чертежи передаются на завод-изготовитель.
