загальні положення
Електричні машини перетворять механічну енергію в електричну і, навпаки, електричну енергію в механічну. Машини, що перетворюють механічну енергію в електричну, називаються генераторами. Машини, що перетворюють електричну енергію в механічну, називаються двигунами.
Як правило електричну машину можна використовувати і як генератор і як двигун. Властивість змінювати напрямок перетворення енергії називається оборотністю машини.
Електричні машини діляться на машини постійного і змінного струму. Машини змінного струму можуть бути одно- і багатофазних. Найбільш широко застосовуються трифазні синхронні і асинхронні машини, а також колекторні машини змінного струму.
Принцип дії електричної машини заснований на використанні законів електромагнітної індукції і електромагнітних сил.
Якщо в магнітне поле (рис. 2.1) помістити провідник і під дією певної сили F1 переміщати його перпендикулярно магнітним лініям. то в ньому виникає електрорушійна сила (ЕРС)
де B - магнітна індукція в місці знаходження провідника, l - активна довжина провідника (довжина тієї його частини, яка знаходиться в магнітному полі), v - швидкість переміщення провідника. Напрямок ЕРС (на малюнку за площину креслення), можна визначити відповідно до правила правої руки.
Якщо розташувати долоню правої руки перпендикулярно магнітним лініям так, щоб лінії входили в долоню, а великий палець, відставлений убік, направити по руху провідника, то витягнуті пальці долоні будуть вказувати напрямок индуктированной ЕРС.
Якщо провідник переміщається під кутом # 945; до напрямку магнітних ліній поля, то
ЕРС в провіднику буде индуктироваться і в тому випадку, коли провідник нерухомий, а переміщається магнітне поле полюсів.
Малюнок 2.1 - Схема, яка пояснює принцип дії електричної машини.
Якщо провідник замкнути на приймач енергії то в замкнутому ланцюзі під дією ЕРС виникне струм I, напрямок якого збігається з напрямком ЕРС в провіднику. Внаслідок взаємодії струму в провіднику з магнітним полем виникає електромагнітна сила
напрямок якої зручно визначати за правилом лівої руки.
Якщо розташувати долоню лівої руки перпендикулярно магнітним лініям так, щоб магнітні лінії входили в долоню, а витягнуті пальці долоні направити за течією струму, то відставлений убік великий палець вкаже напрям сили, що діє на провідник.
Ця сила буде направлена протилежно силі F1. яка переміщує провідник в магнітному полі.
Отже якщо в такій простій електричній машині механічна енергія, що витрачається на переміщення провідника, перетворюється в електричну енергію, яка віддається приймача енергії, то така машина працює генератором. Та ж найпростіша електрична машина може працювати і двигуном. Якщо від зовнішнього джерела енергії через провідник пропустити струм, то внаслідок взаємодії струму в провіднику з магнітним полем полюсів виникає електромагнітна сила Fe. під дією якої провідник буде переміщатися в магнітному полі, долаючи силу гальмування механічного приймача енергії.
В електричних машинах як правило забезпечується не поступальний, а обертальний рух провідників в магнітному полі. При цьому електромагнітні сили, що діють на провідник, використовуються для отримання крутного моменту.
Для збільшення ЕРС і електромагнітних сил електричні машини мають обмотки з великою кількістю витків, які з'єднуються між собою так, щоб ЕРС в них мали однаковий напрямок і складалися.
Електрична машина складається з двох основних частин - статора і ротора. Статором називається нерухома частина машини, ротором - її обертається частина. Обмотку електромагніта, що створює магнітне поле, називають обмоткою збудження, а ту частину машини, на якій вона розташована - індуктором. Обмотку, в якій індукується напруга, називають якірної обмоткою, а ту частину машини, на якій вона розташована - якорем