Электрическая машина трансформаторы, действие которой основано на использовании явления электромагнитной индукции, предназначена для преобразования механической энергии в электрическую, или электрической в механическую, или электрической энергии в электрическую энергию другого рода тока, другого напряжения, другой частоты.

Электрическую машину, преобразующую механическую энергию в электрическую, называют генератором. Вся электрическая энергия производится генераторами переменного тока (синхронными), установленными на электростанциях. Преобразование электрической энергии в механическую осуществляется двигателями. Любая электрическая машина может быть использована как в качестве генератора, так и в качестве двигателя. Свойство электрических машин изменять направление преобразуемой энергии называют обратимостью.

Если в магнитном поле полюсов постоянных магнитов или электромагнитов (рис. В-1) N и S поместить проводник и под действием какой-либо силы F\ перемещать его, то в нем возникнет э. д. с.

e-Blv sin a = Blv,

где В - магнитная индукция в месте нахождения проводника; / - активная длина проводника (его часть, находящаяся в магнитном

Рис. ВЛ. Принцип действия электрической машины

поле); v - скорость перемещения проводника в магнитном поле;; а - угол между векторами максимума магнитной индукции и скоростью перемещения проводника (в рассматриваемом случае а= =я/2, т. е. sina= 1).

Направление э. д. с, индуктируемой в проводнике, определяется согласно правилу правой руки (от зрителя за плоскость чертежа). Если проводник замкнуть на какое-либо сопротивление приемника энергии, то в образовавшейся цепи под действием э. д. с. протекает ток /, направление которого совпадает с направлением э. д. с. проводника. В результате взаимодействия тока проводника с магнитным полем полюсов создается электромагнитная сила FgM=lBI,

направление которой определяется по правилу левой руки. Эта сила направлена встречно силе Fx и при FBM=Fi проводник перемещается с постоянной скоростью. Таким образом, механическая энергия, затрачиваемая на перемещение проводника, преобразуется в электрическую, отдаваемую сопротивлению внешнего приемника электрической, энергии, т. е. машина будет работать в режиме генератора.

Если от постороннего источника электрической энергии через проводник пропустить ток, то в результате взаимодействия тока в проводнике и магнитного поля полюсов создается электромагнитная сила FBM, под действием которой проводник начнет перемещаться в магнитном поле, преодолевая силу торможения какого-либо механического приемника энергии, т. е. машина будет работать как двигатель. Таким образом, в силу общности законов электромагнитной индукции и электромагнитных сил любая электрическая машина может работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя.

Электрические машины подразделяют на машины постоянного-и переменного тока. В машинах переменного тока возникает вращающееся магнитное поле, частота вращения которого зависит от частоты тока сети.

Любая электрическая машина состоит из двух основных частей: неподвижной - статора, и вращающейся - ротора.

Машины переменного тока можно подразделять на однофазные и многофазные (обычно трехфазные), а в зависимости от принципа действия - на синхронные и асинхронные. В синхронных машинах процесс преобразования энергии происходит при синхронной скорости, т. е. при частоте вращения ротора, равной частоте вращения магнитного поля. Синхронные машины широко применяют в качестве генераторов, и вся вырабатываемая электрическая энергия производится генераторами этого типа. Применение синхронных двигателей ограничивается относительно небольшим кругом специальных назначений (постоянство частоты, повышение cos <р и др.). В асинхронных машинах процесс преобразования энергиш

происходит при несинхронной (асинхронной) частоте, т. е. при частоте вращения ротора, не равной частоте вращения магнитного поля. В силу ряда существенных достоинств асинхронные машины, применяемые в качестве двигателей, являются наиболее распространенным типом электрических машин.

Кроме синхронных и асинхронных машин переменного тока применяют коллекторные машины, используемые в качестве двигателей переменного тока и допускающие экономичное регулирование скорости в широких пределах, у которых регулировочные характеристики близки к характеристикам двигателей постоянного тока.

Электрические машины, применяемые для преобразования электрической энергии в электрическую энергию другого рода тока (другого напряжения, числа фаз, частоты), называют преобразователями. Электрические машины, используемые в качестве регуляторов и усилителей электромеханических сигналов, называют соответственно электромашинными регуляторами и усилителями.

К электрическим машинам в силу общности физических явлений относят трансформатор, являющийся статическим электромагнитным преобразователем переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Принцип работы трансформатора основан на использовании явления взаимоиндукции между двумя (или несколькими) обмотками, помещенными на замкнутом стальном магнитопроводе. Трансформаторы применяют при передаче электрической энергии на большие расстояния и распределении ее между потребителями, а также в различных преобразовательных, измерительных, защитных и других устройствах.

§ В.З. Материалы, применяемые для электрических машин и трансформаторов

При изготовлении электрических машин и трансформаторов используют материалы, которые можно подразделить на активные, изоляционные и конструкционные.

Активные материалы. Такими материалами являются магнитные и проводниковые (токопроводящие), обеспечивающие нормальное протекание электромагнитных процессов при работе электрических машин и трансформаторов. К проводниковым материалам относят прежде всего медь, обладающую малым удельным сопротивлением. Из меди изготовляют контактные кольца и коллекторные пластины. Наряду с медью применяют алюминий, а в некоторых случаях сплавы латуни и бронзы. Из меди и алюминия изготовляют провода круглого и прямоугольного сечений для обмоток электрических машин и трансформаторов.

В качестве магнитных материалов для сердечников электрических машин и трансформаторов применяют электротехнические стали различных марок (ГОСТ 802-58), буквы и цифры которых означают след ющее: б ква Э - сталь электротехническая; первая