АСИНХРОННЫЕ МАШИНЫ (Классификация электрических машин)
АСИНХРОННЫЕ МАШИНЫ 

В теме рассматриваются вопросы, входящие в шестой раздел рабочей программы. Для изучения данной темы следует использовать материал темы . Эти вопросы также разобраны. Обратите особое внимание на ключевые моменты этой темы, которыми являются: 
1. Принцип действия электрической машины; 
2. Устройство трехфазных асинхронных машин; 
3. Электродвижущие силы, индуктируемые в обмотках статора и ротора; 
4. Токи в обмотках ротора. Электромагнитный момент: 
5. Активная мощность и КПД. Реактивная мощность и коэффициент мощности: 
6. Механическая характеристика; 
7. Пуск асинхронных двигателей. 

Общие вопросы теории электрических машин 
 
Электрическая машина - наиболее распространенный вид электромеханического преобразователя. Применяется практически во всех отраслях промышленности как источник электрической или механической энергии. Этому способствует простота конструкции, надежность эксплуатации и энергетические показатели. Теоретические основы электромашиностроения были заложены в 1821 г. М. Фарадеем. Он установил возможность преобразования электрической энергии в механическую и создал первую модель электродвигателя. Дальнейшее развитие идея взаимного преобразования электрической и механической энергий получила в работах Д. Максвелла, ЭХ. Ленца, Б.С. Якоби и М.О. Доливо-Добровольского. Благодаря их трудам, были разработаны и созданы конструкции электрических машин, пригодные для практического применения Электрическая машина - электромеханический преобразователь, работающий в генераторном иди двигательном режимах, при которых соответственно механическая энергия преобразуется в электрическую или электрическая энергия преобразуется в механическую. Суть явления объясняется законом электромагнитной индукции. В соответствии с ним одна и та же электрическая машина может вырабатывать электрическую энергию либо потреблять ее. Эта особенность электрических машин называется принципом обратимости. Рассмотрим физический смысл принципа обратимости на примере простейшего устройства, содержащего постоянный магнит, между полюсами которого помещен прямолинейный проводник. Пусть между полюсами подковообразного постоянного магнита помещен прямолинейный проводник. Воздействуя внешней силой F на прямолинейный проводник, будем перемещать его в магнитном поле перпендикулярно линиям магнитной индукции. В соответствии с законом электромагнитной индукции в проводнике будет наводиться электродвижущая сила магнитная индукция. Тактивная длина проводника, скорость движения проводника. Для определения направления следует воспользоваться правилом " правой руки ". Применив это правило, определим направление в проводнике. Если концы проводника замкнуты на сопротивление, то под действием во внешней цепи будет протекать ток . Направление тока определяется направлением . Таким образом, проводник, перемещаемый внешней силой в магнитном поле, можно рассматривать как элементарный генератор. В результате взаимодействия тока с магнитным полем возникает действующая на проводник электромагнитная сила. Численное значение электромагнитной силы можно вычислить по формуле . Направление определяется правилом "левой руки". В рассматриваемом случае электромагнитная сила направлена справа налево, противоположно движению проводника. Таким образом в элементарном генераторе электромагнитная сила является тормозящей по отношению к движущей силе. При равномерном движении проводника обе силы уравновешивают друг друга. Умножив обе части равенства на скорость движения проводника, получим С учетом значения электромагнитной силы запишем: Левая часть равенства определяет значение механической мощности, затрачиваемой на перемещение проводника в магнитном поле, а правая -значение электрической мощности, развиваемой в замкнутом контуре электрическим током. Знак равенства между этими частями показывает, что в генераторе механическая мощность, создаваемая внешней силой, преобразуется в электрическую. Если внешнюю силу к проводнику не прикладывать, а от внешнего источника электроэнергии подвести к нему напряжение так, чтобы ток в проводнике имел направление, указанное на рис., то на проводник будет действовать только электромагнитная сила. Под действием этой силы проводник начнет двигаться в магнитном поле. При перемещении проводника в магнитном поле в нем будет индуктироваться ЭДС. Направление ЭДС противоположно напряжению внешнего источника. Таким образом, часть напряжения, приложенного к проводнику, уравновешивается ЭДС, а другая ее часть составляет падение напряжения на сопротивление проводника . Умножив обе части равенства на ток и учитывая значение , запишем выражение , которое представим в виде Записанное выражение показывает, что электрическая мощность , поступающая в проводник, частично преобразуется в механическую мощность , а частично расходуется на покрытие электрических потерь мощности в проводнике Таким образом, проводник с током, помещенный в магнитное поле, можно рассматривать как элементарный электродвигатель. Рассмотренные явления позволяют сделать следующие выводы: 1. Для любой электрической машины обязательно наличие электропроводящей среды (проводников) и магнитного поля. имеющих возможность взаимного перемещения. 2. При работе электрической машины как в режиме генератора, так и в режиме двигателя наблюдается индуктирование в проводнике, пе ресекающем магнитное поле, и возникновение силы, действующей на проводник. находящийся в магнитном поле, при протекании по нему электрического тока. 3. Взаимное преобразование механической и электрической энергий в электрической машине может происходить как в режиме двигателя, так и в режиме генератора. Это свойство электрических машин называют обратимостью. Впервые принцип обратимости был установлен русским электротехником ЭХ. Ленцем. Классификация электрических машин Диапазон мощностей выпускаемых электрических машин весьма широк -от долей ватта до сотен тысяч киловатт. Условно электрические машины делятся на четыре группы: микромашины машины малой мощности машины средней мощности машины большой мощности Классификация электрических машин в значительной степени определяется ее назначением в производственном механизме. Так, например. потребление электроэнергии часто связано с преобразованием тока промышленной частоты в ток более высокой частоты или постоянный ток. Для этой цели применяют электромашинные преобразователи. Электрические машины, применяемые для усиления мощности электрических сигналов, называют электромашинными усилителями. Электрические машины, используемые для повышения коэффициента мощности потребителей электроэнергии, называют синхронными компенсаторами. Электрические машины, служащие для регулирования напряжения переменного тока, называют индукционными регуляторами. Применение микромашин в устройствах автоматики и вычислительной техники весьма разнообразно. Здесь машины используются в качестве: двигателей, преобразователей частоты вращения в электрический сигнал, получения электрических сигналов, пропорциональных углу поворота вала.