ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И АППАРАТЫ
Глава первая
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ГИДРОМЕХАНИЗАЦИИ
- 1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ
Электрические машины — устройства, действующие на основе общих законов электромагнитной индукции, служат для осуществления необходимых преобразований электрической и механической энергии. Электрические машины различаются по их исполнению и назначению.
Для приведения в действие механизмов, осуществляющих разработку твердых пород и транспортирование грунта, электрическую энергию, подводимую к установке, преобразуют в механическую энергию движения (например, фреза рыхлителя, насосы, лебедки и др.). В некоторых случаях необходимо обратное преобразование энергии — механической энергии в электрическую. Примером могут служить применяемые в гидромеханизации дизель-электрические станции, преобразующие механическую энергию вращения дизельных двигателей в электрическую на установках или площадках, удаленных от сетей электроснабжения (на плавучих землесосных снарядах), используемые в качестве источников электроэнергии на случай прекращения питания от сетей, и др.
Электрические машины, преобразующие электрическую энергию в механическую, называются двигателями; машины, предназначенные для обратного преобразования — механической энергии в электрическую, называются генераторами. Те и другие относятся к вращающимся машинам.
Разновидностью вращающихся электрических машин являются машины синхронной связи. С помощью таких машин механическая связь между вращающимися частями механизмов заменяется электрической. Эта связь обеспечивает либо одновременное (синхронное) вращение механически не связанных валов, либо их поворот на один и тот же определенный угол. Электрические машины, при помощи которых осуществляется синхронная связь между валами механизмов, называются сельсинами1.
Существуют устройства, преобразующие электрическую энергию одного вида в электрическую энергию другого вида. К ним относятся трансформаторы, усилители и другие преобразователи.
Такие устройства могут быть вращающимися (электромашинные преобразователи и усилители) либо статическими, не имеющими подвижных частей (трансформаторы, магнитные усилители).
Трансформатор представляет собой статический аппарат, для преобразования напряжения переменного тока. Силовые трансформаторы, о которых пойдет речь в настоящей главе, используются в установках передачи и распределения электроэнергии для повышения либо понижения напряжения, вследствие чего они называются повышающими или понижающими трансформаторами.
Различного рода преобразователи представляют собой устройства, выполненные на базе электрических машин или других элементов и служащие для преобразования одного рода тока в другой (главным образом, переменного в постоянный), частоты и пр. Преобразователи могут быть как вращающимися, так и статическими.
Электромашинные (вращающиеся) и магнитные (статические) усилители используются в системах управления и регулирования приводов механизмов для усиления управляющих сигналов.
Особым видом преобразователя, действие которого также основано на электромагнитной индукции, является индукторная муфта скольжения (ИМС). ИМС служит для преобразования механической энергии вращения с одной скоростью в энергию вращения с пониженной скоростью.
К любой электрической машине применим принцип обратимости, сформулированный в 1833 г. русским ученым академиком Э. X. Ленцем.
В соответствии с принципом обратимости любой двигатель при определенных условиях может работать в режиме генератора и наоборот. Трансформатор, в зависимости от того, к какой из обмоток приложено первичное напряжение, может быть понижающим или повышающим и т. д. Однако промышленность выпускает машины определенного, заданного назначения, их технические показатели соответствуют конкретному режиму.
Электрические машины характеризуются своими номинальными техническими данными, т. е. определенными значениями параметров (токов, напряжений, мощности и т. д.), при которых они эксплуатируются в течение достаточно длительного срока. Каждой машине присваивается определенный тип, содержащий шифр ее технической характеристики.
1 Происхождение термина — сокращенная транскрипция английских слов self — synchronising (selsyn), означающих «самосинхронизирующийся».
Однотипные машины, различающиеся только номинальными величинами, объединяются в серии.
Для генераторов и двигателей постоянного тока, а также для асинхронных и синхронных двигателей общепромышленного назначения в СССР введены единые серии. Машины единых серий, изготовляемые на разных заводах, имеют одинаковые технические данные, конструкцию и размеры. Их детали и узлы взаимозаменяемы.
Из курса электрических машин известно, что мощность машин, работающих на принципе электромагнитной индукции, пропорциональна произведению магнитного потока и тока в обмотках. Тот и другой параметр определяют собой линейные размеры машины. Таким образом, размеры машин находятся в непосредственной зависимости от их мощности.
Поэтому важным показателем, конструктивно характеризующим электрическую машину, служит ее габарит. В обозначение типа электрических машин включается условный номер габарита, определяемый характерным размером магнитной системы машины.
