Как подразделяются электрические машины
Электрические машины
В качестве энергоносителя в электрической машине может быть использовано как магнитное, так и электрическое поле. Машины, в которых для преобразования энергии используется магнитное поле, называются индуктивными, а те, в которых используется электрическое поле, — емкостными. Возможно также совместное использование магнитного и электрического полей. Такие машины называются индуктивно-емкостными.
На практике наибольшее распространение получили индуктивные машины.
Принято различать электромеханические преобразователи в зависимости от цели преобразования энергии на:
Области применения электрических машин
Рисунок 1 – Области распространения электрических машин
Для управления современными электрическими машинами используются сложные электронные системы, которые конструктивно объединяются с электромеханическим преобразователем и образуют так называемую электромеханотронную систему, выступающую как единый технический комплекс. Все это существенно расширяет функциональные возможности электрических машин и обеспечивает их широкое внедрение во все сферы производственной и бытовой деятельности человечества [1].
Основополагающие законы электромеханического преобразования энергии в индуктивных машинах
Закон Ампера
Согласно закону, установленному Ампером, на проводник с током в магнитном поле действует сила
Направление этой силы определяется по правилу «левой руки».
Закон электромагнитной индукции Фарадея
Всякое изменение магнитного поля во времени возбуждает в окружающем пространстве электрическое поле. Циркуляция вектора напряженности E этого поля по любому неподвижному замкнутому контуру s определяется выражением [3] [4]
,
Электродвижущая сила индукции возникающая в замкнутом контуре, равна скорости изменения во времени потока магнитной индукции
,
Знак «-» показывает, что индукционный ток, возникающий в замкнутом проводящем контуре имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле противодействует тому изменению магнитного потока, которым был вызван данный ток.
Вращающиеся электрические машины
Виды вращающихся электрических машин
По характеру магнитного поля в основном воздушном зазоре
Классификация электрических машин
Электрические машины, как и другие устройства, также можно классифицировать. Классифицируют электрические машины по назначению, принципу действия и роду тока, мощности, по частоте вращения.
Классификация по назначению
Электрические машины по своему назначению подразделяют на:
Классификация по роду тока и принципу действия
Как известно, существует два рода электрического тока – переменный и постоянный. Исходя из этого, электрические машины также подразделяют по роду тока на два вида –машины электрические переменного тока и машины электрические постоянного тока.
Электрические машины переменного тока
В свою очередь электрические машины переменного тока делят на:
Электрические машины постоянного тока
В недалеком прошлом были они самыми популярными в регулируемом электроприводе из-за простоты управления ими. Они работают практически во всех сферах промышленности и транспорта. Из-за повышенной стоимости и требовательности в обслуживании активно вытесняются частотно-регулируемыми электроприводами переменного тока.
В связи с большим распространением машин постоянного тока также были распространены и генераторы постоянного тока. Они использовались в качестве источников постоянного напряжения для зарядки аккумуляторных батарей, на транспорте (тепловозы, теплоходы и другие), а также в промышленности (система генератор — двигатель). Ввиду развития полупроводниковой техники генераторы постоянного тока постепенно вытесняются из работы и активно заменяются на генераторы переменного тока работающих в паре с полупроводниковым преобразователем.
Также применяются электродвигатели постоянного тока и в системах автоматического управления АСУ в качестве усилителей электромашинных, тахогенераторов и исполнительных электродвигателей.
Электрические микромашины
Микромашины активно применяются в устройствах автоматических. Соответственно их подразделяют на группы:
Машины первых двух групп довольно часто называют силовыми, а электродвигатели третьей – пятой групп информационными.
Классификация по мощности
Также электрические машины классифицируют еще и по мощности. И по мощности их делят на:
Классификация по частоте вращения
Условно их разделяют на:
Микромашины же могут изготавливать с частотой вращения вала от нескольких оборотов в минуту до 60 000 оборотов в минуту. Скорость вращения машин средней и большой мощности, как правило, не превышает 3000 об/мин.
Классификация электрических машин
Электрические машины — это устройства преобразующие механическую энергию в электрическую и наоборот, а так же машины преобразующую электрическую энергию одних параметров в электрическую энергию других параметров.
Классификация электрических машин по назначению:
Классификация электрических машин по принципу действия :
Все электрические машины разделяются на коллекторные и бесколлекторные.
Бесколлекторные машины — это машины переменного тока — асинхронные и синхронные.
Коллекторные машины используют главным образом для работы на постоянном токе в качестве генераторов или двигателей. Лишь коллекторные машины небольшой мощности делают универсальными двигателями, способными работать как от сети постоянного, так и переменного тока.
На рисунке представлена диаграмма классификации электрических машин, содержащая основные их виды, получившие наибольшее применение в современной электроэнергетике.
Классификация электрических машин по назначению:
Классификация электрических машин по мощности:
Так же электрические машины одного принципа действия могут различаться схемами включения либо другими признаками, влияющими на эксплуатационные свойства этих машин. Например, асинхронные и синхронные машины могут быть трехфазными (включаемыми в трехфазную сеть) или однофазными. Асинхронные машины в зависимости от конструкции обмотки ротора могут быть с короткозамкнутым или фазным ротором. Синхронные машины и коллекторные машины постоянного тока в зависимости от способа создания в них магнитного поля возбуждения разделяют на машины с обмоткой возбуждения и машины с постоянными магнитами.
Типы электрических машин
Электрическими машинами называют устройства, которые преобразовывают электроэнергию в механическую силу в обоих направлениях. Принцип действия основан на законах электромагнетизма.
Существует несколько разновидностей электрических машин, которые отличаются принципом работы, особенностями конструкции и областями применения.
Условная классификация электрических машин
Все электрические машины по принципу работы с энергией делятся на две категории – машины переменного и постоянного тока. Каждая группа представлена различными устройствами, которые используются в промышленности, науке, сельском хозяйстве и в быту.
Устройства, которые преобразовывают электроэнергию в механику, называются двигателями, а оборудование, производящее электричество посредством преобразования механических сил называют генераторами.
Кроме двигателей и генераторов существуют другие типы электрических машин:
Если в качестве критерия брать принцип действия, то электрические машины делятся на пять групп:
Электромашины в промышленности и в быту
В качестве примера рассмотрим два распространенных устройства, которые широко используются в условиях производства, а их компактные аналоги пользуются популярностью у домашних мастеров и профессионалов:
Примеры современных электрических машин различных типов демонстрируются на ежегодной выставке «Электро».
Классификация электрических машин
Современная электроэнергетика движет всем, что мы привыкли использовать в повседневной жизни, она заставляет работать самолеты, поезда, автомобили, производственные мощности любых масштабов и бытовые приборы.
Принцип действия машин, использующихся в этой отрасли, состоит в том, что они преобразуют механичную энергию в электрическую.
Параметры классификации электрических машин
Классификация электрических машин производится с учетом нескольких параметров, таких как:
Чтобы понять, какие виды машин используются в тех или иных сферах, стоит рассмотреть все их характеристики более подробно.
Классификация электрических машин по назначению
Классификация электрических машин по назначению производится исходя из целей, для каких они применяются. Например, существуют электромашинные генераторы. они способны преобразовывать механическую энергию в электрическую.
Самыми яркими примерами таких машин являются электростанции, поезда, теплоходы и автомобили.
В зависимости от места назначения механизмы приводят в действие двигатели внутреннего сгорания, газовые, гидравлические или паровые турбины.
Также существуют машины, осуществляющие обратное преобразование энергии, они превращают электрическую энергию в механическую.
Такие типы изделий используются в сельском хозяйстве и на производствах, в быту и в других отраслях, а также там, где нужен автоматический запуск различных устройств и механизмов.
Еще одним популярным видом являются электромашинные преобразователи, их функции заключаются в превращении постоянного тока в переменный и, наоборот, регулировке и изменении напряжения, частоты и прочих параметров.
Этот вид машин в наше время активно вытесняют статистические полупроводниковые преобразователи, хотя их до сих пор используют в быту, на производствах и в других сферах деятельности.
Компенсаторы повышают коэффициент мощности приемников и передатчиков электрических установок.
Электромашинные усилители повышают мощность сигнала. Преобразователи или микромашины предназначены для усиления, преобразования и генерации различные сигналов, позволяют осуществлять автоматическое регулирование в различных механизмах.
Классификация электрических машин по принципу действия
Классификация электрических машин осуществляется по виду тока. Он может быть постоянным или переменным.
В свою очередь, машины переменного тока делятся на:
Существуют и другие разновидности машин из данной категории, они чаще всего являются специализированными, поскольку рассчитаны на выполнение определенных задач в специфических сферах человеческой деятельности.
По мощности, такие машины классифицируют:
Классификация электрических машин по частоте вращения
Существует такая условная классификация электрических машин по данному признаку:
Используются и другие параметры, по которым осуществляется классификация электрических машин, они учитываются для достижения определенных результатов в специфических сферах деятельности человека.
Возможность преобразовывать разные виды энергии, генерировать ее и распределять открывает перед людьми неограниченное поле для изобретения новейших технологических устройств, автоматизации производств и других отраслей.
Примеры электрических машин
Электрические машины и аппараты – это преобразователи энергии, которые работают в соответствии с законами электромагнитной индукции.
В зависимости от типа устройства, оно может трансформировать механическую энергию в электрическую и наоборот. Подавляющее большинство устройств работает в обоих направлениях, что выгодно отличает электрические машины от других разновидностей преобразователей.
Преобразование энергии происходит за счет магнитного поля, которое вырабатывается при вращении подвижной части машины – ротора.
Принцип действия электрических машин основан на явлении электромагнитной индукции, которая возникает во время взаимодействия магнитного поля и проводников с током. Благодаря взаимодействию обмоток якоря и индуктора, которые постоянно меняют положение относительно друг друга, создается магнитное поле, возникает э.д.с и происходит преобразования одного вида энергии в другой.
Вне зависимости от конструктивных особенностей, все машины делятся на две условные категории:
Если в качестве критерия брать тип напряжения и особенности конструкции, то можно выделить такие виды электрических машин:
Сферы применения электромашин
Область использования электрических машин очень широкая, их применяют для таких целей:
Шлифовальные электрические машины
Шлифовальная электрическая Машина широко эксплуатируется с целью выполнения технологических операций в случае монтажа металлоконструкций. Также их применение актуально при осуществлении различных работ.
Эти работы непосредственно:
Стоит отметить, что рабочий орган может иметь различный характер движения. Так, выделяют вращательные и плоскошлифовальные. В первом случае рабочим органом выступают абразивные круги.
Они могут быть различной геометрической формы и диаметра. Во втором случае в качестве рабочего органа выступает одна или две платформы, имеющие шлифовальную шкурку. Они совершают орбитальное и плоскопараллельное движение по отношению к поверхности, которая обрабатывается.
Типы и виды шлифовальных электрических машин
На современном рынке существуют универсальные агрегаты. Однако наряду с ними имеются также очень специфические устройства. Итак, основные из них:
Машина шлифовальная электрическая функционирует от сети переменного тока напряжением 220 В. При этом частота составляет 50 Гц.
Несомненным преимуществом является наличие двойной изоляции. Это в свою очередь гарантирует безопасность для оператора, который использует такой инструмент. При этом исключается необходимость применения специальных средств.
Независимо от вида данные машины конструктивно состоят из электропривода, шлифовальной головки и гибкого соединения.
Такие агрегаты в любом случае в качестве рабочего элемента имеют абразивные насадки. Они эксплуатируются в процессах с целью зачистки неровной шершавой поверхности с последующим ее превращением в гладкую и ровную.
Примеры современного электрического резьбозавертывающего оборудования
На сегодняшний день различное рабочее техническое оснащение, такое как электрические резьбозавертывающие машины, пользуется значительным вниманием и интересом, ведь спрос на него очень высок. Подобная техника может обладать разной мощностью и характеристиками, но все ее модели находят самое широкое применение в рамках тех сфер и направлений, для которых они предназначаются.
Кроме того, стоит отметить, что спрос на данную технику порождает не только само предложение, но и самый активный прогресс в деле новых разработок – аппаратура постоянно улучшается, а ее возможности расширяются. Она становится еще более надежной, производительной и удобной в применении.
К данной категории относят широкий ассортимент оборудования, которое применяется в самых разных работах от строительства и до отделки, а также при электромонтаже, сборке и так далее. Это шуруповерты и гайковерты, и масса другой аналогичной техники.
Гайковерты и другая электротехника аналогичного типа используется при выполнении механизированной сборки или разборки соединений на резьбе, при затяжке таковой, при сборке или разборке строительных конструкций, систем вентиляции и трубопроводных, различного оборудования.
В качестве рабочего органа у такого технического оснащения выступает его наконечник, который может заменяться и который имеет внутренний шестигранник, надеваемый на головку болта или гайку и служащий элементом фиксации. Ключ и шпиндель могут иметь шарнирное или жесткое соединение.
Шарнирный вариант становится оптимальным в ситуациях, когда необходимо бывает выполнить работы в условиях затрудненного доступа. При выполнении затяжки ключу сообщается ударный импульс через соединение, он имеет определенную частоту и энергию.
Инструмент может быть как редкоударным, так и частоударным. Частоударные модели больше подходят для работы над малоответственными элементами, вторые же предназначаются для высокопрочных болтов и ответственных соединений.
Частоударные модели отличаются унифицированностью своего строения и могут различаться разве что ключами и их размерами, мощностью двигателя и его типом. Такое оборудование имеет широкое распространение в быту, оно во многом универсально и позволяет решать широкий спектр самых разнообразных задач.
Однако все это не исключает и широкого распространения такой техники в качестве профессионального оборудования, и в первую очередь это касается высокомощных моделей, применение которых действительно приносит массу пользы при самых разных обстоятельствах.
Что касается редкоударных образцов – их обычно рассматривают именно как профессиональную технику для решения серьезных специфических задач.
Заводы крупных электрических машин
Электрические машины используются во многих сферах деятельности человека, поскольку они могут превращать как механическую энергию в электрическую, так и наоборот, механическую в электрическую.
Следовательно, при помощи агрегатов можно наладить электро- и теплоснабжение жилых и коммерческих помещений, приводить в действие различные механизмы, что делает их незаменимыми на производствах различного типа.
Высокая популярность продукции данного типа отразилась и на ее изготовлении, сейчас заводы крупных электрических машин активно расширяют свой ассортиментный ряд и занимаются собственными разработками новых моделей агрегатов.
Чтобы понять, какие перспективы есть у данной отрасли, стоит разобраться, с какими проблемами сталкиваются производители и какие меры для их решения стоит предпринимать.
Крупные электрические машины имеют такие преимущества:
Проблемы заводов современного электромашиностроения
В наше время выпуск агрегатов из данной категории считается очень перспективным, поскольку машины активно используются во многих сферах деятельности и все больше приобретают популярность среди потребителей.
Отечественные заводы крупных электрических машин способны выпускать собственную продукцию высокого качества, которая будет конкурировать с зарубежными аналогами.
Однако для того, чтобы себестоимость и рыночная стоимость товаров была меньше, чем стоимость заграничных аналогов, нужно проводить собственные научные разработки в сфере электромеханики, электроники и других смежных областях.
Только использование инноваций, патентование собственных изобретений и постоянная работа над улучшением качественных характеристик агрегатов может сделать их более популярными среди покупателей.
Стоит отметить, что в области изготовления электрических машин развитие происходит практически так же, как и в области интеллектуальных технологий, это значит, что с новыми научными достижениями качество, прочность и износостойкость установок повышаются, а их стоимость, наоборот, понижается. Такая тенденция объясняется использованием более доступных и дешевых материалов для изготовления продукции данного типа и применением новых технологий.
Как развивать заводы по изготовлению крупных электрических машин
Несмотря на то, что сейчас в России есть крупные предприятия, которые предлагают потребителям агрегаты данного типа, они все же не могут полноценно конкурировать с зарубежными аналогами на международном рынке.
Причин тому есть несколько, и прежде всего это невыгодная цена. Стоимость отечественной продукции ненамного отличается от стоимости заграничных аналогов, при этом качество может значительно уступать. Именно по этой причине для того, чтобы заводы крупных электрических машин могли выпускать конкурентные товары, им нужны капиталовложения для проведения собственных исследований, которые помогут создавать инновационные установки.
Кроме того, немаловажным фактором является отсутствие нужного количества квалифицированных кадров, потому стоит уделять внимание обучению специалистов, их нужно отправлять на стажировку за границу для обмена знаниями и опытом с коллегами. Только комплексный подход к решению проблем поможет достичь всех поставленных задач.
Модернизация габаритных электрических машин
Современные заводы электрических машин могут модернизировать уже выпускающиеся модели, а не только создавать новые. Главной задачей этого мероприятия является повышение мощности агрегатов, увеличение их КПД и срока службы, повышение технологичности и ремонтоспособности.
Используя все возможные методы улучшения, продукцию можно сделать более доступной для потребителей, более качественной и простой в обслуживании.
Новинки в области производства электрических машин на выставке
Специалистам, работающим в сферах, где тем или иным образом приходится сталкиваться с элетотехническим оборудованием, с ее продажей или эксплуатацией, к примеру, стоит всегда быть в курсе дел и не отставать от современных тенденций и прогресса. Но это бывает непросто, ведь регулярно выискивать всю необходимую информацию удается не всегда, по причине специфичности данного направления, а порой и откровенной нехватки времени.
К счастью, все эти сложности совсем не значат необходимости отказа от следования прогрессу, ведь специально для реализации таких возможностей проводятся профессиональные мероприятия, такие как выставки, к примеру.
Так, в частности, выставки на данную тему регулярно проводятся в ЦВК «Экспоцентр», и в дни их проведения здесь собираются тысячи специалистов из данной и смежных сфер деятельности.
Все посетители выставок настроены на активную деятельность, и потому подобные выставки позволяют за считанные часы или дни достигнуть тех целей, на достижение которых в иных условиях уходят недели и месяцы.
Именно выставки позволяют:
Все эти и многие другие возможности реализуются в рамках профессиональных мероприятий очень легко, и потому не стоит отказывать себе в посещении выставок, тем более, что подобная возможность не требует большого объема времени или особых вложений.
Именно выставки и другие профессиональные мероприятия позволяют познакомиться со всем современным спектром такой техники, рассмотреть самые разнообразные решения и новинки в данной сфере, подобрать идеальное оборудование для выполнения разного рода специфических задач. И потому не стоит отказываться от возможности посещения таких мероприятий.
Узнать, какие электромашины в данный момент пользуются наибольшей популярностью, позволяют увеличить производительность предприятий различного типа и автоматизировать процессы, можно на выставке «Электро», она состоится в ЦВК «Экспоцентр» в Москве.
Темой мероприятия станет электроэнергетика и электроэнергия, сферы и методы их рационального использования.
В ходе мероприятия можно будет узнать, какие заводы-производители крупных электрических машин предлагают покупателям современную высокотехнологическую продукцию и какие новейшие разработки в этой сфер уже нашли свое практическое применение.
В выставке будут участвовать не только отечественные, но и зарубежные компании, потому найти надежных поставщиков качественных установок будет совершенно несложно.