Произход на електрическите машини и електродвигатели

Различните етапи, в които преобразувателите на електромагнитна енергия (електрически машини, които преобразуват механичната енергия в електрическа енергия и обратно) са били разработени от появата на първото устройство през 1832 г. до днес, са много ценни, ако анализираме приноса, който те са направили за технологично и индустриално развитие на човечеството.

Теоретичната основа, на която се основава работата на електромеханичните преобразуватели, се намира в трите основни принципа на електромагнитната индукция, които можем да обобщим като:

• Електрически ток, който циркулира през проводник, навит върху метална сърцевина от желязо или стомана, го кара да се държи като магнит.
• Електрическите токове упражняват сили един върху друг на разстояние.
• Когато проводник се движи в магнитно поле, в него се произвежда (индуцира) електрически ток.

Тези принципи представляват генезиса на електрическите машини и се дължат до голяма степен на работата на трима велики мъже на науката:

• Доминик Франсоа Жан Араго (1786-1853).
•  Андре Мари Ампер (1775-1836).
•  Майкъл Фарадей (1791-1867).

Определение и класификация на ротационни електрически машини

Електрическа машина се разбира като набор от механизми, способни да генерират, използват или трансформират електрическа енергия.

Ако машината преобразува механичната енергия в електрическа енергия, тя се нарича генератор, докато ако преобразува електрическата енергия в механична енергия, тя се нарича двигател. Тази връзка е известна като принцип на запазване на електромеханичната енергия.

Като вземем предвид това, което сме проучили досега, можем да класифицираме въртящите се електрически машини на:

• Генератори. Те трансформират механичната енергия в електрическа.
• Двигатели. Те преобразуват електрическата енергия в механична.

Можем да направим друга класификация на електрическите машини, като вземем предвид типа електрически ток, който използват, броя на фазите и т.н., както е показано на следното изображение.

Части на въртящи се електрически машини 

Това е една от двете основни части, които изграждат електрическа машина, тя е отговорна за производството и провеждането на магнитния поток. Нарича се още статор, защото е неподвижната част на машината.

Индукторът от своя страна се състои от следните елементи: полюсната част, сърцевината, намотката на индуктора и полюсното разширение.

Полюсът, прикрепен към главата на цилиндъра на машината, включва самата сърцевина и нейното разширение.

Ядрото е част от магнитната верига на машината заедно с полюсите, полярните разширения, въздушната междина, арматурата и главата на цилиндъра и съдържа намотките на индуктора.

Намотката на индуктора се формира от набор от навивки, които в предварително определен брой за всеки тип машина ще произведат магнитния поток, когато електрическият ток циркулира.

Полярното разширение е най-широката част на полюсната част и е близо до арматурата или ротора на машината.

Индуктор

Арматурата представлява другият основен елемент на машината (фигура по-долу). Нарича се още ротор, защото е въртящата се част от него. Състои се от своя страна от сърцевина на котвата, намотка на котвата и колектор.

Сърцевината на арматурата се формира от цилиндър от магнитни листове, които обикновено са направени от ламинирана стомана с 2% силиций за подобряване на загубите в магнитната верига. Този цилиндър е фиксиран към вала на машината, който лежи върху опорни лагери. Листовете, които образуват арматурата или ротора на машината, имат прорези, в които се помещават медните проводници на индуцираната намотка.

Индуцираната намотка е свързана към външната верига на машината през колектора и там се извършва преобразуването на енергията. Медният проводник, използван за индуцираните и индукторните намотки, е електролитна мед, която има съпротивление от 0,017 Ω · mm2/m при температура 20 °C.

Колекторът е набор от медни листове, наречени тънки, изолирани един от друг и свързани към секциите на намотката на котвата. Четките се плъзгат по разредителите.

Четки

Обикновено те са изработени от карбон или графит, поставени са в четкодържач, откъдето се плъзгат върху разредителите на комутатора и с помощта на гъвкав проводник се свързват към клемите на арматурата.

Задник

Цилиндровата глава е корпусът на електрическата машина и е изработена от феромагнитен материал. Неговата мисия е да управлява потока, създаден от намотката на индуктора. Към него са прикрепени и полюсите на машината.

Въздушна междина

Пространството между неподвижната част и движещата се част на машината се нарича въздушна междина, тоест между ротора и полярните разширения, като по този начин се избягва триенето между двете.

Лагери

Те служат като опора за оста на ротора на машината.

Едно от най-големите предизвикателства пред съвременното общество е да се осигури достатъчна и устойчива експлоатация на енергийните ресурси, за да се поддържат икономическите дейности и развитието на хората. През последните години се сблъскахме с проблем с титаничен мащаб в световен мащаб по отношение на високите разходи и недостига на енергия. Проблемът има още по-изразени конотации в някои региони, които са в пълно социално и икономическо развитие. Този растеж доведе до ускорено увеличаване на търсенето на енергия в региона на Централна Америка и изисква да идентифицираме начини за справяне с този проблем.

Енергийната ефективност е определена като ценен инструмент за смекчаване на нарастването на търсенето на енергия. Той има много висока икономическа стойност, тъй като инвестициите, необходими за адаптиране на технологията, реорганизиране на организационното поведение, свързано с използването на енергия и извършване на поддръжка и други промени, водещи до подобряване на енергийната ефективност, са много по-икономични от разширяването на енергийната матрица. Това е особено вярно за нашия регион, където голям процент от енергията идва от експлоатацията на изкопаеми енергийни ресурси, които се внасят на висока цена.

Въпреки че намерението на тези статии не е да подготвят специалисти по засегнатите теми, те имат за цел да повишат осведомеността на общността по тези теми и са отлично средство за актуализиране за професионалисти. Надяваме се тази публикация да ви хареса и тя да се превърне в още един инструмент за социално, търговско и енергийно развитие в България. Ако имате още въпроси или възнамерявате да осъществите електро проект с помощта на специалист, то свържете се с екипа на elvidin.com, отговарящ за района на Видин и близките околни населени местности. Свържете се с нас чрез онлайн формуляра ни за контакт. Ще се радваме, ако можем да ви бъдем полезни.