Электродвигатели и электрогенераторы реферат

Обновлено: 05.07.2024

Материальная жизнь человечества связана с двумя основными началами – веществом и энергией. Поэтому все техническое творчеcтво человека на всех этапах развития общества сводилось, по существу, к видоизменениям и превращениям как вещества, так и энергии.

Энергия (гр. energeia – деятельность) – способность тел (существ) совершать работу. Это действие, общая количественная мера различных форм движения материи. Энергия связывает воедино все явления природы.

Содержание работы

1.1 История развития и создания электродвигателей, электрогенераторов, трансформаторов

1.2 Графические и буквенные обозначения

1.3 Энергия, энергетика, электроэнергетика

1.4 История открытия электричества

1.5 Электродвигатели, электрогенераторы, трансформаторы

1.6 История открытия электричества

2.0 Список литературы

Содержимое работы - 1 файл

BBC.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВЫНИЯ

ТАГАНРОГСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ЮЖНОГО ФЕДЕРАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА

Реферат на тему:

Студент группы Н-71

Проверил: Тибейко И.А.

1.1 История развития и создания электродвигателей, электрогенераторов, трансформаторов

1.2 Графические и буквенные обозначения

1.3 Энергия, энергетика, электроэнергетика

1.4 История открытия электричества

1.5 Электродвигатели, электрогенераторы, трансформаторы

1.6 История открытия электричества

2.0 Список литературы

№ п/п		Наименование		Буквенное обозначение по ГОСТ 2.710-81	Графическое обозначение по ГОСТ 2.755-87
1	Лампа осветительная		EL
2	Нагревательный элемент		EK
3	Реле токовое		KA
4	Реле электротепловое		KK
5	Реле указательное		KH
6	Контактор, магнитный пускатель		KM
7	Реле времени		KT
8	Реле напряжения		KV
9	Реле промежуточное		KL
10	Предохранитель плавкий		FU
11	Разрядники (трубчатый,

№	Наименование	Буквенное обозначение по ГОСТ 2.710-81	Графическое обозначение по ГОСТ 2.755-87
17	Выключатель автоматический (в силовых цепях)	QF
18	Выключатель автоматический (в цепях управления)	SF
19	Выключатель нагрузки	QW
20	Короткозамыкатель	QK
21	Разъединитель, рубильник	QS
22	Выключатель или переключатель	SA
23	Выключатель кнопочный	SB
24	Терморезистор	RK
25	Потенциометр	RP
26	Шунт измерительный	RS
27	Варистор	RU
28	Трансформатор тока	TA
29	Трансформатор напряжения (измерительный)	TV
30	Трансформатор напряжения (силовой)	T
31	Реактор	LR
32	Диод, стабилитрон	VD
33	Транзистор (биполярный)	VT
34	Тиристор	VS
35	Разъем	XP
36	Зажимы (колодка)	XT

Энергетика, энергетическая наука – это наука о закономерностях процессов и явлений, прямо или косвенно связанных с получением, преобразованием, передачей, распределением и использованием различных видов энергии.

Электроэнергетика в целом рассматривается как сложное техническое образование, тесно взаимодействующее с топливным хозяйством и основными отраслями добывающей и перерабатывающей промышленности, транспортом, сельским хозяйством и т. п.

Электрическая энергия является вторичной энергией и не заменяет первичную, например, тепловую, гидравлическую, ветровую, термоядерную, солнечную, приливную, ядерную, но в то же время стимулирует их развитие.

Электроэнергетика – это ведущая отрасль энергетики. Применение электричества, использование электрической энергии – одно из величайших открытий и достижений XIX века. Этому предшествовали усилия многих и многих людей. Сейчас электрическая энергия является самым удобным видом энергии.

Энергетической системой электроэнергетики называют совокупность электрических станций, электрических и тепловых сетей, соединённых между собой и связанных общностью режима в непрерывном процессе производства, преобразования и распределения электрической энергии и теплоты при общем управлении этим режимом.

Энергетика является определяющим фактором и для экономики, и для экологии. От нее зависит экономический потенциал государства и благосостояние людей. Она же оказывает наиболее сильное воздействие на окружающую среду, экосистемы и биосферу в целом.

Наша планета наполнена энергиями, которые взаимодействуют с ней, с человеком на ее поверхности, с Космосом. Все – энергия! Дух – энергия, материя – энергия, мельчайший атом – энергия.

Каждое поколение застает технику на том уровне, до которого она была доведена в предыдущий период, дополняет ее своими открытиями, изобретениями, устройствами, а затем передает следующему поколению.

Применение электричества и использование электроэнергии было великим открытием XIX века. Следует заметить, что электрическая энергия является вторичной энергией и не заменяет первичную (тепловую, гидравлическую, водяную и др.), но стимулирует развитие первичной энергии, а для ее передачи и распределения – самой удобной признана именно электрическая энергия. Электричество является очень концентрированной энергией:

1 кВт.ч = 1000 Дж/с ? 3600 с = 3600000 Дж;

1 кВт.ч = 102 кг.м/с ? 3600 с = 367000 кг.м – это эквивалентно

поднятию 367 т груза на высоту 1 метр.

Развитие электроэнергетики носит интернациональный характер. В этом мы убеждаемся на протяжении всей истории ее развития. В создании энергетики и ее внедрении принимали и принимают посильное участие люди самых разных национальностей, разных стран, разных классов.

Например, первые открытия, научные и практические разработки, законы в электроэнергетике являлись вкладом итальянцев, англичан, русских, французов, американцев, венгров, бельгийцев, югославов, датчан и др. В этом можно убедиться, рассматривая историю развития электроэнергетики.

Широкое и разнообразное применение электроэнергии во всех областях народного хозяйства и быта объясняется рядом весьма существенных преимуществ ее по сравнению с другими формами энергии, а именно: 1) возможностью экономичной передачи на значительные расстояния; 2) простотой преобразования в другие формы энергии (тепловую, механическую, световую, химическую и др.); 3) простотой распределения любой мощности (от многих киловатт до микроватт) между любым числом потребителей.

Большое значение имеет возможность использования для производства электроэнергии местных видов топлива (угля, торфа, сланца), энергии рек, водопадов, приливов, солнечной энергии и энергии ветра, геотермальной, атомной и др.

Однако, и раньше, и в настоящее время существуют многочисленные проблемы электроэнергетики:

Электрическая машина— это электромеханический преобразователь энергии, основанный на явлениях электромагнитной индукции и силы Лоренца, действующей на проводник с током, движущийся в магнитном поле.

В основу работы любой электрической машины положен принцип электромагнитной индукции. Электрическая машина состоит из неподвижной части — статора (для асинхронных и синхронных машин переменного тока) или индуктора (для машин постоянного тока) и подвижной части — ротора (для асинхронных и синхронных машин переменного тока) или якоря (для машин постоянного тока). В роли индуктора, на маломощных двигателях постоянного тока, очень часто используются постоянные магниты.

Ротор может быть:

— фазным (с обмоткой).

Если электрическая энергия преобразуется в механическую работу и тепло, тогда электрическая машина является электрическим двигателем; когда механическая работа преобразуется в электрическую энергию и тепло, тогда электрическая машина является электрическим генератором.

Электрический генератор — это устройство, в котором неэлектрические виды энергии (механическая, химическая, тепловая) преобразуются в электрическую энергию.

Электрогенератор – электротехническое устройство, вырабатывающее электрическую энергию, предназначенное для обеспечения автономной и бесперебойной работы различных электроприборов в случае возникновения проблем с электроснабжением либо его отсутствия.

Генераторы классифицируют в соответствии с различными критериями, наиболее важными из которых являются тип используемого топлива, количество фаз и мощность.

В зависимости от вида используемого топлива, различают дизельные, бензиновые и газовые генераторы. Каждый из этих типов различается своими техническими характеристиками и предназначением, а также преимуществами и недостатками. Генераторы с бензиновым приводом характеризуются компактными габаритами, небольшим весом и простотой эксплуатации. В основном, маломощная бензиновая электростанция используются для резервного обеспечения частных домовладений, дач и коттеджей. Их главные недостатки – невысокий моторесурс (до 3000 моточасов) и высокая себестоимость вырабатываемой электроэнергии. Дизельный электрогенератор отличается продолжительным моторесурсом, широким диапазоном мощности (от 15 до 350 кВт и более), высокой надежностью. Используется как для обеспечения электрическим током участков, в которых затруднена прокладка энергосетей, так и для аварийного электроснабжения бытовых и промышленных объектов. Среди недостатков данного класса электрогенераторов стоит отметить значительные габариты, высокий уровень вибрации и шума при работе. Газовый электрогенератор применяется на промышленных предприятиях различных отраслей, в частных домовладениях, выставочных и торговых павильонах. Характеризуется простотой в эксплуатации и обслуживании, высокой экологичностью, дешевизной потребляемого топлива. Существенным недостатком газовых генераторов является их высокая стоимость.

В зависимости от количества фаз, различают однофазные и трехфазные генераторы. Однофазные силовые установки генераторы на 220 В используются для энергоснабжения электроприборов с 1-фазным питанием. Трехфазные генераторы на 220 и 380 В применяются для снабжения электрической энергией домов и промышленных объектов с 3-фазной разводкой сети, 1- и 3-фазных приборов.

Также генераторы различаются по мощности вырабатываемой электроэнергии. В их технических характеристиках зачастую указывается максимальная выходная мощность (кВА). Стоит помнить, что этот параметр предусматривается лишь для краткосрочной работы устройства – от нескольких секунд до нескольких минут. Номинальная мощность (кВт) значительно ниже и определятся при помощи анализа суммарной мощности потребителей энергии, одновременно подключенных к устройству. Типы нагрузок электроприборов классифицируются на активную (преобразование потребляемой энергии в тепло) и реактивную (небольшая часть энергии затрачивается на образование электромагнитных полей, основная часть – на выработку тепла). Некоторые электроприборы реактивной нагрузки отличаются высоким показателем пусковых токов, поэтому в момент подключения потребляют значительно больше энергии, чем в процессе работы. Поэтому при выборе того или иного генератора следует предусмотреть запас мощности в 20-30% с целью обеспечения безопасного функционирования всех подключенных к нему энергопотребителей.

В зависимости от класса исполнения все электрогенераторы делятся на два типа: стационарные и портативные. Первые характеризуются наличием радиаторного охлаждения (жидкостное охлаждение с использованием антифриза), а их мощность может достигать 2400 кВт. Вторые для работы используют двигатели с воздушным охлаждением, а мощность колеблется от 0,5 до 30 кВт – это исключительно бытовой прибор, для крупных объектов он не подойдет.

Существуют классификации электрогенераторов по другим признакам: по характеру тока (электрогенератор постоянного и переменного тока), по типу двигателя (электрогенератор с гидравлическим, газотурбинным или дизельным двигателем). Существуют также ветровые, водяные и электрогенераторы на солнечных батареях.

Любой электрогенератор, за исключением двигателя внутреннего сгорания, состоит из генератора переменного тока.

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

Основные виды электрогенераторов:
1. Электрический
2. Электромеханический
3. Электрохимический
4. Фотоэлектрический
5. Термоэлектрический
6. Магнитогидродинамический
7. Биологический

Электрогенераторы характеризуются высокой степенью универсальности использования, поэтому находят широкое применение в различных сферах деятельности. Генераторные установки используются для электропитания строительного, дорожно-ремонтного оборудования и пневмоинструмента, энергоснабжения больниц, магазинов, образовательных учреждений, административных зданий. Помимо этого, электрогенераторы незаменимы для организации временного освещения в выставочных комплексах, концертных залах, других объектах городской инфраструктуры.

Сегодня электрогенераторы используются на самых разных объектах. Например, генераторы могут быть востребованы:

На производственных и строительных объектах для увеличения мощности основных источников;
В банках или больницах в качестве резервного источника питания для увеличения мощности оборудования, или на случай отключения электричества;
В частных домах и коттеджах (как в одиночных, так и в целых поселках), в качестве аварийного источника электроснабжения;
Спасательными службами для экстренного обеспечения электроэнергией в случае любых чрезвычайных происшествий;
На мероприятиях, проводимых вдали от источников энергии и нуждающихся в мощном электроснабжении, например, на концертах или спортивных событиях.

Для решения каждой из поставленных задач необходимы различные модели электрогенераторов, которые отличаются друг от друга типом двигателя, мощностью и наличием дополнительных опций.

Электрический двигатель — это электрическая машина (электромеханический преобразователь), в которой электрическая энергия преобразуется в механическую, побочным эффектом является выделение тепла.

По принципу возникновения вращающего момента электродвигатели можно разделить на гистерезисные и магнитоэлектрические. У двигателей первой группы вращающей момент создается вследствие гистерезиса при перемагничивании ротора. Данные двигатели не являются традиционными и не широко распространены в промышленности.

Наиболее распространены магнитоэлектрические двигатели, которые по типу потребляемой энергии подразделяется на две большие группы — на двигатели постоянного тока идвигатели переменного тока (также существуют универсальные двигатели, которые могут питаться обоими видами тока).

Двигатель постоянного тока — электрический двигатель, питание которого осуществляется постоянным током. Данная группа двигателей в свою очередь по наличию щёточно-коллекторного узла подразделяется на:

1. коллекторные двигатели;

2. бесколлекторные двигатели.

Щёточно-коллекторный узел обеспечивает электрическое соединение цепей вращающейся и неподвижной части машины и является наиболее ненадежным и сложным в обслуживании конструктивным элементом.

По типу возбуждения коллекторные двигатели можно разделить на:

1. двигатели с независимым возбуждением от электромагнитов и постоянных магнитов;

2. двигатели с самовозбуждением .

Двигатели с самовозбуждением делятся на:

1. Двигатели с параллельным возбуждением;(обмотка якоря включается параллельно обмотке возбуждения)

2. Двигатели последовательного возбуждения;(обмотка якоря включается последовательно обмотке возбуждения)

3. Двигатели смешанного возбуждения.(обмотка возбуждения включается частично последовательно частично параллельно обмотке якоря)

Бесколлекторные двигатели (вентильные двигатели) — электродвигатели, выполненные в виде замкнутой системы с использованием датчика положения ротора, системы управления (преобразователя координат) и силового полупроводникового преобразователя (инвертора). Принцип работы данных двигателей аналогичен принципу работы синхронных двигателей.

Двигатель переменного тока — электрический двигатель, питание которого осуществляется переменным током. По принципу работы эти двигатели разделяются на синхронные и асинхронные двигатели. Принципиальное различие состоит в том, что в синхронных машинах первая гармоника магнитодвижущей силы статора движется со скоростью вращения ротора, а у асинхронных — всегда должна быть разница скоростей.

Синхронный электродвигатель — электродвигатель переменного тока, ротор которого вращается синхронно с магнитным полемпитающего напряжения. Данные двигатели обычно используются при больших мощностях (от сотен киловатт и выше).

Существуют синхронные двигатели с дискретным угловым перемещением ротора — шаговые двигатели. У них заданное положение ротора фиксируется подачей питания на соответствующие обмотки. Переход в другое положение осуществляется путём снятия напряжения питания с одних обмоток и передачи его на другие. Ещё один вид синхронных двигателей — вентильный реактивный электродвигатель, питание обмоток которого формируется при помощи полупроводниковых элементов.

Асинхронный электродвигатель — электродвигатель переменного тока, в котором частота вращения ротора отличается от частоты вращающего магнитного поля, создаваемого питающим напряжением. Эти двигатели наиболее распространены в настоящее время.

По количеству фаз двигатели переменного тока подразделяются на:

§ однофазные — запускаются вручную, или имеют пусковую обмотку, или имеют фазосдвигающую цепь;

§ двухфазные — в том числе конденсаторные;

ИХ ПРИМЕНЕНИЕ:

для привода транспортных и подъемных средств в крановых, экскаваторных двигателях
воздуховоды, гидравлические насосы и т. Д
как в бытовой технике (асинхронные двигатели малой мощности), так и в производстве (грузовые лебедки, крановые установки общепромышленного значения и т. д.).
трехфазные — применяются во всех областях народного хозяйства (автоматика, телемеханика и т. д.)

Поможем написать любую работу на аналогичную тему

Электрогенератор. Электродвигатель. Применение их в технике и технологиях.

создание экономичных конструктивных источников электричества – генераторов, электродвигателей, трансформаторов, фабрик электричества (электростанций), электрических линий передач (ЛЭП), подстанций, распределительных

прокладка проводников, кабелей, их защита;

изоляция токоведущих проводов, частей устройств;

методы расчета электросетей, их защита от коротких замыканий;

другие вопросы, которые решались и решаются учеными, инженерами, практиками, изобретателями.

Открытия и исследования Д. Араго, Г. Эрстеда, А. Ампера, Г. Ома, М. Фарадея и других изобретателей и ученых послужили толчком для изобретательской фантазии инженеров, которые стали называться электриками. Важнейшим этапом в развитии электроэнергетики явилось изобретение и применение электрических машин.

В технике основными устройствами, использующими явление электромагнитной индукции, являются генераторы электрического тока, электродвигатели и трансформаторы. Рассмотрим их основное современное устройство и назначение, чтобы затем проследить исторические вехи разработки этих устройств и указать их авторов.

Генератор. Состоит из статора и ротора. Массивный неподвижный статор представляет собой полый стальной цилиндр, на внутренние стенки которого уложено большое число витков метал-лического провода, покрытого изоляцией и ведущего электричество во внешнюю электрическую цепь к потребителю.

Ротор представляет собой цилиндр с пазами для проводов, являющийся большим подвижным электромагнитом, установленным внутри статора.

Под действием паровой турбины, гидротурбины, паровой машины или другого двигателя ротор начинает вращаться, а в проводах статора, благодаря электромагнитной индукции, возникает электрический ток.

Электродвигатель. В электродвигателях происходит другое явление: электрический ток, протекая через провода статора, заставляет ротор вращаться. С помощью механических приспособлений движение ротора можно передать ленте трансмиссии, станку, эскалатору

метро и другим механизмам.

Условия правильной эксплуатации электрического и электромеханического .

. электрооборудования Новые или реконструированные электроустановки должны быть приняты в эксплуатацию в порядке, изложенном в Правилах Технической Эксплуатации: - При организации эксплуатации конкретного вида переносных, передвижных электроприемников (электроинструмент, электрические . конструкции отдельных узлов всего устройства в целом, технические характеристики оборудования остаются неизменными. .

Трансформатор. Состоит из магнитного сердечника и двух или более катушек, которые имеют разное число витков. Если подвести переменный электрический ток к катушке с большим числом витков — ток большего напряжения, то со стороны катушки с меньшим числом витков можно снять больший ток, но меньшего напряжения.

Создание электрических генераторов, электродвигателей, трансформаторов требовало изучения свойств материалов: неметаллических, металлических и магнитных, создания их теории.

Первыми в этом направлении были работы профессора Московского Университета Александра Григорьевича Столетова (1839-1896).

В 80-х гг. им была обнаружена петля гистерезиса и доменная структура у ферромагнитных материалов.

Братья Гопкинсоны разработали теорию электромагнитных цепей. В 1895 г. Пьер Кюри обнаружил существование у ферромагнетиков критической температуры, выше которой происходит исчезновение доменной структуры и потеря ферромагнетизма — точки Кюри.

Применение электричества для связи, освещения, двигательной силы потребовало создания электроизмерительных приборов, Системы единиц измерения.

К 80-м гг. появились гальванометры, амперметры, вольтметры, магазины сопротивления, а начало созданию электроизмерительных приборов положили М.В. Ломоносов, Г.В. Рихман, Б. Франклин еще в XVIII в.

В 1881 г. в Париже собрался первый Международный конгресс электриков. Было принято постановление о разработке единой системы единиц. В группу разработчиков входили: Г. Гельмгольц, Г. Кирхгоф, У. Томсон, Р. Клаузиус, А.Г. Столетов и др.

История создания двигателей уходит в глубокую древность. Сложными путями шел человек к открытию и познанию законов физики, созданию различных механизмов, машин.

Впервые двигатель назвал машиной римский зодчий Марк Полион (1 в. до н. э.).

Важнейшим этапом в развитии электроэнергетики явилось изобретение и применение электродвигателей. Принцип действия электродвигателей основан на физическом явлении: виток проводника, по которому протекает электрический ток, будучи помещенным между магнитами, движется поперек силовых линий магнитного поля. Электродвигатель, как правило, компактнее других двигателей, всегда готов к работе, может управляться на расстоянии.

История электродвигателя — сложная и длинная цепь открытий, находок, изобретений. Проследим этапы развития электродвигателей.

I этап . Начальный период развития электродвигателя (1821-1834гг.).

Он тесно связан с созданием физических приборов для демонстрации непрерывного преобразования электрической энергии в механическую.

В 1821 г. М. Фарадей, исследуя взаимодействие проводников с током и магнитом, показал, что электрический ток вызывает вращение проводника вокруг магнита, или вращение магнита вокруг проводника. Опыт Фарадея показал принципиальную возможность построения электрического двигателя.

История изобретения электродвигателя постоянного тока

. электромоторы, работающие на переменном токе.[2,6] 2 Первый этап развития электрических двигателей постоянного тока Начальный период развития электродвигателя (1821 — 1834 гг.) характеризуется созданием физических приборов, демонстрирующих непрерывное преобразование электрической энергии в механическую. Первым .

Многие исследователи предлагали различные конструкции электродвигателей.

Первые электродвигатели напоминали по устройству паровые машины: двигатель Дж. Генри (1832 г.) и двигатель У. Пейджема (1864 г.) имели коромысла, кривошип, шатун, а также золотники (переключатели тока в солено-идах, заменявших собой цилиндр).

Дж. Генри предложил в 1832 г. модель двигателя с возвратнопоступательным движением: подвижный электромагнит поочередно притягивался к постоянным магнитам и отталкивался от них, замыкая и размыкая батареи гальванических элементов. Он совершал 75 качаний в минуту.

Было еще много попыток создания двигателей с качательным движением якоря. Однако более прогрессивными оказались попытки построить двигатель с вращательным движением якоря.

II этап . Второй этап развития электродвигателей (1834-1860 гг.) характеризуется конструкциями с вращательным движением явнополюсного якоря. Однако вращательный момент на валу у таких двигателей обычно был резко пульсирующим.

В 1834 г. Б.С. Якоби создал первый в мире электрический двигатель постоянного тока, в котором реализовал принцип непосредственного вращения подвижной части двигателя. В 1838 г. этот двигатель (0,5 кВт) был испытан на Неве для приведения в движение лодки с пассажирами (рис. 37), т. е. получил первое практическое применение.

Испытания различных конструкций электродвигателей привели Б.С. Якоби и других исследователей к следующим выводам:

— применение электродвигателей находится в прямой зависимости от удешевления электрической энергии, т.е. от создания генератора, более экономичного, чем гальванические элементы;

— электродвигатели должны иметь по возможности малые габариты и по возможности большую мощность и больший коэффициент полезного действия.

III этап. Третий этап в развитии электродвигателей (1860-1887 гг.) связан сразработкой конструкций с кольцевым неявнополюсным якорем и практическипостоянным вращающим моментом.

На этом этапе нужно отметить электродвигатель итальянца А. Пачинотти (1860 г.).

Его двигатель состоял из якоря кольцеобразной формы, вращающегося в магнитном поле электромагнитов.

Подвод тока осуществлялся роликами. Обмотка электромагнитов включалась последовательно с обмоткой якоря (т.е. электромашина имела последовательное возбуждение).

Габариты двигателя были невелики, он имел практически постоянный вращающий момент. В двигателе Пачинотти явнополюсный якорь был заменен неявнополюсным.

Барабанный якорь машины постоянного тока стал таким, каким мы его можем видеть в настоящее время.

Изготовление коллекторов для электродвигателей

. простом электродвигателе постоянного тока блок катушки служит ротором, а постоянный магнит - статором. Сложность заключается в том, чтобы добиться непрерывного вращения двигателя. А для этого надо сделать так, чтобы полюс подвижного .

Третий этап развития электродвигателей характеризуется открытием и промышленным использованием принципа самовозбуждения, в связи с чем был окончательно осознан и сформулирован принцип обратимости электрической машины. Питание электродвигателей стало производиться от более дешевого источника электрической энергии — электромагнитного генератора постоянного тока.

В 1886 г. электродвигатель постоянного тока приобрел основные черты современной конструкции. В дальнейшем он все более и более совершенствовался.

По роду тока электродвигатели стали делиться на машины переменного и постоянного тока; по принципу действия машины переменного тока делятся на синхронные и асинхронные.

Асинхронные двигатели отличаются простотой конструкции, малой стоимостью, надежностью в работе. Они являются самым распространенным видом двигателей.

Электродвигатель постоянного тока:

1 — коллектор, 2 — щетки, 3 — якорь, 4 — главный полюс, 5 — катушка обмотки возбуждения, 6 — корпус, 7 — подшипниковый щит, 8 — вентилятор, 9 — обмотка якоря

Устройство и принцип работы двигателя постоянного тока. Двигатель постоянного тока (рис. 69) также состоит из двух основных частей: неподвижного корпуса (станины) и вращающегося якоря с коллектором. На станине укреплены главные полюсы с обмоткой возбуждения и дополнительные полюсы. Главные полюсы создают основной магнитный поток, замыкающийся через якорь. Дополнительные полюсы служат для уменьшения искрения на коллекторе, вызываемого электромагнитными процессами в якоре при коммутации.

Режим работы электродвигателей. Допустимые нагрузки электродвигателя определяются его нагревом, а следовательно, зависят от режима работы. Различают три режима работы: длительный, кратковременный и повторно-кратковременный.

В основе конструкции электродвигателя лежит эффект, который обнаружил Майкл Фарадей в 1821 году: что взаимодействие электрического тока и магнитного поля может вызывать непрерывное вращение. Один из первых двигателей, нашедших практическое применение, был двигатель Б. С. Якоби (1801 –1874), приводивший в движение катер с 12 пассажирами на борту. Но для широкого использования электродвигателя необходим был источник дешевой электроэнергии , на то время токового небыло.

Принцип работы электродвигателя очень прост: вращение вызывается силами магнитного притяжения и отталкивания, действующими между полюсами подвижного электромагнита (ротора) и соответствующими полюсами внешнего магнитного поля, создаваемого неподвижным электромагнитом ( или постоянным магнитом) — статором. Сложность заключается в том, чтобы добиться непрерывного вращения электродвигателя. А для этого надо сделать так, чтобы полюс подвижного электромагнита, притянувшись к противоположному полюсу статора, автоматически менялся на противоположный — тогда ротор не замрет на месте, а повернется дальше — по инерции и под действием возникшего в этот момент отталкивания.

Асинхронные двигатели с фазным ротором

. ремонт асинхронного двигателя с фазным ротором Асинхронные электрические двигатели двух типов: модели с фазным или с короткозамкнутым ротором. Основные элементы, обеспечивающие работу асинхронного электродвигателя: статор и . напряжение на контактных кольцах в момент пуска двигателя: Фазный ток ротора: где К j — коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания и сопротивление обмоток на .

Для автоматического переключения полюсов ротора служит коллектор. Коллектор представляет собой пару закрепленных на валу ротора пластин, к которым подключены обмотки ротора. Ток на эти пластины подается через токоснимающие контакты (щетки).

При повороте ротора на 180° пластины меняются местами — это автоматически меняет направление тока и, следовательно, полюсы подвижного электромагнита. Так как одноименные полюсы взаимно отталкиваются, катушка продолжает вращаться, а ее полюсы притягиваются к соответствующим полюсам на другой стороне магнита.

Вращающаяся часть электродвигателя называется ротором (или якорем), а неподвижная — статором. В простом электродвигателе постоянного тока блок катушки служит ротором, а постоянный магнит — статором.

В некоторых электродвигателях для создания магнитного поля вместо постоянного магнита служит электромагнит. Витки проволоки такого электромагнита называются обмоткой возбуждения

Прототип генератора электрического тока, основанный на принципе электромагнитной индукции, был сконструирован Фарадеем в 1831 г. Он состоял из медного диска, вращающегося вручную между полюсами постоянного магнита. При этом в диске индуцировалась электродвижущая сила (ЭДС); полюсами служили ось диска и неподвижная щетка, имеющая скользящий контакт с краем диска.

Примеры похожих учебных работ

Асинхронные двигатели с фазным ротором

. статора. 1.4 Расчёт фазного ротора Для нормальной работы асинхронного двигателя необходимо, чтобы фазная обмотка ротора имела . графику рис. 1.1. [3]); Рн =7,5 — мощность на валу двигателя, кВт (принимается по заданию); =86,25% — коэффициент полезного .

Асинхронный двигатель с фазным ротором

. Доливо-Добровольский назвал причину этого недостатка — сильно закороченный ротор. Им же была предложена конструкция двигателя с фазным ротором. На рис. приведен вид асинхронной машины с фазным ротором в разрезе: 1 — станина, 2 — обмотка статора, .

Расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

. Рисунок 1. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. 2. Расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым . концом вала. Климатические условия работы: У3 - по букве . курсовом проекте мы спроектируем машину, ориентируясь на следующий двигатель: .

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором 4А 80В2У

. условий работы и являются двигателями общего назначения. Это трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, рассчитанные . Расчет ротора Наружный диаметр ротора, м: Зубцовое деление ротора, м: где = 20 пазов — число пазов на роторе .

Проектирование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

. электроизоляционных и магнитных материалов, совершенствования методов расчета, конструкций и систем охлаждения машин удалось снизить удельную массу асинхронных двигателей от начала их широкого производства. При проектировании новых .

Шаговый двигатель

. рийных устройствах ЭВМ и подобных системах. Конструктивно шаговые электродвигатели состоят из статора , на котором расположены . максимального синхронизирующего момента Mmax дает характеристику шагового двигателя как преобразователю энергии, число пар .

метро и другим механизмам.

Трансформатор. Состоит из магнитного сердечника и двух или более катушек, которые имеют разное число витков. Если подвести переменный электрический ток к катушке с большим числом витков – ток большего напряжения, то со стороны катушки с меньшим числом витков можно снять больший ток, но меньшего напряжения.

Первыми в этом направлении были работы профессора Московского Университета Александра Григорьевича Столетова (1839-1896). В 80-х гг. им была обнаружена петля гистерезиса и доменная структура у ферромагнитных материалов.

Электродвигатели

Впервые двигатель назвал машиной римский зодчий Марк Полион (1 в. до н. э.).

История электродвигателя – сложная и длинная цепь открытий, находок, изобретений. Проследим этапы развития электродвигателей.

I этап. Начальный период развития электродвигателя (1821-1834гг.). Он тесно связан с созданием физических приборов для демонстрации непрерывного преобразования электрической энергии в механическую.

Многие исследователи предлагали различные конструкции электродвигателей.

II этап. Второй этап развития электродвигателей (1834-1860 гг.) характеризуется конструкциями с вращательным движением явнополюсного якоря. Однако вращательный момент на валу у таких двигателей обычно был резко пульсирующим.

- применение электродвигателей находится в прямой зависимости от удешевления электрической энергии, т.е. от создания генератора, более экономичного, чем гальванические элементы;

- электродвигатели должны иметь по возможности малые габариты и по возможности большую мощность и больший коэффициент полезного действия.

На этом этапе нужно отметить электродвигатель итальянца А. Пачинотти (1860 г.). Его двигатель состоял из якоря кольцеобразной формы, вращающегося в магнитном поле электромагнитов.

Подвод тока осуществлялся роликами. Обмотка электромагнитов включалась последовательно с обмоткой якоря (т.е. электромашина имела последовательное возбуждение). Габариты двигателя были невелики, он имел практически постоянный вращающий момент. В двигателе Пачинотти явнополюсный якорь был заменен неявнополюсным.

Барабанный якорь, в котором рабочим является проводник, составляющий виток, был изобретен лишь в 1872 г. В. Сименсом. Еще через 10 лет в железе якоря появились пазы для обмотки (1882 г.). Барабанный якорь машины постоянного тока стал таким, каким мы его можем видеть в настоящее время.

Третий этап развития электродвигателей характеризуется открытием и промышленным использованием принципа самовозбуждения, в связи с чем был окончательно осознан и сформулирован принцип обратимости электрической машины. Питание электродвигателей стало производиться от более дешевого источника электрической энергии – электромагнитного генератора постоянного тока.

Электрогенераторы

После этого были предложены различные конструкции электромагнитных генераторов. Магнито-электрические машины были изготовлены многими изобретателями: У. Риччи, И. Пикси, Ю. Кларком и др., но все они были трудно применимы для практического использования.

В 1842 г. Д.С. Вулрич изготовил мощный генератор постоянного тока, соединив его ременной передачей с паровой машиной. Такой генератор использовали для питания гальванических ванн.

1842 год считается годом рождения электроснабжения предприятий.

В 1856-1866 годах появилась идея самовозбуждения электрогенератора (без гальванического элемента). Многие исследователи, инженеры независимо друг от друга, раньше или позже пришли к этому: венгр А. Йедлик (1800-1895); немец Э.В. Сименс (1816-1892); англичане Г. Уайлд (1833-1919), С.А. Варли; американец М.Г. Фармер (1820-1893); датчанин С. Хьерт (1802-1870) и др.

Промышленное освоение электрогенераторов началось после 1870 г., когда француз З. Грамм создал генератор с кольцевым ротором, тороидальной обмоткой и коллектором почти современной конструкции. А. Пачинотти (1841-1912) на 10 лет раньше построил подобный электродвигатель.

В 1880 г. американец Т. Эдисон предложил делать магнитопровод якоря электрогенератора наборным из изолированных стальных листов. Это уменьшило потери и реакцию якоря.

В 1884 г. была предложена компенсационная обмотка, а в 1885 г. дополнительные полюса для уменьшения реакции якоря и улучшения коммутации.

Создание электрогенераторов и электродвигателей на постоянном токе решало многие вопросы существующей в то время энергетики, но передача энергии на дальние расстояния оказалась затруднительной.

В 1876 г. П.Н.Яблочков создал дуговые лампы, которые гораздо эффективнее работали на переменном токе. Для питания нескольких дуговых ламп от одного источника Яблочков использовал индукционные катушки с ответвлениями – прообраз трансформатора или простейший трансформатор с разомкнутым сердечником.

Введение переменного тока должно было позволить передавать электроэнергию с помощью повышающих трансформаторов напряжения на большие расстояния. Но теперь встал вопрос о создании генераторов переменного тока.

Н. Тесла (1856 – 1943) (рис. 40), удалось построить систему из двухфазного генератора, трансформатора и двигателя.

Она была использована на Ниагарской гидростанции в США, система требовала четыре провода для передачи электроэнергии.

В 1888 году русский изобретатель М.О. Доливо-Добровольский (1862-1919), создал трехфазную систему токов, которая затем получила признание и распространилась во всем мире как наиболее удобная и экономичная.

Вращающееся магнитное поле было получено путем сдвига фаз между токами одинаковой амплитуды на 120°. М.О. Доливо-Добровольский разработал ротор с обмоткой в виде беличьей клетки и создал короткозамкнутый асинхронный двигатель. Трехфазная система, состоящая изтрехфазного генератора, трехфазного двигателя (рис. 42), и трехфазного трансформатора, требовала для передачи и распределения электроэнергии всего три провода, являясь в то же время симметричной, уравновешенной и экономичной. Затраты металла были на 25 % меньше, чем в двухпроводной линии однофазной системы. Трехфазный синхронный генератор был построен Доливо-Добровольским в 1890 г. Впервые передача трехфазного тока на расстояние 170 км была продемонстрирована на Международной электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне в 1891 г. во время Международного конгресса электротехников.

На базе электрических генераторов и электродвигателей стал конструироваться индивидуальный привод станков, механизмов и устройств.

Первое защитное заземление электрических машин предложили русский инженер Р.Э. Классон и француз М. Депре. Генераторы электрического тока предъявили к первичному двигателю следующие требования: большое число оборотов, высокая равномерность вращения и непрерывно возрастающая мощность. Паровая машина уже не отвечала этим требованиям, Она имела 400-600 об/мин. Паровую машину вы теснила паровая турбина, которая имела большую скорость и более высокий КПД. Сейчас мощность паровых турбин достигает 1200 МВт. Турбина вместе с электрическим генератором называется турбогенератором

Трансформаторы

В 1848 г. французский механик Г. Румкорф изобрел индукционную катушку. Она явилась прообразом трансформатора.

В 1882 г. русский электротехник И.Ф. Усагин, а в 1884 г. французский инженер Болард создали трансформатор напряжения (для повышения или понижения напряжения). Разработка силовых транс

форматоров дала возможность передавать электричество на дальние расстояния, так как с возрастанием величины передаваемого напряжения уменьшаются потери электрической энергии, и появляется возможность уменьшить сечение проводов (рис. 43).

В 1885 году венгерские инженеры М. Дери и О. Блати вместе с К. Зиперовским разработали трансформаторы с замкнутым магнитопроводом. Появилась система распределения электроэнергии, основанная на параллельном подключении трансформаторов к питающей сети высокого напряжения.

В настоящее время на электрических станциях и подстанциях применяют понижающие и повышающие, двух- и трехобмоточные, трехфазные и однофазные силовые трансформаторы.

Трансформаторы тока применяют в установках переменного тока всех напряжений для последовательных катушек измерительных приборов и реле защиты.

Первичную обмотку трансформатора тока включают в цепь по следовательно, а ко вторичной обмотке также последовательно присоединяют катушки приборов и реле. Между первичной и вторичной обмотками трансформатора тока нет электрической связи, поэтому они надежно изолируют приборы и реле от напряжения установки.

Трансформаторы напряжения применяют в установках переменного тока для питания параллельных катушек измерительных приборов и реле защиты. Первичную обмотку трансформатора напряжения подключают параллельно к сети, а ко вторичной обмотке присоединяют параллельно катушки приборов и реле.

Трансформатор является одним из ключевых компонентов современной энергетической системы. Он преобразует напряжения в низкие или высокие с малыми потерями энергии. Является важным элементом многих электроприборов, механизмов и устройств: зарядных устройств, радиоприемников, телевизоров, подстанций, электростанций и т.п.

Размеры трансформаторов могут варьировать от горошины до громадин весом в 500 тонн. Уменьшение габаритов трансформаторов достигается за счет более эффективного отвода тепла с помощью вентиляторов, внешних радиаторов, специальных насосов. Применяются системы испарительного охлаждения, однако они пока слишком дороги. Процесс совершенствования системы изоляции и охлаждения трансформаторов продолжается: улучшаются конструкции трансформаторов, способы охлаждения, ведётся поиск возможности использования сверхпроводимости обмоток.

В настоящее время функции трансформаторов могут брать на себя полупроводниковые приборы. Однако трансформаторы еще будут выполнять свою службу довольно длительное время, эффективно и незаметно поддерживая функционирование электроэнергетических систем, от которых зависит так много в нашей современной жизни.

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.

Читайте также: