Классификация электрических машин

КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ  МАШИН

 

Классификация по назначению. Электрические машины по назначению подразделяют на следующие виды:

 

электромашинные генераторы*, преобразующие механическую энергию  в электрическую. Их устанавливают на электрических станциях и различных транспортных установках: автомобилях, самолетах, тепловозах, кораблях, передвижных электростанциях и др. На электростанциях они приводятся во вращение с помощью мощных паровых и гидравлических турбин, а на транспортных установках - от двигателей внутреннего сгорания и газовых турбин. В ряде случаев генераторы используют в качестве источников питания в установках связи, устройствах автоматики, измерительной техники и пр.;

 

электрические двигатели, преобразующие  электрическую энергию в механическую; они приводят во вращение различные  машины, механизмы и устройства, применяемые в промышленности, сельском хозяйстве, связи, на транспорте, в военном  деле и быту. В современных системах автоматического управления их используют в качестве исполнительных, регулирующих и программирующих органов;

 

электромашинные преобразователи, преобразующие переменный ток в  постоянный и, наоборот, изменяющие величину напряжения переменного и постоянного  тока, частоту, число фаз и др. Их широко используют в промышленности, на транспорте и в военном деле, хотя в последнее десятилетие  роль электромашинных преобразователей существенно уменьшилась вследствие применения статических полупроводниковых  преобразователей;

 

электромашинные компенсаторы, осуществляющие генерирование реактивной мощности в электрических установках для улучшения энергетических показателей  источников и приемников электрической  энергии;

* Ниже     используются     сокращенные     термины - генераторы, электродвигатели, преобразователи,  компенсаторы и усилители. 

 

электромашинные усилители, используемые для управления объектами  относительно большой мощности посредством  электрических сигналов малой мощности, подаваемых на их обмотки возбуждения (управления). Роль электромашинных  усилителей в последнее время  также уменьшилась из-за широкого применения усилителей, выполненных  на полупроводниковых элементах (транзисторах, тиристорах);

 

электромеханические преобразователи  сигналов, генерирующие, преобразующие  и усиливающие различные сигналы. Их выполняют обычно в виде электрических  микромашин и широко используют в системах автоматического регулирования, измерительных и счетно-решающих устройствах в качестве различных датчиков, дифференцирующих и интегрирующих элементов, сравнивающих и регулирующих органов и др.

 

Классификация по роду тока и принципу действия. Электрические  машины по роду тока делят на машины переменного и постоянного тока. Машины переменного тока в зависимости  от принципа действия и особенностей электромагнитной системы подразделяют на трансформаторы, асинхронные, синхронные и коллекторные машины.

 

Трансформаторы широко применяют  для преобразования напряжения: в  системах передачи и распределения  электрической энергии, в выпрямительных установках, устройствах связи, автоматики и вычислительной техники, а также  при электрических измерениях (измерительные  трансформаторы) и функциональных преобразованиях (вращающиеся трансформаторы).

 

Асинхронные машины используют главным образом в качестве электрических  двигателей трехфазного тока. Простота устройства и высокая надежность позволяют применять их в различных  отраслях техники для привода  станков, грузоподъемных и землеройных  машин, компрессоров, вентиляторов и  пр. В системах автоматического регулирования  широко используют одно- и двухфазные управляемые асинхронные двигатели, асинхронные тахогенераторы, а также  сельсины.

 

Синхронные машины применяют  в качестве генераторов переменного  тока промышленной частоты на электрических  станциях и генераторов повышенной частоты в автономных источниках питания (на кораблях, самолетах и  т. п.). В электрических приводах большой  мощности применяют также синхронные электродвигатели. В устройствах  автоматики широко используют различные  синхронные машины малой мощности (реактивные, с постоянными магнитами, гистерезисные, шаговые, индукторные и пр.).

 

Коллекторные машины переменного  тока используют сравнительно редко  и главным образом в качестве электродвигателей. Они имеют сложную  конструкцию и требуют тщательного  ухода. В устройствах автоматики, а также в различного рода электробытовых приборах применяют универсальные коллекторные двигатели, работающие как на постоянном, так и на переменном токе.

 

Машины постоянного тока применяют в качестве генераторов  и электродвигателей в устройствах  электропривода, требующих регулирования  частоты вращения в широких пределах: железнодорожный и морской транспорт, прокатные станы, электротрансмиссии большегрузных автомобилей, грузоподъемные и землеройные машины, сложные металлообрабатывающие станки и пр., а также в тех случаях, когда источниками электрической энергии для питания электродвигателей служат аккумуляторные батареи (стартерные двигатели, двигатели  подводных  лодок,  космических   кораблей  и  т. п.).

 

Генераторы постоянного  тока часто применяют для питания  устройств связи, зарядки аккумуляторных батарей, в качестве основных источников питания на транспортных установках (автомобилях, самолетах, тепловозах, пассажирских вагонах). Однако в последнее время генераторы постоянного тока заменяются генераторами переменного тока, работающими совместно с полупроводниковыми выпрямителями.

 

В системах автоматического  регулирования машины постоянного  тока широко используют в качестве электромашинных усилителей, исполнительных двигателей и тахогенераторов.

 

В зависимости от назначения электрические микромашины автоматических устройств подразделяются на следующие  группы:

 

силовые микродвигатели, приводящие во вращение различные механизмы  автоматических устройств, самопишущих  приборов и пр.;

 

управляемые (исполнительные) двигатели, преобразующие подводимый к ним электрический сигнал в  механическое перемещение вала, т. е. отрабатывающие определенные команды;

 

тахогенераторы, преобразующие  механическое вращение вала в электрический  сигнал - напряжение, пропорциональное частоте вращения вала;

 

вращающиеся трансформаторы, дающие на выходе напряжение, пропорциональное той или иной функции угла поворота ротора, например синусу или косинусу этого угла или самому углу;

 

машины синхронной связи (сельсины, магнесины), осуществляющие  синхронный  и  синфазный  поворот  или  вращениенескольких   механически   не   связанных   между   собой   осей;

 

микромашины гироскопических  приборов (гироскопические двигатели, датчики угла, датчики момента), осуществляющие вращение роторов гироскопов с высокой  частотой и коррекцию их положения;

 

электромашинные преобразователи  и усилители.

 

Электрические микромашины  первых двух групп часто называют силовыми, а третьей - пятой групп - информационными.

 

Классификация по мощности. Электрические машины по мощности условно  подразделяют на микромашины, машины малой, средней и большой мощности.

 

Микромашины имеют мощность от долей ватта до 500 Вт. Эти машины работают как на постоянном, так  и на переменном токе нормальной и  повышенной (400 - 2000 Гц) частоты.

 

Машины малой мощности - от 0,5 до 10 кВт. Они работают как  на постоянном, так и на переменном токе нормальной или повышенной частоты.

 

Машины средней мощности - от 10 кВт до нескольких сотен киловатт *.

 

Машины большой мощности - свыше нескольких сотен киловатт. Машины большой и средней мощности обычно предназначают для работы на постоянном или переменном токе нормальной частоты**.

 

Классификация по частоте  вращения. Электрические машины по частоте вращения условно подразделяют на: тихоходные - с частотами вращения до 300 об/мин; средней быстроходности - 300-1500 об/мин; быстроходные - 1500 - 6000 об/мин; сверхбыстроходные - свыше 6000 об/мин. Микромашины выполняют для частот вращения от нескольких оборотов в минуту до 60000 об/мин; машины большой и средней мощности - обычно до 3000 об/мин.

 

* Для трансформаторов  до 1000 кВ-А. 

 

** Кроме   некоторых   специальных   случаев   (авиация,   морской флот   и   др.),   где   иногда   используют   довольно   мощные   машины  повышенной частоты.