Классификация электрических машин

По назначению электрические машины подразделяются на электромашинные генераторы, электродвигатели, электромашинные преобразователи, компенсаторы, усилители и электромеханические преобразователи сигналов.

Электромашинные генераторы преобразуют механическую энергию в электрическую. Их применяют на электрических станциях, где они приводятся во вращение с помощью паровых и гидравлических турбин; в различных транспортных устройствах (на автомобилях, самолетах, тепловозах, кораблях, передвижных электростанциях и др.), где они приводятся во вращение главным образом 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 преобразуют электрическую энергию в механическую. Электродвигатели приводят во вращение самые 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 преобразуют переменный ток в постоянный и наоборот; изменяют величину напряжения переменного и постоянного тока, частоту, число фаз и др. Преобразователи широко используют в промышленности, на транспорте и в военном деле, хотя в последнее десятилетие их роль существенно уменьшилась из-за применения статических полупроводниковых преобразователей.

Электромашинные компенсаторы осуществляют генерирование реактивной мощности.

Электромашинные усилители применяют для управления относительно большими мощностями с помощью малой мощности, подаваемой на их обмотки управления.

Электромеханические преобразователи сигналов генерируют, преобразуют и усиливают различные сигналы. Эти преобразователи, выполняемые обычно в виде электрических микромашин, 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.

По роду тока электрические машины делят на машины переменного и постоянного тока.

Машины переменного тока в зависимости от особенностей электромагнитной системы подразделяют на асинхронные, синхронные и коллекторные. К ним можно отнести также трансформаторы, у которых процесс преобразования энергии во многом подобен вращающимся электрическим машинам.

Асинхронные машины используют главным образом в качестве электрических двигателей трехфазного тока. Простота устройства и высокая надежность позволяют широко 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 асинхронные двигатели, преобразующие подводимый к ним электрический сигнал в механическое перемещение вала (исполнительные двигатели); асинхронные тахогенераторы, преобразующие механическое вращение в электрический сигнал, а также сельсины, осуществляющие синхронный поворот или вращение нескольких, не связанных друг с другом механически осей.

Синхронные машины применяют в качестве генераторов переменного тока промышленной частоты на электрических станциях и в качестве генераторов повышенной частоты в автономных источниках питания (на кораблях, самолетах и т. п.). Мощность современных крупных синхронных генераторов достигает сотен тысяч киловольтампер. В качестве электродвигателей синхронные машины применяют в электрических приводах большой мощности.

В устройствах автоматики широко используют различные типы синхронных машин малой мощности (реактивные, с постоянными магнитами, гистерезисные, шаговые, индукторные и пр.).

Коллекторные машины переменного тока применяют 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 широко используют 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 (привод прокатных станов, железнодорожный и морской транспорт, электротрансмиссии большегрузных автомобилей, привод кранов, сложных металлообрабатывающих станков и т. д.). В системах автоматического регулирования машины постоянного тока широко используют в качестве электромашинных усилителей, исполнительных двигателей и тахогенераторов. Их используют также, когда источниками электрической энергии для питания электродвигателей служат аккумуляторные батареи (стартерные двигатели, двигатели подводных лодок, космических кораблей и т. п.).

В последнее время генераторы постоянного тока вытесняются генераторами переменного тока, работающими совместно с полупроводниковыми выпрямителями.

По мощности электрические машины 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.

В зависимости от частоты вращения машины 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.