В курсе «Электромеханика» изучаются электромеханические преобразова­ тели - электрические машины.

Электрические машины, широко распространенные в промышленности, сельском .хозяйстве, на транспорте, очень разнообразны. Их конструкция опре­ деляется типом, мощностью, назначением, условиями эксплуатации и многими другими факторами. В общем объёме производства они занимают основное ме­ сто, поэтому их! технико-экономические показатели и эксплуатационные свой­ ства имеют важное'значение для экономики нашей страны.

Широкое распространение электрических машин объясняется простотой передачи электрической энергии на большие расстояния и удобством её ис­ пользования. От тепловых, гидравлических или атомных электростанций, на которых установлены синхронные генераторы, электроэнергия по линиям элек­ тропередачи (ЛЭП) передаётся на тысячи километров до места её потребления

-городов, промышленных предприятий, шахт, железнодорожных магистралей. Основные потребители электроэнергии - электродвигатели просты и надёжны в работе, имеют высокий КПД, могут быть установлены в нужном месте и рабо­ тают, не загрязняя окружающую среду.

Всиловых и исполнительных установках совместно с электрическими ма­ шинами широко применяются также трансформаторы. Основное их назначение

-преобразование напряжения переменного тока при неизменной частоте. Кон­ структивные формы трансформатора и электрической машины различны, одна­ ко одинаков принцип их работы. Более того, физические процессы работы бесколлекторных электрических машин во многом аналогичны физическим про­ цессам работы трансформаторов.

Электрическим машинам различного принципа действия и трансформато­ рам свойственна единая природа электромагнитных и электрических процес­ сов, возникающих при взаимодействии проводника с током и магнитного поля.

Предлагаемое учебное пособие по курсу «Электромеханика» будет полез­ но студентам как при изучении общего курса, так и при выполнении курсового проектирования.

в любой из сфер производства, распределения или потребления электрической энергии.

1.2. Физические основы работы электрических машин

Работа практически всех используемых электрических машин основана на принципе электромагнитной индукции: магнитное поде взаимодействует с сис­ темой проводников (обмоткой), по которым идет электрический ток. По закону электромагнитной индукции, в формулировке Максвелла, при изменении вели­ чины магнитного потока, пронизывающего проводящий контур, в этом контуре индуктируется, электродвижущая сила (ЭДС), пропорциональная скорости из­ менения магнитного потока, т. е. первой производной от магнитного потока по времени. Эта ЭДС направлена так, что созданный ею ток препятствует измене­ нию магнитного потока. Поэтом}'

d 0

В проводнике, перемещающемся в магнитном поле, по закону электромаг­ нитной индукции, в формулировке Фарадея, индуктируется ЭДС:

где В - магнитная индукция в пространстве, где перемещается проводник: v -

скорость перемещения проводника; а - угол между направлениями векторов магнитной индукции и скоростью движения проводника; / - длина проводника.

Направление индуктированной ЭДС определяется по правилу правой руки. Если поместить проводник с током в магнитное поле, то на него в соответ­

ствии с законом Био и Савара действует механическая сила

где Р - угол между проводником и направлением вектора магнитной индукции. Направление силы определяется по правилу левой руки. Силы, приложен­

ные к проводникам обмотки, создают суммарный электромагнитный момент. Если взаимное перемещение поля и обмотки происходит за счет внешних

механических сил, механическая энергия преобразуется в электрическую. Ма­ шина работает в генераторном режиме. При этом ток в обмотке совпадает с ин­ дуктированной ЭДС, а электромагнитный момент противодействует движению, т. е. является тормозным.

Если обмотка питается током от внешнего источника, электромагнитный момент вызывает механическое перемещение подвижной части машины при условии, что величина момента достаточна для преодоления внешнего сопро­ тивления движению. При этом в обмотке индуктируется ЭДС, по направлению противоположная току. Машина работает в двигательном режиме.

Способность всех электрических машин переходить из генераторного ре­ жима в двигательный и обратно называется свойством обратимости. Оно широ­ ко используется в технике и является одним из важнейших преимуществ элек­ трических машин перед другими энергетическими машинами