Электрические машины разделяются на три основных вида: машины постоянного тока, синхронные и асинхронные. Они об­ратимы, т. е. могут работать в качестве генераторов и электро­двигателей. Однако синхронные машины применяют главным образом в качестве генераторов, а асинхронные используют как элек­тродвигатели.

В машинах постоянного тока якорь вращается в подшипниках внутри станины, к кото­рой изнутри привинчены полюса с надетыми на них катушками. По­стоянный ток, протекающий по вит­кам катушек, создает магнитный по­ток, пронизывающий якорь. На яко­ре имеются продольные канавки, называемые пазами, В них уложены провода обмотки, в кото­рых при вращении якоря в магнит­ном поле наводятся э. д. с. Части обмотки, лежащие вне пазов, назы­ваются лобовыми частями. На об­мотку якоря при вращении действует центробежная сила, которая стремится вытолкнуть обмотку из пазов и отогнуть лобовые части. Поэтому на якорь намотаны витки стальной проволоки, назы­ваемые бандажами.

При вращении якоря в магнитном поле э. д. с. наводятся не только в проводах обмотки, но и в сердечнике якоря. Поскольку в сердечнике якоря есть замкнутые контуры, по ним протекают вихревые токи. Если бы сердечник якоря представлял собой массивный стальной цилиндр (рис. 26, а), вихревые токи были бы очень большими и нагревали его до высокой температуры. Чтобы снизить потерн энергии на вихревые токи, все магнитные сердечники электрических машин, находящиеся в переменном магнитном поле, спрессовывают из тонких листов, изолированных друг от друга.

При вращении якоря провода обмотки оказываются то под северным полюсом, то под южным, поэтому направления э. д. с. в них меняются.

clip_image002

Следовательно, в проводах обмотки якоря про­текает переменный ток. Во внешнюю цепь через щетки течет по­стоянный ток, выпрямленный коллектором, к пла­стинам которого припаяны провода обмотки.

Если провода обмотки якоря замкнуть между собой и присое­динить к контактным кольцам, то во внешнюю цепь потечет пе­ременный ток и машина постоянного тока превратится в гене­ратор переменного тока.

clip_image004

Однако синхронные генераторы имеют другое устройство. Они представляют собой как бы вывернутую машину постоянно­го тока. Полюса с катушками у них расположены на вращаю­щейся части, которая называется индуктором, а обмотка, в про­водах которой наводятся э. д. с, вложена в пазы неподвижной части машины, называемой статором (рис. 27). Это дает возмож­ность строить генераторы большой мощности и высокого напря­жения, так как переменный ток течет во внешнюю цепь, не проходя через скользящие контакты колец и щеток.

К катушкам индуктора подводится через контактные кольца относительно небольшой ток от машины постоянного тока, называемой возбудителем. Гене­раторы переменного тока называются синхронными потому, что скорость вра­щения ротора является постоянной и при частоте переменного тока 50 гц.

Все синхронные генераторы, работающие на линии передачи, строят трехфазными, так как трехфазный ток имеет много преи­муществ перед однофазным. Одно из важных свойств трехфазно­го тока заключается в следующем. Если питать трехфазным то­ком статорную обмотку машины переменного тока, то магнитное поле, создаваемое этой обмоткой, будет вращаться с синхронной скоростью. Это свойство используется в работе асинхронных трехфазных электродвигателей.

Асинхронные электродвигатели имеют такой же статор, как и синхронные генераторы. Обмотка статора питается от сети трехфазным током, который создает вращающееся магнитное поле. Это поле пересекает вращающуюся часть асинхронного двигателя, которая называется ротором. В обмотке ротора наво­дятся э. д.’с. и текут токи. От взаимодействия токов ротора с ре­зультирующим магнитным полем статора и ротора появляется вращающий момент и ротор начинает вращаться. Однако он вра­щается несколько медленнее, чем магнитное поле статора, поэто­му электродвигатели называются асинхронными.

clip_image006

Асинхронный двигатель получает из сети и активный ток, ко­торый превращается в нем в механическую энергию, и намагни­чивающий ток, создающий магнитное поле. Поэтому к обмотке ротopa не приходится подводить ток от постороннего источника. У большей части асинхронных двигателей обмотка ротора состоит из медных или алюминиевых стержней, которые соединены между собой замыкающими кольцами с обеих сто­рон ротора. Такие роторы называются короткозамкнутыми.

clip_image008

Однако часть асинхронных двигателей имеет обмотку рото­ра, присоединенную к контактным кольцам. Через кольца и щетки в цепь ротора включают пусковые и регулиро­вочные реостаты для увеличения момента трогания ротора с мес­та и регулирования скорости его вращения. Такие электродвигатели называют асинхронными с фазным ротором.

Почти все асинхронные электродвигатели выпускают на два рабочих напряжения, например 220/380 в или 380/660 в. Обмотка статора таких двигателей имеет шесть выводных концов — три начала фаз и три конца. При высшем напряжении сети фазы обмотки соединяют в звезду, а при низшем — в треугольник. При этом напряжение в фазе обмотки остается неизменным.

clip_image010

На рис. 30 показана схема дощечки зажимов асинхронного двигателя с переключением обмотки со звезды на треугольник или наоборот. Как известно из электротехники, при соединении в звезду начала или концы фаз соединяют в общую точку, а дру­гие три конца соединяют с проводами сети. Это показано на схе­ме (рис. 30,6). На схеме (рис. 30, а) обмотки соединены в тре­угольник. Для этого конец С4 первой фазы соединен с началом С2 второй фазы; конец С5 второй фазы — с началом СЗ третьей фазы; конец С6 третьей фазы — с началом С1 первой фазы.

Таким образом, простой переста­новкой пластинок на дощечке зажи­мов осуществляется переключение обмотки на разные напряжения сети.