Maszyna elektryczna

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Maszyny asynchroniczne - silniki indukcyjne
Maszyny synchroniczne - generatory w hydroelektrowni
Maszyna prądu stałego - rozrusznik samochodowy
Maszyna bez części ruchomych - transformator energetyczny

Definicje maszyny elektrycznej oraz uznawanie niektórych urządzeń za maszyny bywa nieco zróżnicowane. Przykłady definicji:

Generator synchroniczny - wielofazowa prądnica prądu zmiennego, w której pole magnetyczne indukuje w uzwojeniu stojana (najczęściej trójfazowym) zwanym twornikiem, zmienne napięcie elektryczne. Pole magnetyczne wytwarzane jest przez uzwojenie wzbudzenia zamontowane na wirniku zwanym magneśnicą i zasilane jest prądem stałym.Wentylator – (sprężarka) to maszyna przepływowa do transportowania powietrza z otoczenia do pomieszczenia lub odwrotnie,oraz innych gazów przez urządzenia technologiczne poprzez przewody, w której przyrost ciśnienia statycznego ze strony ssawnej jest wiekszy ze strony tłocznej (nie przekracza 13 kPa), a cała energia gazu jest zawarta w jej składowej kinetycznej.

Urządzenie, które na zasadzie indukcji magnetycznej przetwarza energię, albo bez udziału ruchu mechanicznego (transformator), albo z udziałem ruchu mechanicznego (maszyna elektryczna wirująca albo liniowa). W układach elektromaszynowych następuje przetwarzanie:

  • przetwarzanie energii mechanicznej na elektryczną (w prądnicach),
  • elektrycznej na mechaniczną (w silnikach) albo
  • elektrycznej jednego rodzaju na elektryczną innego rodzaju (w transformatorach i przetwornicach).
  • Urządzenie elektromechaniczne przetwarzające:

  • energię mechaniczną na elektryczną (prądnica),
  • elektryczną na mechaniczną (silnik elektryczny) lub
  • elektryczną na elektryczną o innych parametrach (przetwornica elektryczna);
  • Zasadniczy podział[ | edytuj kod]

    Do najbardziej popularnych maszyn elektrycznych należą:

    Moc bierna w obwodach prądu zmiennego jest wielkością opisującą pulsowanie energii elektrycznej między elementami obwodu elektrycznego. Ta oscylująca energia nie jest zamieniana na użyteczną pracę lub ciepło, niemniej jest ona konieczna do funkcjonowania urządzeń elektrycznych (np. transformatorów, silników). Energia jest pobierana ze źródła w części okresu przebiegu zmiennego, magazynowana przez odbiornik (w postaci energii pola elektrycznego lub magnetycznego) i oddawana do źródła w innej części okresu, kiedy pole elektryczne lub magnetyczne w odbiorniku zanika.Silnik synchroniczny - silnik elektryczny prądu przemiennego, w którym prędkość wirowania wirnika jest równa prędkości wirowania pola magnetycznego wytworzonego przez nieruchome uzwojenia stojana.
  • Maszyny synchroniczne (silnik synchroniczny, generator synchroniczny)
  • Maszyny indukcyjne (silnik asynchroniczny, generator asynchroniczny)
  • Maszyny komutatorowe (silniki komutatorowe prądu stałego i zmiennego oraz prądnice prądu stałego)
  • Transformatory
  • Dodatkowo wyróżnia się oddzielną kategorię, tzw. elektromaszynowe elementy automatyki, w skład której wchodzą maszyny projektowane pod kątem realizacji konkretnych zadań w układach automatyki, robotyki, mechanizmach precyzyjnych, itp.

    Falownik (ang. power inverter, przetwornik mocy) – urządzenie elektryczne zamieniające prąd stały, którym jest zasilane, na prąd zmienny o regulowanej częstotliwości wyjściowej. Jeśli w falowniku zastosuje się modulację szerokości impulsów (PWM), to równocześnie ze zmianą częstotliwości można regulować wartość skuteczną napięcia wyjściowego.Prądnica prądu przemiennego (generator prądu przemiennego) to maszyna elektryczna przetwarzająca energię mechaniczną, pobieraną z zewnętrznego urządzenia napędzającego prądnicę, na energię elektryczną w postaci przemiennego prądu. Do tego celu wykorzystuje się zjawisko indukowania siły elektromotorycznej w wyniku ruchu przewodnika w polu magnetycznym indukcji elektromagnetycznej. Prądnice prądu przemiennego dzielą się (ze względu na różnice w konstrukcji) na prądnice asynchroniczne i synchroniczne, oraz (ze względu na liczbę faz) na prądnice jednofazowe i wielofazowe. Prądnica prądu przemiennego stanowi odwrócenie silnika elektrycznego. W przypadku silnika energia elektryczna była zmieniana na pracę mechaniczną. W prądnicy natomiast praca zostaje zmieniona na energię elektryczną. Prądnica składa się z części nieruchomej zwanej stojanem i ruchomej zwanej wirnikiem.

    Według wielu autorów transformator nie jest maszyną elektryczną lecz urządzeniem, autorzy ci argumentują, że nie ma on części ruchomych, wchodzi on jednak zwykle w zakres nauczania maszyn elektrycznych, gdyż zachodzą w nim zjawiska identyczne (poza ruchem) jak w maszynach prądu przemiennego.

    Maszyny elektryczne wirujące lub liniowe muszą spełniać tzw. warunki elektromechanicznego przetwarzania energii.

    Prądnica – urządzenie przekształcające energię mechaniczną w energię elektryczną. Jest rodzajem maszyny elektrycznej i generatora elektrycznego. Wytwarzanie energii elektrycznej odbywa się w prądnicach dzięki zjawisku indukcji elektromagnetycznej. Dzieje się to dzięki względnemu ruchowi przewodnika i zewnętrznego pola magnetycznego.Współczynnik mocy (ang. power factor) – cosφ jest miarą wykorzystania energii. Współczynnik mocy obwodu elektrycznego charakteryzuje zdolność tego obwodu do odbioru energii elektrycznej w stosunku do wydolności energetycznej źródła zasilania. Inaczej mówiąc, jeśli odbiornik jest w stanie przyjąć całkowitą moc źródła, to współczynnik mocy takiego obwodu jest równy jedności - jest to możliwe wtedy gdy jest spełnione Prawo Ohma. Przyczynami powodującymi, że współczynnik mocy jest mniejszy od jedności, jest występowanie w obwodach zjawisk akumulacji energii oraz odkształcenia przebiegów prądu w stosunku do napięcia zasilania.

    Maszyna synchroniczna[ | edytuj kod]

    Animowany schemat maszyny synchronicznej
  • Generator synchroniczny
  • Silnik synchroniczny
  • Ze względu na sposób wykonania wirnika maszyny synchroniczne można podzielić na

  • Maszyny z wirnikiem cylindrycznym – maszyny szybkoobrotowe (głównie generatory)
  • Maszyny z wirnikiem jawnobiegunowym – maszyny wolnoobrotowe (głównie silniki)
  • Podstawową zaletą tego typu maszyn jest możliwość pracy przy regulowanym współczynniku mocy, przy odpowiednio dużym prądzie wzbudzenia może on być pojemnościowy, a także wysoka sprawność możliwa do uzyskania nawet przy niskich prędkościach obrotowych.

    Serwomechanizm - zamknięty układ sterowania (układ automatyki, układ regulacji) ze sprzężeniem zwrotnym, w którym sygnałem wyjściowym jest jakaś dana, taka jak położenie, prędkość czy przyspieszenie. Często jest to po prostu przesunięcie.Silnik elektryczny asynchroniczny, silnik indukcyjny - jest maszyną elektryczną zmieniającą energię elektryczną w energię mechaniczną, w której wirnik obraca się z poślizgiem w stosunku do wirującego pola magnetycznego wytworzonego przez uzwojenie stojana.

    Wadą maszyny synchronicznej jest kłopotliwy rozruch. Z tego wynika, że znajdują zastosowanie głównie w pracy generatorowej – brak konieczności rozruchu. Wadą maszyny synchronicznej pracującej jako generator jest konieczność synchronizacji, jeśli ma współpracować z innym generatorem.

    Zastosowanie maszyny synchronicznej:

    Prądnica prądu przemiennego (generator prądu przemiennego) to maszyna elektryczna przetwarzająca energię mechaniczną, pobieraną z zewnętrznego urządzenia napędzającego prądnicę, na energię elektryczną w postaci przemiennego prądu. Do tego celu wykorzystuje się zjawisko indukowania siły elektromotorycznej w wyniku ruchu przewodnika w polu magnetycznym indukcji elektromagnetycznej. Prądnice prądu przemiennego dzielą się (ze względu na różnice w konstrukcji) na prądnice asynchroniczne i synchroniczne, oraz (ze względu na liczbę faz) na prądnice jednofazowe i wielofazowe. Prądnica prądu przemiennego stanowi odwrócenie silnika elektrycznego. W przypadku silnika energia elektryczna była zmieniana na pracę mechaniczną. W prądnicy natomiast praca zostaje zmieniona na energię elektryczną. Prądnica składa się z części nieruchomej zwanej stojanem i ruchomej zwanej wirnikiem.Energia gr. ενεργεια (energeia) – skalarna wielkość fizyczna charakteryzująca stan układu fizycznego (materii) jako jego zdolność do wykonania pracy.
  • Największe maszyny synchroniczne stanowią generatory (przede wszystkim turbogeneratory – trójfazowe generatory synchroniczne w elektrowniach zasilające system energetyczny).
  • Alternator samochodowy – w każdym samochodzie lub innej maszynie spalinowej – o mocy nawet kilku kilowatów w pojazdach ciężarowych, autobusach itp.
  • Prądnica prądu przemiennego trójfazowego – w przenośnych, przewoźnych i okrętowych zespołach prądotwórczych.
  • Kompensator mocy biernej – maszyna synchroniczna odpowiednio przewymiarowana i wzbudzona może być źródłem mocy biernej. Stosowanie jej jest celowe w zakładach przemysłowych, które w przeciwieństwie do gospodarstw domowych płacą także za energię bierna (kvar·h). Może ona służyć do napędu maszyny stale włączonej – pompa, wentylator lub pracować luzem. Cechą charakterystyczną kompensatora mocy biernej jest znacznie cieńszy wał wyprowadzony na zewnątrz niż by to wynikało z jej mocy pozornej. Może współpracować z regulatorem mocy biernej, który oddziałuje na wzbudzenie tak, aby zakład miał zerowy jej bilans.
  • Silnik synchroniczny – maszyna synchroniczna jest stosowana jako silnik w napędach najwyższych mocy – setki MW, gdzie niewielki nawet zysk sprawności ma znaczenie. Wraz z rozwojem energoelektroniki stosowana jest coraz częściej w trakcji kolejowej – napędza pociąg TGV – mimo trudności z rozruchem daje się uzyskać moment rozruchowy porównywalny z silnikiem szeregowym prądu stałego – niezbędny do rozruchu pociągu.
  • Jako silnik znajduje coraz szersze zastosowanie w okrętownictwie do wolnoobrotowego napędu śruby okrętowej. Maszyna taka ze względu na trudności w dokonaniu przeglądu – dokowanie jednostki – powinna być bezszczotkowa. Rozwiązuje się to zwykle poprzez budowę wzbudnicy jako odwróconej maszyny synchronicznej – twornik z prostownikiem zasilającym uzwojenie wzbudzenia na wirniku, a uzwojenie wytwarzające pole magnetyczne na stojanie. Rozruch odbywa się z falownikiem.

    Maszyna – w najogólniejszym znaczeniu cybernetycznym – wszelki układ względnie odosobniony, w jakim zachodzi przekształcanie (transformacja) zasilenia lub informacji. Określenie to obejmuje zarówno układy fizyczne naturalne (w tym organizmy żywe), jak i urządzenia techniczne oraz pewne obiekty abstrakcyjne.Energia mechaniczna — suma energii kinetycznej i potencjalnej. Jest postacią energii związaną z ruchem i położeniem obiektu fizycznego (układ punktów materialnych, ośrodka ciągłego itp.) względem pewnego układu odniesienia.

    Przewagą takiego układu napędowego nad mechanicznym jest praca silnika spalinowego i śruby napędowej zawsze w najkorzystniejszym dla każdego punkcie pracy na charakterystyce, co redukuje zużycie paliwa, toksyczność spalin. Taki układ napędowy daje możliwość napędzania śruby za pomocą jednego lub kilku silników spalinowych bez przekładni mechanicznej, płynne sterowanie pracą śruby, brak wału napędowego szczególnie na jednostkach z maszynownią na śródokręciu. Wadą jest koszt takiego napędu.

    Library of Congress Control Number (LCCN) – numer nadawany elementom skatalogowanym przez Bibliotekę Kongresu wykorzystywany przez amerykańskie biblioteki do wyszukiwania rekordów bibliograficznych w bazach danych i zamawiania kart katalogowych w Bibliotece Kongresu lub u innych komercyjnych dostawców. Alternator – prądnica prądu przemiennego, często trójfazowa. Służy do zmiany energii mechanicznej w prąd przemienny. W alternatorze prąd jest wytwarzany w nieruchomych uzwojeniach stojana przez wirujące pole magnetyczne wirnika. Stosowany jest powszechnie jako źródło prądu w pojazdach mechanicznych. Pierwszy alternator skonstruował Nikola Tesla w 1891 i opatentował go w USA pod numerem 447921.


    Podstrony: 1 [2] [3] [4]




    Warto wiedzieć że... beta

    Warunkiem, aby układ elektromechaniczny mógł przetwarzać energię jest powstanie w nim sił lub momentów sił pod wpływem przepływającego prądu.
    Linia wysokiego napięcia prądu stałego – także HVDC (ang. High Voltage Direct Current) – sieć wysokiego napięcia przesyłająca prąd stały.
    Silnik elektryczny asynchroniczny, silnik indukcyjny - jest maszyną elektryczną zmieniającą energię elektryczną w energię mechaniczną, w której wirnik obraca się z poślizgiem w stosunku do wirującego pola magnetycznego wytworzonego przez uzwojenie stojana.
    Ruch w fizyce – zmiana położenia ciała odbywająca się w czasie względem określonego układu odniesienia uznanego za nieruchomy.
    Indukcja magnetyczna (zwana również: "indukcją pola magnetycznego") - podstawowa wielkość wektorowa opisująca pole magnetyczne.
    Computerized Numerical Control, CNC (pol. komputerowe sterowanie urządzeń numerycznych) – układ sterowania numerycznego, wyposażony w mikrokomputer, który można dowolnie interaktywnie zaprogramować. Układy CNC sterują obsługą graficznego monitora, na którym wyświetlane są programy NC, informacje o narzędziach, informacje korekcyjne narzędzi, które są bardzo istotne przy skrawaniu powierzchni o różnych kątach nachylenia w stosunku do osi Z (oś Z we wszystkich maszynach CNC jest równoległą do głównego ruchu roboczego), parametrów obróbczych, poprawność programu, integrują maszynę z innymi systemami komputerowymi.
    Moc pozorna – (S, VA) wielkość fizyczna określana dla obwodów prądu przemiennego. Wyraża się ją jako iloczyn wartości skutecznych napięcia i natężenia prądu:

    Reklama