एल मशीनें कैट्समैन। कैट्समैन एम.एम. विधुत गाड़ियाँ। § दो पर। विद्युत मशीनें - विद्युत यांत्रिक ऊर्जा परिवर्तक

यह सभी देखें:
• (दस्तावेज़)
• कैट्समैन एम.एम. विद्युत मशीनें (दस्तावेज़)
• बूथ डी.ए. गैर-संपर्क विद्युत मशीनें (दस्तावेज़)
• कैट्समैन एम.एम. विद्युत मशीनें, उपकरण उपकरण और स्वचालन उपकरण (दस्तावेज़)
• क्रित्स्स्टीन ए.एम. विद्युत ऊर्जा उद्योग में विद्युत चुम्बकीय अनुकूलता: प्रशिक्षण मैनुअल (दस्तावेज़)
• एंड्रियानोव वी.एन. विद्युत मशीनें और उपकरण (दस्तावेज़)
• कैट्समैन एम.एम. विद्युत मशीनों की पुस्तिका (दस्तावेज़)
• जर्मन-गल्किन एस.जी., कार्डोनोव जी.ए. विधुत गाड़ियाँ। पीसी पर प्रयोगशाला कार्य (दस्तावेज़)
• कोचेगारोव बी.ई., लोट्समैनेंको वी.वी., ओपरिन जी.वी. घरेलू मशीनें और उपकरण। ट्यूटोरियल। भाग 1 (दस्तावेज़)
• कोपिलोव आई.पी. विद्युत मशीनों की पुस्तिका खंड 1 (दस्तावेज़)
• क्रित्स्स्टीन ए.एम. विद्युत मशीनें (दस्तावेज़)

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परिचय

§ पहले में। विद्युत मशीनों और ट्रांसफार्मर का उद्देश्य

विद्युतीकरण विद्युत उद्योग द्वारा उत्पादित विद्युत उत्पादों के माध्यम से किया जाता है। इस उद्योग की मुख्य शाखा है विद्युत अभियन्त्रण,विद्युत मशीनों और ट्रांसफार्मर के विकास और उत्पादन में लगा हुआ है।

विद्युत मशीनएक इलेक्ट्रोमैकेनिकल उपकरण है जो यांत्रिक और विद्युत ऊर्जा का पारस्परिक रूपांतरण करता है। बिजली संयंत्रों में विद्युत ऊर्जा विद्युत मशीनों द्वारा उत्पन्न की जाती है - जनरेटर जो यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। बिजली का मुख्य भाग (80% तक) ताप विद्युत संयंत्रों में उत्पन्न होता है, जहाँ रासायनिक ईंधन (कोयला, पीट, गैस) जलाने पर पानी गर्म होता है और भाप में परिवर्तित हो जाता है। उच्च दबाव. उत्तरार्द्ध को टरबाइन में डाला जाता है, जहां, विस्तार करते हुए, यह टरबाइन रोटर को घुमाने का कारण बनता है ( थर्मल ऊर्जाटरबाइन में इसे यांत्रिक में परिवर्तित किया जाता है)। टरबाइन रोटर का घूर्णन जनरेटर (टर्बोजेनरेटर) के शाफ्ट तक प्रसारित होता है। जनरेटर में होने वाली विद्युत चुम्बकीय प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप, यांत्रिक ऊर्जा विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।

परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में बिजली पैदा करने की प्रक्रिया थर्मल के समान है, एकमात्र अंतर यह है कि रासायनिक ईंधन के बजाय परमाणु ईंधन का उपयोग किया जाता है।

हाइड्रोलिक पावर प्लांट में बिजली पैदा करने की प्रक्रिया इस प्रकार है: एक बांध द्वारा एक निश्चित स्तर तक उठाया गया पानी हाइड्रोलिक टरबाइन के प्ररित करनेवाला पर छोड़ा जाता है; टरबाइन व्हील को घुमाकर परिणामी यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत जनरेटर के शाफ्ट में स्थानांतरित किया जाता है, जिसमें यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।

विद्युत ऊर्जा के उपभोग की प्रक्रिया में, इसे अन्य प्रकार की ऊर्जा (थर्मल, मैकेनिकल, रासायनिक) में परिवर्तित किया जाता है। लगभग 70% बिजली का उपयोग मशीनों, तंत्रों और वाहनों को चलाने के लिए किया जाता है, अर्थात इसे यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए। यह परिवर्तन विद्युत मशीनों द्वारा किया जाता है - विद्युत मोटर्स।

विद्युत मोटर कार्यशील मशीनों की विद्युत ड्राइव का मुख्य तत्व है। विद्युत ऊर्जा की अच्छी नियंत्रणीयता और वितरण में आसानी ने उद्योग में काम करने वाली मशीनों के लिए मल्टी-मोटर इलेक्ट्रिक ड्राइव का व्यापक रूप से उपयोग करना संभव बना दिया है, जब व्यक्तिगत लिंक काम करने वाली मशीनस्वतंत्र इंजनों द्वारा संचालित। एक मल्टी-मोटर ड्राइव एक कामकाजी मशीन के तंत्र को काफी सरल बनाता है (मशीन के अलग-अलग हिस्सों को जोड़ने वाले यांत्रिक गियर की संख्या कम हो जाती है) और विभिन्न को स्वचालित करने के लिए बेहतरीन अवसर पैदा करता है तकनीकी प्रक्रियाएं. इलेक्ट्रिक मोटरों का व्यापक रूप से परिवहन में ट्रैक्शन मोटर्स के रूप में उपयोग किया जाता है जो इलेक्ट्रिक इंजनों, इलेक्ट्रिक ट्रेनों, ट्रॉलीबसों आदि के व्हील जोड़े को चलाते हैं।

पीछे हाल ही मेंइलेक्ट्रिक मशीनों का प्रयोग काफी बढ़ गया है कम बिजली- अंशों से लेकर कई सौ वाट तक की शक्ति वाली माइक्रोमशीनें। ऐसी इलेक्ट्रिक मशीनों का उपयोग स्वचालन और कंप्यूटर प्रौद्योगिकी उपकरणों में किया जाता है।

विद्युत मशीनों के एक विशेष वर्ग में घरेलू उपयोग के लिए मोटरें शामिल होती हैं बिजली का सामान- वैक्यूम क्लीनर, रेफ्रिजरेटर, पंखे, आदि। इन इंजनों की शक्ति छोटी है (कुछ से सैकड़ों वाट तक), डिजाइन सरल और विश्वसनीय है, और ये बड़ी मात्रा में उत्पादित होते हैं।

बिजली संयंत्रों में उत्पन्न विद्युत ऊर्जा को इसके उपभोग के स्थानों पर स्थानांतरित किया जाना चाहिए, मुख्य रूप से देश के बड़े औद्योगिक केंद्रों में, जो दूर हैं शक्तिशाली बिजली संयंत्रकई सैकड़ों और कभी-कभी हजारों किलोमीटर तक। लेकिन बिजली संचारित करना पर्याप्त नहीं है। इसे कई अलग-अलग उपभोक्ताओं - औद्योगिक उद्यमों, परिवहन, आवासीय भवनों आदि के बीच वितरित किया जाना चाहिए। बिजली का उपयोग करके लंबी दूरी तक संचारित किया जाता है उच्च वोल्टेज(500 केवी और अधिक तक), जो बिजली लाइनों में न्यूनतम विद्युत हानि सुनिश्चित करता है। इसलिए, विद्युत ऊर्जा संचारित और वितरित करने की प्रक्रिया में वोल्टेज को बार-बार बढ़ाना और घटाना आवश्यक है। यह प्रक्रिया विद्युत चुम्बकीय उपकरणों के माध्यम से की जाती है जिन्हें कहा जाता है ट्रांसफार्मर.एक ट्रांसफार्मर एक विद्युत मशीन नहीं है, क्योंकि इसका कार्य विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में बदलने और इसके विपरीत से संबंधित नहीं है; यह केवल वोल्टेज को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। इसके अलावा, ट्रांसफार्मर एक स्थिर उपकरण है और इसमें कोई गतिशील भाग नहीं होता है। हालाँकि, ट्रांसफार्मर में होने वाली विद्युत चुम्बकीय प्रक्रियाएँ विद्युत मशीनों के संचालन के दौरान होने वाली प्रक्रियाओं के समान हैं। इसके अतिरिक्त, विद्युत मशीनेंऔर ट्रांसफार्मर को विद्युत चुम्बकीय और ऊर्जा प्रक्रियाओं की समान प्रकृति की विशेषता होती है जो बातचीत के दौरान उत्पन्न होती हैं चुंबकीय क्षेत्रऔर एक कंडक्टर जो करंट ले जाता है। इन कारणों से, ट्रांसफार्मर विद्युत मशीनों के पाठ्यक्रम का एक अभिन्न अंग बनते हैं।

विद्युत मशीनों और ट्रांसफार्मर के विकास और उत्पादन में शामिल विज्ञान और प्रौद्योगिकी की शाखा को कहा जाता है विद्युत अभियन्त्रण।सैद्धांतिक आधारइलेक्ट्रिकल मैकेनिकल इंजीनियरिंग की स्थापना 1821 में एम. फैराडे द्वारा की गई थी, जिन्होंने विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करने की संभावना स्थापित की और इलेक्ट्रिक मोटर का पहला मॉडल बनाया। वैज्ञानिकों डी. मैक्सवेल और ई. एच. लेन्ज़ के कार्यों ने इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। विद्युत और के पारस्परिक परिवर्तन के विचार का और विकास मेकेनिकल ऊर्जाउत्कृष्ट रूसी वैज्ञानिकों बी.एस. जैकोबी और एम.ओ. डोलिवो-डोब्रोवल्स्की के कार्यों में प्राप्त हुआ, जिन्होंने व्यावहारिक उपयोग के लिए उपयुक्त इलेक्ट्रिक मोटर डिजाइन विकसित और बनाए। ट्रांसफार्मर के निर्माण और उनके व्यावहारिक अनुप्रयोग में महान उपलब्धियाँ उल्लेखनीय रूसी आविष्कारक पी.एन. की हैं। याब्लोचकोव। 20वीं सदी की शुरुआत में, सभी मुख्य प्रकार की विद्युत मशीनें और ट्रांसफार्मर बनाए गए और उनके सिद्धांत की नींव विकसित की गई।

वर्तमान में, घरेलू इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग ने महत्वपूर्ण सफलता हासिल की है। यदि इस सदी की शुरुआत में रूस में उद्योग की एक स्वतंत्र शाखा के रूप में लगभग कोई इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग नहीं थी, तो पिछले 50-70 वर्षों में इलेक्ट्रिकल उद्योग की एक शाखा बनाई गई है - इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग, जो हमारी जरूरतों को पूरा करने में सक्षम है। विकसित होना राष्ट्रीय अर्थव्यवस्थाविद्युत मशीनों और ट्रांसफार्मर में. योग्य विद्युत मशीन निर्माताओं - वैज्ञानिकों, इंजीनियरों और तकनीशियनों के एक कैडर को प्रशिक्षित किया गया।

आगे की तकनीकी प्रगति औद्योगिक उपकरणों और उत्पादों के लिए इलेक्ट्रिक ड्राइव उपकरणों के वास्तविक विकास में इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग की नवीनतम उपलब्धियों के व्यावहारिक कार्यान्वयन के माध्यम से इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग की सफलताओं को मजबूत करने को मुख्य कार्य के रूप में परिभाषित करती है। घर का सामान. इसके कार्यान्वयन के लिए मुख्य रूप से उत्पादन के हस्तांतरण की आवश्यकता होती है गहन पथविकास। मुख्य कार्य वैज्ञानिक और तकनीकी प्रगति, तकनीकी पुन: उपकरण और उत्पादन के पुनर्निर्माण और निर्मित उत्पादन क्षमता के गहन उपयोग में तेजी लाने के आधार पर आर्थिक विकास की गति और दक्षता को बढ़ाना है। इस समस्या को हल करने में एक महत्वपूर्ण भूमिका राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था के विद्युतीकरण को सौंपी गई है।

साथ ही, ऊर्जा स्रोतों के लिए बढ़ती पर्यावरणीय आवश्यकताओं को भी ध्यान में रखना आवश्यक है पारंपरिक तरीकेसौर, पवन, का उपयोग करके बिजली पैदा करने के पर्यावरण के अनुकूल (वैकल्पिक) तरीके विकसित करें समुद्री ज्वार, ऊष्मीय झरने। व्यापक रूप से क्रियान्वित किया गया स्वचालित प्रणालीराष्ट्रीय अर्थव्यवस्था के विभिन्न क्षेत्रों में। इन प्रणालियों का मुख्य तत्व एक स्वचालित इलेक्ट्रिक ड्राइव है, इसलिए स्वचालित इलेक्ट्रिक ड्राइव के उत्पादन को त्वरित गति से बढ़ाना आवश्यक है।

वैज्ञानिक एवं तकनीकी विकास के सन्दर्भ में बडा महत्वनिर्मित विद्युत मशीनों और ट्रांसफार्मर की गुणवत्ता में सुधार से संबंधित कार्य प्राप्त करना। इस समस्या का समाधान अंतर्राष्ट्रीय आर्थिक सहयोग विकसित करने का एक महत्वपूर्ण साधन है। उपयुक्त वैज्ञानिक संस्थानऔर औद्योगिक उद्यमरूस नई प्रकार की विद्युत मशीनें और ट्रांसफार्मर बनाने पर काम कर रहा है जो संतुष्ट हों आधुनिक आवश्यकताएँनिर्मित उत्पादों की गुणवत्ता और तकनीकी और आर्थिक संकेतक।

§ दो पर। विद्युत मशीनें - विद्युत यांत्रिक ऊर्जा परिवर्तक

चावल। पहले में। "प्राथमिक जनरेटर" की अवधारणा के लिए (ए)और "प्राथमिक इंजन" (बी)

जनरेटर मोड में विद्युत मशीन के संचालन के दौरान, यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। इस प्रक्रिया की प्रकृति बताई गई है हाथी कानूनट्रोमैग्नेटिक प्रेरण:यदि बाह्य बल F चुंबकीय क्षेत्र में रखे गए एक कंडक्टर को प्रभावित करें और इसे स्थानांतरित करें (चित्र बी.1, ए), उदाहरण के लिए, प्रेरण वेक्टर के लंबवत बाएं से दाएं मेंगति  के साथ चुंबकीय क्षेत्र, तो कंडक्टर प्रेरित हो जाएगा वैद्युतवाहक बल(ईएमएफ)

ई=ब्लव,(बी.1)

कहाँ में - चुंबकीय प्रेरण, टी; एल कंडक्टर की सक्रिय लंबाई है, यानी चुंबकीय क्षेत्र में स्थित इसके हिस्से की लंबाई, मी;  - कंडक्टर की गति, एम/एस.

चावल। दो पर। नियम " दांया हाथ" और "बायां हाथ"

ईएमएफ की दिशा निर्धारित करने के लिए, आपको "दाहिने हाथ" नियम का उपयोग करना चाहिए (चित्र बी.2, ए)।इस नियम को लागू करके, हम कंडक्टर में ईएमएफ की दिशा (हमसे दूर) निर्धारित करते हैं। यदि कंडक्टर के सिरों को बाहरी प्रतिरोध से छोटा कर दिया जाता है आर (उपभोक्ता), तो ईएमएफ के प्रभाव में कंडक्टर में उसी दिशा की धारा उत्पन्न होगी। इस प्रकार, चुंबकीय क्षेत्र में एक कंडक्टर को इस मामले में माना जा सकता है प्राथमिकएनवाई जनरेटर.

धारा की अन्योन्यक्रिया के परिणामस्वरूप मैंचुंबकीय क्षेत्र के साथ, चालक पर कार्य करने वाला एक विद्युत चुम्बकीय बल उत्पन्न होता है

एफईएम = बीएलआई. (दो पर)

बल की दिशा एफईएम "बाएं हाथ" नियम द्वारा निर्धारित किया जा सकता है (चित्र बी.2, बी ). विचाराधीन मामले में, यह बल दाएं से बाएं ओर निर्देशित होता है, अर्थात। कंडक्टर की गति के विपरीत. इस प्रकार, विचाराधीन प्राथमिक जनरेटर में, बल एफ ईएम के संबंध में निरोधात्मक है प्रेरक शक्तिएफ .

पर एकसमान गतिकंडक्टर एफ = एफईएम . समानता के दोनों पक्षों को चालक की गति से गुणा करने पर हमें प्राप्त होता है

एफ = एफ ईएम 

आइए इस अभिव्यक्ति में मान F EM को प्रतिस्थापित करें से (बी.2):

F = BlI = EI (वी.जेड)

समानता का बायाँ भाग मूल्य निर्धारित करता है यांत्रिक शक्ति, एक चुंबकीय क्षेत्र में एक कंडक्टर को स्थानांतरित करने पर खर्च किया गया; दाहिना भाग- विद्युत धारा I द्वारा किसी बंद परिपथ में विकसित विद्युत शक्ति का मान। इन भागों के बीच समान चिह्न दर्शाता है कि जनरेटर में बाहरी बल द्वारा व्यय की गई यांत्रिक शक्ति विद्युत शक्ति में परिवर्तित हो जाती है।

यदि बाह्य बल F कंडक्टर पर लागू न करें, बल्कि विद्युत स्रोत से उस पर वोल्टेज यू लागू करें ताकि कंडक्टर में करंट I की दिशा चित्र में दिखाई गई हो। वी.1, बी , तभी चालक पर विद्युत चुम्बकीय बल F EM कार्य करेगा . इस बल के प्रभाव से चालक चुंबकीय क्षेत्र में गति करने लगेगा। इस स्थिति में, कंडक्टर में वोल्टेज यू के विपरीत दिशा में एक ईएमएफ प्रेरित होता है। इस प्रकार, वोल्टेज यू का हिस्सा, कंडक्टर पर लागू ईएमएफ द्वारा संतुलित किया जाता है इ,इस कंडक्टर में प्रेरित, और दूसरा भाग कंडक्टर में वोल्टेज ड्रॉप है:

यू = ई + आईआर, (बी.4)

जहां आर - किसी चालक का विद्युत प्रतिरोध.

आइए समानता के दोनों पक्षों को धारा से गुणा करें मैं:

यूआई = ईआई + आई 2 आर।

इसके स्थान पर प्रतिस्थापित करना इ(बी.1) से ईएमएफ का मान प्राप्त होता है

यूआई =बीएलआई + आई 2 आर,

या, (बी.2) के अनुसार,

यूआई=एफ ईएम  + मैं 2 आर. (5 बजे)

इस समानता से यह निष्कर्ष निकलता है विद्युत शक्ति (यूआई), कंडक्टर में प्रवेश करने से आंशिक रूप से यांत्रिक में परिवर्तित हो जाता है (एफ ईएम  ), और आंशिक रूप से कंडक्टर में विद्युत हानि को कवर करने पर खर्च किया जाता है ( मैं 2 आर). इसलिए, चुंबकीय क्षेत्र में रखे गए विद्युत धारावाही चालक को माना जा सकता है तत्वकंटेनर इलेक्ट्रिक मोटर.

विचार की गई घटनाएं हमें यह निष्कर्ष निकालने की अनुमति देती हैं: ए) किसी भी विद्युत मशीन के लिए, एक विद्युत प्रवाहकीय माध्यम (कंडक्टर) और एक चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति आवश्यक है जो परस्पर गति कर सके; बी) जब एक इलेक्ट्रिक मशीन जनरेटर मोड और मोटर मोड दोनों में काम करती है, तो चुंबकीय क्षेत्र को पार करने वाले कंडक्टर में ईएमएफ का प्रेरण और चुंबकीय क्षेत्र में स्थित कंडक्टर पर अभिनय करने वाले बल का उद्भव जब विद्युत प्रवाह प्रवाहित होता है एक साथ देखे जाते हैं; ग) एक विद्युत मशीन में यांत्रिक और विद्युत ऊर्जा का पारस्परिक परिवर्तन किसी भी दिशा में हो सकता है, अर्थात। एक ही इलेक्ट्रिक मशीन इंजन और जनरेटर दोनों मोड में काम कर सकती है; विद्युत मशीनों के इस गुण को कहा जाता है उत्क्रमणीयता.विद्युत मशीनों की उत्क्रमणीयता का सिद्धांत सबसे पहले रूसी वैज्ञानिक ई. एक्स. लेन्ज़ ने स्थापित किया था।

"प्राथमिक" माना जाता है विद्युत जनरेटरऔर इंजन केवल उनमें विद्युत प्रवाह के बुनियादी कानूनों और घटनाओं का उपयोग करने के सिद्धांत को दर्शाते हैं। से संबंधित डिज़ाइन, तो अधिकांश विद्युत मशीनें उनके चलने वाले हिस्से की घूर्णी गति के सिद्धांत पर बनाई गई हैं। इलेक्ट्रिक मशीनों के डिज़ाइनों की विस्तृत विविधता के बावजूद, इलेक्ट्रिक मशीन के कुछ सामान्यीकृत डिज़ाइन की कल्पना करना संभव हो जाता है। इस डिज़ाइन (चित्र बी.3) में एक निश्चित भाग 1 शामिल है, जिसे कहा जाता है स्टेटर,और एक घूमने वाला भाग 2 कहा जाता है आरओटोरस्र्सरोटर स्टेटर बोर में स्थित होता है और इसे एक वायु अंतराल द्वारा अलग किया जाता है। मशीन के इन भागों में से एक उन तत्वों से सुसज्जित है जो मशीन में एक चुंबकीय क्षेत्र को उत्तेजित करते हैं (उदाहरण के लिए, एक विद्युत चुंबक या एक स्थायी चुंबक), और दूसरे में एक वाइंडिंग है, जिसे हम पारंपरिक रूप से कहेंगे के बारे में काम कर रहे हैंमशीन का कंकाल.मशीन के स्थिर भाग (स्टेटर) और गतिशील भाग (रोटर) दोनों के कोर नरम चुंबकीय सामग्री से बने होते हैं और इनका चुंबकीय प्रतिरोध कम होता है।

चावल। वी.जेड. सामान्यीकृत डिज़ाइन आरेखविद्युत मशीन

यदि कोई इलेक्ट्रिक मशीन जनरेटर मोड में काम करती है, तो जब रोटर घूमता है (ड्राइव मोटर की कार्रवाई के तहत), तो कार्यशील वाइंडिंग के कंडक्टरों में एक ईएमएफ प्रेरित होता है और जब कोई उपभोक्ता जुड़ा होता है, तो एक ईएमएफ दिखाई देता है बिजली. इस मामले में, ड्राइव मोटर की यांत्रिक ऊर्जा विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। यदि मशीन को इलेक्ट्रिक मोटर के रूप में संचालित करने का इरादा है, तो मशीन की कार्यशील वाइंडिंग नेटवर्क से जुड़ी होती है। इस मामले में, घुमावदार कंडक्टरों में उत्पन्न धारा चुंबकीय क्षेत्र के साथ संपर्क करती है और रोटर पर विद्युत चुम्बकीय बल उत्पन्न होते हैं, जिससे रोटर घूमता है। इस मामले में, नेटवर्क से इंजन द्वारा खपत की गई विद्युत ऊर्जा किसी तंत्र, मशीन आदि के घूमने पर खर्च होने वाली यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।

विद्युत मशीनों को डिज़ाइन करना भी संभव है जिसमें कार्यशील वाइंडिंग स्टेटर पर स्थित होती है, और चुंबकीय क्षेत्र को उत्तेजित करने वाले तत्व रोटर पर होते हैं। मशीन के संचालन का सिद्धांत वही रहता है।

विद्युत मशीनों की शक्ति सीमा बहुत व्यापक है - एक वाट के अंश से लेकर सैकड़ों हजारों किलोवाट तक।

§ वी.जेड. विद्युत मशीनों का वर्गीकरण

बिजली बढ़ाने के लिए विद्युत मशीनों का भी उपयोग किया जाता है। विद्युत संकेत. ऐसी इलेक्ट्रिक मशीनें कहलाती हैं विद्युत मशीन एम्पलीफायर।विद्युत उपभोक्ताओं के पावर फैक्टर को सुधारने के लिए उपयोग की जाने वाली विद्युत मशीनें कहलाती हैं तुल्यकालिक मुआवजातोरी.प्रत्यावर्ती धारा वोल्टेज को नियंत्रित करने के लिए उपयोग की जाने वाली विद्युत मशीनें कहलाती हैं प्रेरण विनियमनतोरी

बहुत बहुमुखी अनुप्रयोग सूक्ष्म मशीनेंस्वचालन और कंप्यूटर प्रौद्योगिकी उपकरणों में। यहां इलेक्ट्रिक मशीनों का इस्तेमाल सिर्फ इंजन के तौर पर ही नहीं, बल्कि अन्य चीजों के तौर पर भी किया जाता है tachogenerator(रोटेशन गति को विद्युत सिग्नल में परिवर्तित करने के लिए), सेल्सिन, घूर्णन ट्रांसफार्मर(शाफ्ट के घूर्णन के कोण के आनुपातिक विद्युत संकेत प्राप्त करने के लिए), आदि।

उपरोक्त उदाहरणों से यह स्पष्ट है कि विद्युत मशीनों का विभाजन उनके उद्देश्य के अनुसार कितना विविध है।

आइए संचालन के सिद्धांत के अनुसार विद्युत मशीनों के वर्गीकरण पर विचार करें, जिसके अनुसार सभी विद्युत मशीनों को ब्रशलेस और कम्यूटेटर में विभाजित किया गया है, जो संचालन के सिद्धांत और डिजाइन दोनों में भिन्न हैं। ब्रशलेस मशीनें एसी मशीनें हैं। वे अतुल्यकालिक और तुल्यकालिक में विभाजित हैं। ए तुल्यकालिक मशीनेंइनका उपयोग मुख्य रूप से मोटर के रूप में किया जाता है, जबकि सिंक्रोनस का उपयोग मोटर और जनरेटर दोनों के रूप में किया जाता है। कम्यूटेटर मशीनों का उपयोग मुख्य रूप से जनरेटर या मोटर के रूप में प्रत्यक्ष धारा पर काम करने के लिए किया जाता है। केवल कम-शक्ति वाली कम्यूटेटर मशीनें ही यूनिवर्सल मोटर में बनाई जाती हैं जो डीसी और एसी दोनों मेन पर काम करने में सक्षम होती हैं।

समान संचालन सिद्धांत की विद्युत मशीनें कनेक्शन पैटर्न या अन्य विशेषताओं में भिन्न हो सकती हैं जो इन मशीनों के परिचालन गुणों को प्रभावित करती हैं। उदाहरण के लिए, एसिंक्रोनस और सिंक्रोनस मशीनें तीन-चरण (में शामिल) हो सकती हैं तीन चरण नेटवर्क), संधारित्र या एकल-चरण। रोटर वाइंडिंग के डिज़ाइन के आधार पर, अतुल्यकालिक मशीनों को गिलहरी-पिंजरे रोटर वाली मशीनों और मशीनों में विभाजित किया जाता है रोटर को घुमाएं. सिंक्रोनस मशीनें और कम्यूटेटर मशीनें एकदिश धाराउनमें चुंबकीय उत्तेजना क्षेत्र बनाने की विधि के आधार पर, उन्हें उत्तेजना वाइंडिंग वाली मशीनों और मशीनों में विभाजित किया जाता है स्थायी चुम्बक. चित्र में. बी.4 विद्युत मशीनों के वर्गीकरण का एक आरेख प्रस्तुत करता है, जिसमें प्राप्त मुख्य प्रकार की विद्युत मशीनें शामिल हैं सबसे बड़ा अनुप्रयोगएक आधुनिक इलेक्ट्रिक ड्राइव में. इलेक्ट्रिक मशीनों का यही वर्गीकरण "इलेक्ट्रिकल मशीनें" पाठ्यक्रम के अध्ययन का आधार बनता है।

को
पाठ्यक्रम "इलेक्ट्रिकल मशीनें", विद्युत मशीनों के अलावा, ट्रांसफार्मर का अध्ययन भी शामिल है। ट्रांसफार्मर प्रत्यावर्ती धारा विद्युत के स्थैतिक परिवर्तक हैं। किसी भी घूमने वाले हिस्से की अनुपस्थिति ट्रांसफार्मर को एक ऐसा डिज़ाइन देती है जो मूल रूप से उन्हें विद्युत मशीनों से अलग करती है। हालाँकि, ट्रांसफार्मर के संचालन का सिद्धांत, साथ ही विद्युत मशीनों के संचालन का सिद्धांत, विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना पर आधारित है, और इसलिए ट्रांसफार्मर के सिद्धांत के कई प्रावधान वैकल्पिक विद्युत मशीनों के सिद्धांत का आधार बनते हैं।

विद्युत मशीनें और ट्रांसफार्मर किसी भी ऊर्जा प्रणाली या स्थापना के मुख्य तत्व हैं, इसलिए, विद्युत मशीनों के उत्पादन या संचालन में काम करने वाले विशेषज्ञों के लिए, विद्युत मशीनों में होने वाली विद्युत चुम्बकीय, यांत्रिक और थर्मल प्रक्रियाओं के भौतिक सार के सिद्धांत और समझ का ज्ञान और उनके संचालन के दौरान ट्रांसफार्मर आवश्यक हैं।

माध्यमिक व्यावसायिक शिक्षा

एम. एम. कैट्समैन

शैक्षिक प्रक्रिया में उपयोग के लिए पाठ्यपुस्तक के रूप में "फेडरल इंस्टीट्यूट फॉर एजुकेशनल डेवलपमेंट"। शिक्षण संस्थानोंविशिष्टताओं के समूह 140400 "इलेक्ट्रिकल पावर इंजीनियरिंग और इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग" में माध्यमिक व्यावसायिक शिक्षा के लिए संघीय राज्य शैक्षिक मानक को लागू करना

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समीक्षक:

ई. पी. रुडोबाबा (मॉस्को इवनिंग इलेक्ट्रोमैकेनिकल

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© एम. एम. कैट्समैन, 2006

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आईएसबीएन 978 5 7695 9705 3 © डिज़ाइन। प्रकाशन केंद्र "अकादमी", 2011

प्रस्तावना

पाठ्यपुस्तक के अनुसार लिखा गया है प्रशिक्षण कार्यक्रममाध्यमिक व्यावसायिक शैक्षणिक संस्थानों की विशिष्टताओं "इलेक्ट्रिकल मशीनों और उपकरणों", "इलेक्ट्रिकल इंसुलेटिंग, केबल और कैपेसिटर उपकरण" और "इलेक्ट्रिकल और इलेक्ट्रोमैकेनिकल उपकरणों के तकनीकी संचालन, रखरखाव और मरम्मत" के लिए विषय "इलेक्ट्रिकल मशीनें"।

पुस्तक में सिद्धांत की मूल बातें, डिजाइन का विवरण और ट्रांसफार्मर और विद्युत मशीनों के परिचालन गुणों का विश्लेषण शामिल है। इसके अलावा, यह समस्या समाधान के उदाहरण प्रदान करता है, जो निश्चित रूप से इसमें योगदान देगा बेहतर समझजिन मुद्दों का अध्ययन किया जा रहा है।

पाठ्यपुस्तक सामग्री की प्रस्तुति के निम्नलिखित क्रम को अपनाती है: ट्रांसफार्मर, अतुल्यकालिक मशीनें, तुल्यकालिक मशीनें, कम्यूटेटर मशीनें। अध्ययन का यह क्रम पाठ्यक्रम में महारत हासिल करना आसान बनाता है और इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के विकास की वर्तमान स्थिति और रुझानों से पूरी तरह मेल खाता है। साथ में इलेक्ट्रिक मशीनें भी सामान्य उद्देश्यपाठ्यपुस्तक विशेष उद्देश्यों के लिए कुछ प्रकार के ट्रांसफार्मर और विद्युत मशीनों पर चर्चा करती है, जानकारी प्रदान करती है तकनीकी स्तर आधुनिक श्रृंखलाविद्युत मशीनें उनके डिज़ाइन की विशेषताओं के विवरण के साथ।

पाठ्यपुस्तक में मुख्य ध्यान उन घटनाओं और प्रक्रियाओं के भौतिक सार को प्रकट करने पर दिया गया है जो विचाराधीन उपकरणों के संचालन को निर्धारित करते हैं।

पुस्तक में अपनाई गई सामग्री की प्रस्तुति की विधि "इलेक्ट्रिकल मशीन" विषय को पढ़ाने के कई वर्षों के अनुभव पर आधारित है।

परिचय

पहले में। विद्युत मशीनों का उद्देश्य

और ट्रांसफार्मर

विद्युतीकरण उद्योग, कृषि, परिवहन और रोजमर्रा की जिंदगी में उच्च वोल्टेज विद्युत नेटवर्क से जुड़े शक्तिशाली बिजली संयंत्रों में उत्पन्न विद्युत ऊर्जा का ऊर्जा प्रणालियों में व्यापक परिचय है।

विद्युतीकरण विद्युत उद्योग द्वारा उत्पादित उपकरणों के माध्यम से किया जाता है। इस उद्योग की मुख्य शाखा है विद्युत अभियन्त्रण, विद्युत मशीनों और ट्रांसफार्मर के विकास और निर्माण में लगा हुआ है।

विद्युत मशीनएक इलेक्ट्रोमैकेनिकल उपकरण है जो यांत्रिक और विद्युत ऊर्जा का पारस्परिक परिवर्तन करता है। बिजली संयंत्रों में विद्युत ऊर्जा विद्युत मशीनों द्वारा उत्पन्न की जाती है - जनरेटर जो यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं।

बिजली का बड़ा हिस्सा (80% तक) ताप विद्युत संयंत्रों में उत्पन्न होता है, जहां रासायनिक ईंधन (कोयला, पीट, गैस) जलाने पर पानी गर्म होता है और उच्च दबाव वाली भाप में परिवर्तित हो जाता है। उत्तरार्द्ध में परोसा जाता है वाष्प टरबाइन, जहां, विस्तार करते हुए, यह टरबाइन रोटर को घूमने का कारण बनता है (टरबाइन में तापीय ऊर्जा यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है)। टरबाइन रोटर का घूर्णन जनरेटर (टर्बोजेनरेटर) के शाफ्ट तक प्रसारित होता है। जनरेटर में होने वाली विद्युत चुम्बकीय प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप, यांत्रिक ऊर्जा विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।

परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में बिजली पैदा करने की प्रक्रिया थर्मल पावर प्लांट की प्रक्रिया के समान है, एकमात्र अंतर यह है कि रासायनिक ईंधन के बजाय परमाणु ईंधन का उपयोग किया जाता है।

हाइड्रोलिक बिजली संयंत्रों में, बिजली पैदा करने की प्रक्रिया इस प्रकार है: एक बांध द्वारा एक निश्चित स्तर तक उठाया गया पानी हाइड्रोलिक टरबाइन के प्ररित करनेवाला पर छोड़ा जाता है; इस मामले में टरबाइन व्हील को घुमाकर प्राप्त यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत जनरेटर (हाइड्रोजन जनरेटर) के शाफ्ट में स्थानांतरित किया जाता है, जिसमें यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।

विद्युत ऊर्जा के उपभोग की प्रक्रिया में, इसे अन्य प्रकार की ऊर्जा (थर्मल, मैकेनिकल, रासायनिक) में परिवर्तित किया जाता है। लगभग 70% बिजली का उपयोग मशीनों, तंत्रों, वाहनों को चलाने के लिए किया जाता है, अर्थात

इसका गठन यांत्रिक ऊर्जा में होता है। यह परिवर्तन विद्युत मशीनों द्वारा किया जाता है - विद्युत मोटर्स.

विद्युत मोटर कार्यशील मशीनों की विद्युत ड्राइव का मुख्य तत्व है। विद्युत ऊर्जा की अच्छी नियंत्रणीयता और इसके वितरण की सरलता ने उद्योग में कामकाजी मशीनों के मल्टी-मोटर इलेक्ट्रिक ड्राइव का व्यापक रूप से उपयोग करना संभव बना दिया है, जब काम करने वाली मशीन के अलग-अलग हिस्से अपने स्वयं के इंजन द्वारा संचालित होते हैं। एक मल्टी-मोटर ड्राइव एक कार्यशील मशीन के तंत्र को महत्वपूर्ण रूप से सरल बनाता है (मशीन के अलग-अलग हिस्सों को जोड़ने वाले यांत्रिक ट्रांसमिशन की संख्या कम हो जाती है) और विभिन्न तकनीकी प्रक्रियाओं को स्वचालित करने के लिए बेहतरीन अवसर पैदा करता है। इलेक्ट्रिक मोटरों का व्यापक रूप से परिवहन में ट्रैक्शन मोटर्स के रूप में उपयोग किया जाता है जो इलेक्ट्रिक इंजनों, इलेक्ट्रिक ट्रेनों, ट्रॉलीबसों आदि के व्हील जोड़े को चलाते हैं।

हाल ही में, कम-शक्ति वाली इलेक्ट्रिक मशीनों - अंशों से लेकर कई सौ वाट तक की शक्ति वाली माइक्रोमशीनों का उपयोग काफी बढ़ गया है। ऐसी विद्युत मशीनों का प्रयोग किया जाता है उपकरण उपकरण, स्वचालन उपकरण और घरेलू उपकरण - वैक्यूम क्लीनर, रेफ्रिजरेटर, पंखे, आदि। इन इंजनों की शक्ति कम है, डिज़ाइन सरल और विश्वसनीय है, और ये बड़ी मात्रा में उत्पादित होते हैं।

बिजली संयंत्रों में उत्पन्न विद्युत ऊर्जा को इसके उपभोग के स्थानों पर स्थानांतरित किया जाना चाहिए, मुख्य रूप से देश के बड़े औद्योगिक केंद्रों में, जो शक्तिशाली बिजली संयंत्रों से कई सैकड़ों और कभी-कभी हजारों किलोमीटर दूर होते हैं। लेकिन बिजली संचारित करना पर्याप्त नहीं है। इसे कई अलग-अलग उपभोक्ताओं - औद्योगिक उद्यमों, आवासीय भवनों आदि के बीच वितरित किया जाना चाहिए। बिजली को उच्च वोल्टेज (500 केवी या अधिक तक) पर लंबी दूरी पर प्रसारित किया जाता है, जो बिजली लाइनों में न्यूनतम विद्युत हानि सुनिश्चित करता है। इसलिए, विद्युत ऊर्जा संचारित और वितरित करने की प्रक्रिया में वोल्टेज को बार-बार बढ़ाना और घटाना आवश्यक है। यह प्रक्रिया विद्युत चुम्बकीय उपकरणों का उपयोग करके की जाती है जिन्हें कहा जाता है ट्रान्सफ़ॉर्मर. ट्रांसफार्मर एक विद्युत मशीन नहीं है, क्योंकि इसका कार्य विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में बदलने या इसके विपरीत से संबंधित नहीं है। ट्रांसफार्मर केवल विद्युत ऊर्जा के वोल्टेज को परिवर्तित करते हैं। इसके अलावा, ट्रांसफार्मर एक स्थिर उपकरण है और इसमें कोई गतिशील भाग नहीं होता है। हालाँकि, ट्रांसफार्मर में होने वाली विद्युत चुम्बकीय प्रक्रियाएँ विद्युत मशीनों के संचालन के दौरान होने वाली प्रक्रियाओं के समान हैं। इसके अलावा, विद्युत मशीनों और ट्रांसफार्मर को विद्युत चुम्बकीय और ऊर्जा प्रक्रियाओं की समान प्रकृति की विशेषता होती है जो चुंबकीय क्षेत्र और वर्तमान के साथ एक कंडक्टर की बातचीत के दौरान उत्पन्न होती हैं। इन कारणों से, ट्रांसफार्मर विद्युत मशीनों के पाठ्यक्रम का एक अभिन्न अंग बनते हैं।

इलेक्ट्रिक मशीनों के संचालन की सैद्धांतिक नींव 1821 में एम. फैराडे द्वारा रखी गई थी, जिन्होंने विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करने की संभावना स्थापित की और इलेक्ट्रिक मोटर का पहला मॉडल बनाया। वैज्ञानिक डी. मैक्सवेल और ई. एच. लेन्ज़ के कार्यों ने विद्युत मशीनों के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। विद्युत और यांत्रिक ऊर्जा के पारस्परिक रूपांतरण के विचार को उत्कृष्ट रूसी वैज्ञानिकों बी.एस. जैकोबी और एम.ओ. डोलिवो डोब्रोवोल्स्की के कार्यों में और विकसित किया गया, जिन्होंने व्यावहारिक उपयोग के लिए उपयुक्त इलेक्ट्रिक मोटर डिजाइन विकसित और बनाए।

ट्रांसफार्मर के निर्माण और उनके व्यावहारिक अनुप्रयोग में महान उपलब्धियाँ उल्लेखनीय रूसी आविष्कारक पी.एन. याब्लोचकोव की हैं। 20वीं सदी की शुरुआत में, लगभग सभी मुख्य प्रकार की विद्युत मशीनें और ट्रांसफार्मर बनाए गए और उनके सिद्धांत की नींव विकसित की गई।

में वर्तमान में, घरेलू इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग ने महत्वपूर्ण सफलता हासिल की है। आगे की तकनीकी प्रगति औद्योगिक उपकरणों और घरेलू उपकरणों के लिए इलेक्ट्रिक ड्राइव उपकरणों के वास्तविक विकास में इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग उपलब्धियों के व्यावहारिक कार्यान्वयन को मुख्य कार्य के रूप में परिभाषित करती है। वैज्ञानिक और तकनीकी प्रगति का मुख्य कार्य तकनीकी पुन: उपकरण और उत्पादन का पुनर्निर्माण है। इस समस्या के समाधान में विद्युतीकरण महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। साथ ही, बिजली के स्रोतों के लिए बढ़ती पर्यावरणीय आवश्यकताओं को ध्यान में रखना आवश्यक है और पारंपरिक स्रोतों के साथ-साथ, सूर्य, पवन की ऊर्जा का उपयोग करके बिजली उत्पादन के पर्यावरण के अनुकूल (वैकल्पिक) तरीकों को विकसित करना आवश्यक है। समुद्री ज्वार, और थर्मल झरने।

में वैज्ञानिक एवं तकनीकी विकास की स्थितियों में निर्मित विद्युत मशीनों एवं ट्रांसफार्मरों की गुणवत्ता में सुधार से संबंधित कार्य बहुत महत्व प्राप्त कर लेते हैं। इस समस्या का समाधान अंतर्राष्ट्रीय आर्थिक सहयोग विकसित करने का एक महत्वपूर्ण साधन है। प्रासंगिक वैज्ञानिक संस्थान

और रूस में औद्योगिक उद्यम नई प्रकार की विद्युत मशीनें और ट्रांसफार्मर बनाने के लिए काम कर रहे हैं जो निर्मित उत्पादों की गुणवत्ता और तकनीकी और आर्थिक संकेतकों के लिए आधुनिक आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।

दो पर। विद्युत मशीनें - इलेक्ट्रोमैकेनिकल

ऊर्जा परिवर्तक

विद्युत मशीनों का अध्ययन विद्युत और चुंबकीय घटनाओं के भौतिक सार के ज्ञान पर आधारित है, जिसे "इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग की सैद्धांतिक नींव" पाठ्यक्रम में प्रस्तुत किया गया है। इसलिए, पहले

चावल। दो पर। दाहिने हाथ के नियम (ए) और "बाएं हाथ" (बी)

चावल। बी.1. "प्राथमिक जनरेटर" (ए) और "प्राथमिक इंजन" (बी) की अवधारणाओं के लिए

"इलेक्ट्रिकल मशीनें" पाठ्यक्रम का अध्ययन शुरू करने से पहले, आइए हम कुछ कानूनों और घटनाओं के भौतिक अर्थ को याद रखें जो विद्युत मशीनों के संचालन के सिद्धांत, मुख्य रूप से विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के कानून को रेखांकित करते हैं।

जनरेटर मोड में विद्युत मशीन के संचालन के दौरान, यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। यह प्रक्रिया पर आधारित है विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का नियम: यदि कोई बाहरी बल F चुंबकीय क्षेत्र में रखे किसी चालक पर कार्य करता है और उसे गति देता है (चित्र B.1, a), उदाहरण के लिए, गति v के साथ चुंबकीय क्षेत्र के प्रेरण वेक्टर B के लंबवत बाएं से दाएं, तो कंडक्टर में एक इलेक्ट्रोमोटिव बल (ईएमएफ) प्रेरित किया जाएगा

जहां बी चुंबकीय प्रेरण है, टी; एल कंडक्टर की सक्रिय लंबाई है, यानी चुंबकीय क्षेत्र में स्थित इसके हिस्से की लंबाई, मी; v कंडक्टर की गति की गति है, मी/से.

ईएमएफ की दिशा निर्धारित करने के लिए, आपको "दाहिने हाथ" नियम का उपयोग करना चाहिए (चित्र बी.2, ए)। इस नियम को लागू करते हुए, हम कंडक्टर ("हमसे") में ईएमएफ की दिशा निर्धारित करते हैं। यदि समाप्त होता है

कंडक्टर बाहरी प्रतिरोध आर (उपभोक्ता) के लिए बंद हैं, फिर ईएमएफ ई के प्रभाव में

चालक में समान दिशा की धारा उत्पन्न होगी। इसलिए

इस प्रकार, चुंबकीय क्षेत्र में एक कंडक्टर को इस मामले में माना जा सकता है प्राथमिक जनरेटर, जिसमें चालक को गति से घुमाने पर यांत्रिक ऊर्जा व्यय होती है

स्टू वी.

चुंबकीय क्षेत्र के साथ धारा I की अंतःक्रिया के परिणामस्वरूप, चालक पर एक विद्युत चुम्बकीय बल प्रकट होता है

फेम बल की दिशा "बाएं हाथ" नियम (छवि बी.2, बी) द्वारा निर्धारित की जा सकती है। विचाराधीन मामले में, यह बल दाएं से बाएं ओर निर्देशित होता है, अर्थात, कंडक्टर की गति के विपरीत। इस प्रकार, विचाराधीन प्राथमिक जनरेटर में, बल Fem ड्राइविंग बल F के संबंध में ब्रेक लगा रहा है। कंडक्टर के समान आंदोलन के साथ, ये बल बराबर हैं, यानी F = Fem। समानता के दोनों पक्षों को चालक की गति v से गुणा करने पर, हम प्राप्त करते हैं

एफवी = फेम वी.

इस अभिव्यक्ति में (बी.2) से फेम मान को प्रतिस्थापित करने पर, हम प्राप्त करते हैं

समानता का बाईं ओर (बी.3) चुंबकीय क्षेत्र में कंडक्टर को स्थानांतरित करने पर खर्च की गई यांत्रिक शक्ति का मूल्य निर्धारित करता है; दाईं ओर विद्युत धारा I द्वारा एक बंद लूप में विकसित विद्युत शक्ति का मान है। इन भागों के बीच समान चिह्न एक बार फिर पुष्टि करता है कि जनरेटर में बाहरी बल द्वारा खर्च की गई यांत्रिक शक्ति Fv विद्युत शक्ति EI में परिवर्तित हो जाती है।

यदि किसी बाहरी बल F को कंडक्टर पर लागू नहीं किया जाता है, लेकिन वोल्टेज U को विद्युत स्रोत से उस पर लागू किया जाता है ताकि कंडक्टर में करंट I की दिशा चित्र में दिखाई गई हो। B.1, b, तभी चालक पर विद्युत चुम्बकीय बल Fem कार्य करेगा। इस बल के प्रभाव से चालक चुंबकीय क्षेत्र में गति करने लगेगा। इस मामले में, कंडक्टर में वोल्टेज यू के विपरीत दिशा में एक ईएमएफ प्रेरित किया जाएगा। इस प्रकार, कंडक्टर पर लागू वोल्टेज यू का हिस्सा इस कंडक्टर में प्रेरित ईएमएफ ई द्वारा संतुलित होता है, और दूसरा भाग वोल्टेज का गठन करता है कंडक्टर में गिरावट:

इस समानता से यह पता चलता है कि नेटवर्क से कंडक्टर को आपूर्ति की गई विद्युत शक्ति (यूआई) आंशिक रूप से यांत्रिक शक्ति (फेम वी) में परिवर्तित हो जाती है, और आंशिक रूप से कंडक्टर (आई 2 आर) में विद्युत नुकसान को कवर करने पर खर्च की जाती है। इसलिए, चुंबकीय क्षेत्र में रखे गए विद्युत धारावाही चालक को माना जा सकता है प्राथमिक विद्युत मोटर.

वर्णित घटनाएँ हमें यह निष्कर्ष निकालने की अनुमति देती हैं:

क) किसी भी विद्युत मशीन के लिए एक विद्युत चालित माध्यम (कंडक्टर) और एक चुंबकीय क्षेत्र का होना आवश्यक है जो परस्पर गति कर सके;

बी) जब एक इलेक्ट्रिक मशीन जनरेटर मोड और मोटर मोड दोनों में काम करती है, तो चुंबकीय क्षेत्र को पार करने वाले कंडक्टर में ईएमएफ का प्रेरण और विद्युत प्रवाह गुजरने पर चुंबकीय क्षेत्र में स्थित कंडक्टर पर अभिनय करने वाले यांत्रिक बल की उपस्थिति होती है। यह एक साथ वर्तमान मनाया जाता है;

ग) एक विद्युत मशीन में यांत्रिक और विद्युत ऊर्जा का पारस्परिक परिवर्तन किसी भी दिशा में हो सकता है, अर्थात एक ही विद्युत मशीन दोनों दिशा में काम कर सकती है

वी इंजन मोड और जनरेटर मोड; विद्युत मशीनों के इस गुण को कहा जाता हैउत्क्रमणीयता.

माना गया "प्राथमिक" विद्युत जनरेटर और मोटर उनमें विद्युत प्रवाह के बुनियादी कानूनों और घटनाओं का उपयोग करने के सिद्धांत को दर्शाते हैं। जहाँ तक डिज़ाइन की बात है, अधिकांश विद्युत मशीनें उनके गतिशील भाग की घूर्णी गति के सिद्धांत पर बनाई जाती हैं। इलेक्ट्रिक मशीनों के डिज़ाइनों की विस्तृत विविधता के बावजूद, इलेक्ट्रिक मशीन के कुछ सामान्यीकृत डिज़ाइन की कल्पना करना संभव हो जाता है। इस डिज़ाइन (चित्र बी.3) में एक स्थिर भाग 1, जिसे स्टेटर कहा जाता है, और एक घूमने वाला भाग 2, जिसे रोटर कहा जाता है, शामिल हैं। रोटर स्थित है

वी स्टेटर की बोरिंग होती है और इसे एक एयर गैप द्वारा अलग किया जाता है। मशीन के निर्दिष्ट भागों में से एक उन तत्वों से सुसज्जित है जो उत्तेजित करते हैं

वी मशीन में एक चुंबकीय क्षेत्र होता है (उदाहरण के लिए, एक विद्युत चुंबक या एक स्थायी चुंबक), और दूसरे में एक घुमावदार होता है, जिसे हम सशर्त रूप से करेंगे

मशीन की वर्किंग वाइंडिंग कहलाती है। मशीन के स्थिर भाग (स्टेटर) और गतिशील भाग (रोटर) दोनों के कोर नरम चुंबकीय सामग्री से बने होते हैं और इनका चुंबकीय प्रतिरोध कम होता है।

यदि विद्युत मशीन जनरेटर मोड में काम करती है, तो

चावल। तीन बजे। एक विद्युत मशीन का सामान्यीकृत डिज़ाइन आरेख

जब रोटर घूमता है (ड्राइव मोटर की कार्रवाई के तहत), तो कार्यशील वाइंडिंग के कंडक्टरों में एक ईएमएफ प्रेरित होता है और जब कोई उपभोक्ता जुड़ा होता है, तो एक विद्युत प्रवाह प्रकट होता है। इस मामले में, ड्राइव मोटर की यांत्रिक ऊर्जा विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। यदि मशीन को इलेक्ट्रिक मोटर के रूप में संचालित करने का इरादा है, तो मशीन की कार्यशील वाइंडिंग नेटवर्क से जुड़ी होती है। इस स्थिति में, इस वाइंडिंग के कंडक्टरों में उत्पन्न होने वाला करंट चुंबकीय क्षेत्र के साथ संपर्क करता है और रोटर पर विद्युत चुम्बकीय बल उत्पन्न होता है, जिससे रोटर घूमता है। इस मामले में, नेटवर्क से इंजन द्वारा खपत की गई विद्युत ऊर्जा किसी भी तंत्र, मशीन को सक्रिय करने के लिए खर्च की गई यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। वाहनऔर इसी तरह।

विद्युत मशीनों को डिज़ाइन करना भी संभव है जिसमें कार्यशील वाइंडिंग स्टेटर पर स्थित होती है, और चुंबकीय क्षेत्र को उत्तेजित करने वाले तत्व रोटर पर होते हैं। मशीन के संचालन का सिद्धांत वही रहता है।

विद्युत मशीनों की शक्ति सीमा बहुत व्यापक है - एक वाट के अंश से लेकर सैकड़ों हजारों किलोवाट तक।

वी.जेड. विद्युत मशीनों का वर्गीकरण

जनरेटर और इंजन के रूप में विद्युत मशीनों का उपयोग उनका मुख्य उद्देश्य है, क्योंकि यह विशेष रूप से विद्युत और यांत्रिक ऊर्जा के पारस्परिक रूपांतरण के उद्देश्य से जुड़ा हुआ है। हालाँकि, प्रौद्योगिकी की विभिन्न शाखाओं में विद्युत मशीनों के उपयोग के अन्य उद्देश्य भी हो सकते हैं। इस प्रकार, बिजली की खपत अक्सर प्रत्यावर्ती धारा को प्रत्यक्ष धारा में बदलने या औद्योगिक आवृत्ति धारा को उच्च आवृत्ति धारा में बदलने से जुड़ी होती है। इन उद्देश्यों के लिए वे उपयोग करते हैं विद्युत मशीन कन्वर्टर्स.

विद्युत सिग्नलों की शक्ति को बढ़ाने के लिए विद्युत मशीनों का भी उपयोग किया जाता है। ऐसी इलेक्ट्रिक मशीनें कहलाती हैं इलेक्ट्रिक मशीन एम्पलीफायर. विद्युत उपभोक्ताओं के पावर फैक्टर को सुधारने के लिए उपयोग की जाने वाली विद्युत मशीनें कहलाती हैं तुल्यकालिक क्षतिपूर्तिकर्ता. प्रत्यावर्ती धारा वोल्टेज को नियंत्रित करने के लिए उपयोग की जाने वाली विद्युत मशीनें कहलाती हैं प्रेरण नियामक.

स्वचालन उपकरणों में माइक्रोमशीनों का उपयोग बहुत विविध है। यहां इलेक्ट्रिक मशीनों का इस्तेमाल सिर्फ इंजन के तौर पर ही नहीं, बल्कि अन्य चीजों के तौर पर भी किया जाता है tachogenerator(घूर्णन गति को विद्युत संकेत में परिवर्तित करने के लिए), सेल्सिन्स,

घूमने वाले ट्रांसफार्मर (शाफ्ट के घूर्णन के कोण के आनुपातिक विद्युत संकेत प्राप्त करने के लिए), आदि। उपरोक्त उदाहरणों से यह स्पष्ट है कि विद्युत मशीनें अपने उद्देश्यों के लिए कितनी विविध हैं।

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39. लोबज़िन, एस.ए. विद्युत मशीनें: छात्रों के लिए एक पाठ्यपुस्तक। संस्थान प्रो शिक्षा / एस.ए. लोबज़िन। - एम.: आईसी अकादमी, 2012. - 336 पी।
40. माल्ट्ज़, ई.एल. स्टूडियो के लिए इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और इलेक्ट्रिकल मशीनें। विश्वविद्यालय: पाठ्यपुस्तक / ई.एल. माल्ट्ज़। - सेंट पीटर्सबर्ग: कोरोना-वेक, 2013. - 304 पी।
41. माल्ट्ज़, ई.एल. इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और इलेक्ट्रिकल मशीनें: गैर-इलेक्ट्रिकल विशिष्टताओं के छात्रों के लिए एक पाठ्यपुस्तक / ई.एल. माल्ट्स, यू.एन. मुस्तफायेव। - सेंट पीटर्सबर्ग: कोरोना-वेक, 2013. - 304 पी।
42. माल्ट्ज़, ई.एल. स्टूडियो के लिए इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और इलेक्ट्रिकल मशीनें। विश्वविद्यालय: पाठ्यपुस्तक / ई.एल. माल्ट्ज़। - सेंट पीटर्सबर्ग: कोरोना-वेक, 2016। - 304 पी।
43. माल्ट्ज़, ई.एल. इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और इलेक्ट्रिकल मशीनें: पाठ्यपुस्तक / ई.एल. माल्ट्स, यू.एन. मुस्तफायेव। - सेंट पीटर्सबर्ग: कोरोना-वेक, 2013. - 304 पी।
44. मोस्केलेंको, वी.वी. विद्युत मशीनें और ड्राइव: पाठ्यपुस्तक / वी.वी. मोस्केलेंको, एम.एम. काट्ज़मैन। - एम.: एकेडेमिया, 2017. - 24 पी।
45. मोस्केलेंको, वी.वी. विद्युत मशीनें और ड्राइव: पाठ्यपुस्तक / वी.वी. मोस्केलेंको। - एम.: अकादमी, 2018. - 128 पी।
46. ​​​​नाबीयेव, एफ.एम. विद्युत मशीनें / एफ.एम. नबीयेव। - एम.: रेडियो और संचार, 2012. - 292 पी।
47. नबीयेव, एफ.एम. विद्युत मशीनें: छात्रों के लिए एक पाठ्यपुस्तक। विश्वविद्यालय / एफ.एम. नबीयेव। - एम.: रेडियोसॉफ्ट, 2008. - 292 पी।
48. पोलाकोव, ए.ई. इलेक्ट्रिकल मशीनें, इलेक्ट्रिक ड्राइव और सिस्टम। / ए.ई. पोलाकोव, ए.वी. चेस्नोकोव, ई.एम. फिलिमोनोवा। - एम.: फोरम, 2016. - 240 पी।
49. प्रोखोरोव, एस.जी. विद्युत मशीनें: पाठ्यपुस्तक / एस.जी. प्रोखोरोव, आर.ए. खुसनुतदीनोव। - आरएन/डी: फीनिक्स, 2012. - 409 पी।
50. टोकरेव, बी.एफ. विद्युत मशीनें: विश्वविद्यालयों के लिए पाठ्यपुस्तक / बी.एफ. टोकरेव. - एम.: एलायंस, 2015. - 626 पी।
51. हिटरर, एम. प्रत्यागामी तुल्यकालिक विद्युत मशीनें। आंदोलन: पाठ्यपुस्तक / एम. खितेरर, आई. ओविचिनिकोव। - एम.: बिनोम-प्रेस, 2008. - 368 पी।
52. खितेरेर, एम.वाई.ए. प्रत्यागामी गति की तुल्यकालिक इलेक्ट्रिक मशीनें: "इलेक्ट्रोमैकेनिक्स" और "इलेक्ट्रिक ड्राइव और ऑटोमेशन" / एम.वाई.ए. विशिष्टताओं के लिए पाठ्यपुस्तक। हीदरर. - सेंट पीटर्सबर्ग: कोरोना-प्रिंट, 2013. - 368 पी।
53. शुमिलोव, आर.एन. विद्युत मशीनें: पाठ्यपुस्तक / आर.एन. शुमिलोव, यू.आई. टॉल्स्टोवा, ए.एन. बोयारशिनोव। - सेंट पीटर्सबर्ग: लैन, 2016। - 352 पी।