(постоянный в переменный или наоборот), частоты тока, числа фаз, напряжений.
Сельсин — электрическая машина для дистанционной передачи информации об угле поворота.
Трансформатор — электрический аппарат[2] переменного тока (электрический преобразователь), преобразующий электрический ток напряжения одного номинала в электрический ток напряжения другого номинала. Существуют статические и поворотные трансформаторы .
Назначения Править
Основное:
Преобразование энергии — основное назначение электрических машин в качестве двигателей или генераторов.
Преобразование величины напряжения — основное назначение трансформаторов.
Не основное:
Усиление мощности электрических сигналов. В этом случае электрическая машина называется электромашинным усилителем.
Преобразование постоянного тока в переменный или постоянный другой величины (см. умформер).
Повышение коэффициента мощности электрических установок. В этом случае электрическая машина называется синхронным компенсатором.[3]
Дистанционная передача информации (сельсин)
Расчет электрической машины Править
Следует отметить что электрической машиной в большинстве случаев является электрический двигатель.
Уточненный расчет рабочих характеристики и использование существующих программ оптимизации позволяют уже на стадии проектирования машины получить весьма совершенную конструкцию. Наиболее распространены следующие методы математического моделирования электрических машин:
- аналитические;
- расчет схем замещения, сформированных с использованием магнитных проводимостей отдельных участков магнитной цепи;
- расчет полей на основе метода конечных элементов.
Аналитические методы основаны на решении уравнений, в которые входят такие величины, как магнитные потоки, напряжения и токи. При исследовании асинхронных машин широкое распространение получил расчет схемы замещения одной фазы. Этот подход обычно применяется при расчете установившихся режимов и реже для расчета переходных процессов. При использовании аналитических методов принимаются допущения:
- плотность тока в проводниках распределена равномерно по их сечению;
- распределение индукции в воздушном зазоре синусоидально;
- нагрев машин не влияет на значения параметров схемы замещения;
- нелинейность магнитных цепей (работа в настоящее время сосредоточена на моделях, которые учитывают эффект насыщения в определении параметров эквивалентной схемы).
Погрешность аналитических расчетов может достигать 15-20% и выше.
Численные методы стали широко применяться в последнее время в связи с быстрым развитием вычислительных машин и компьютерных технологий. Современные компьютерные программы позволяют решать не только двухмерные, но и трехмерные задачи. Обычно численные методы предполагают использование различных по форме расчетных сеток, представляющих область задачи, причем точность модели тем выше, чем больше число узлов сетки. Применяются модели, основанные на методе конечных разностей (МКР), в котором используются ортогональные сетки, и модели, основанные на методе конечных элементов (МКЭ), в котором узлы сетки могут быть распределены более рационально. Преимуществом численных методов является то, что они позволяют не только повысить точность решения полевой задачи, но и учесть такие факторы, как насыщение магнитной цепи машины, вытеснение тока в проводниках и сложность границ сред.
При расчете магнитных полей с учетом нелинейности свойств сред численными методами обычно применяют итерационный метод Ньютона-Рафсона. При этом при использовании метода конечных элементов матрицы коэффициентов имеют ленточную структуру, обеспечивающую снижение числа операций.
Современные программы, основанные на методе конечных элементов, позволяют рассчитывать ЭДС и токи обмоток статора и ротора, учитывать вращение ротора относительно статора, зубчатость сердечников, насыщение стали, наведение вихревых токов в массивных элементах конструкции, сложный характер распределения магнитного поля в зазоре. Кроме того, современные конечно-элементные программы позволяют рассчитывать объемные (трехмерные) конструкции. Точность расчетов по конечно- элементным программам была неоднократно подтверждена экспериментальными исследованиями. Говоря о времени решения, следует заметить следующее. Чем сложнее моделируемая машина, тем больше длительность процесса вычислений. Расчет рабочих режимов асинхронных машин при этом обладает еще и той особенностью, что частота токов, индуктированных в роторе, относительно мала. Если переходные процессы рассчитываются методом численного интегрирования системы дифференциальных уравнений, требующим разбиения всего рассматриваемого временного интервала на достаточно малые шаги, время, затрачиваемое на вычисления, может быть значительным.
Современные методы расчета
