Електричне машине

У електричне машине спадају генератори, електромотори и трансформатори. Принцип рада генератора и електромотора заснива се на обртању проводника у магнетном пољу. То се механичка енергија претвара у електричну или обрнуто.

Електрични генератори су електричне машине (претварачи) у којима се механичка енергија претвара у електричну.

Електрични мотори су ел. машине (претварачи) у којима се електрична енергија претвара у механичку – обрнуто од генератора.

Према врсти електричне струје електричне машине се деле на:

Електричне машине за једносмерну струју и
Електричне машине за наизменичну струју.

Генератори и електромотори једносмерне струје

Конструкција ове две машине потпуно је једнака, тако да једна машина може да ради и као генератор и као електромотор. Састоји се од:

статора – непокретни део и
ротора – обртни део.

Статор је непокретни део машине. Израђује се у облику шупљег ваљка од ливеног гвожђа или челика. Са унутрашње стране утврђени су магнетни полови. На спољњем делу налази се кутија за прикључивање машине.

Ротор је обртни део ел. машине. Састоји се од језгра, вратила, намотаја и колектора. Крајеви вратила се ослањају у лежиштима. Са једне стране вратила налази се вентилатор за хлађење електричне машине. Језгро ротора је ваљкастог облика, састављен од танких лимова који су међусобно изоловани и нанизани на вратило. На површини језгра налазе се уздужни жлебови у које се постављају намотаји ротора. Намотаји ротора се израђују од изоловане бакарне жице (жица изолована лаком). Крајеви намотаја се везују за бакарне ламеле колектора.

Колектор машине израђује се од тврдог бакра у виду ламела које образују прстен постављен на крају вратила. Електрична веза на машинама једносмерне струје се остварује преко угљених четкица (дирки) које клизе преко ламела колектора и на тај начин омогућују одвођење или довођење струје у зависности да ли се ради о генератору или електромотору.

Магнетни полови могу бити стални магнети или електромагнети.

Елекричне машине једносмерне струје (снаге веће од 100W), према начину стварања електромагнетних полова могу бити:

са независним извором напајања – користе посебне ел. изворе за напајање намотаја
са сопственим извором напајања – различите комбинације ел. веза намотаја статора и ротора: редне, паралелне и комбиноване.

Машине једносмерне струје уграђују се у моторна возила, нпр. код већине аутомобила електромотор једносмерне струје је покретач (стартер), а генератор је једносмерне струје (динамо) производи електричну енергију за све потрошаче.

Динамомашина (генератор) је машина једносмерне струје која производи једносмерну струју за потрошаче на моторним возилима.

Снажни мотори једносмерне струје користе се за погон трамваја, тролејбуса и дизалица. Ови мотори су погодни зато што им се при великим оптерећењима број обртаја смањује, а погонска сила повећева. При смањењу оптерећења, број обртаја се повећева, а вучна сила опада, што је врло погодно управо код трамваја, тролејбуса и дизалица.

Кад трамвај полази, или дизалица почиње да диже терет, потребни су мали број обртаја, мала брзина и велика вучна сила да би се савладала инерција мировања. Касније, у току кретања потребан је већи број обртаја, већа брзина, а мања вучна сила.

Генератори и електромотори наизменичне струје

Генератор наизменичне струје састоји се од статора и ротора.

Статор има облик шупљег ваљка, на чијој се унутрашњој страни налазе уздужни жлебови у које су смештени намотаји.

Ротор је по својој конструкцији сличан ротору генератора једносмерне струје , само што се уместо колектора на вратилу налазе два међусобно изолована прстена. Преко њих се намотаји ротора напајају једносмерном струјом, која ствара стално магнетно поље.

За производњу ел. енергије у електранама користи се трофазни генератор наизменичне струје (6 kW или 10 kW).

Сличне конструкције је и електромотор наизменичне струје.

Електромотори наизменичне струје могу бити:

колекторски,
асинхрони и
синхрони.

Најширу примену имају колекторски и асинхрони мотори.

Колекторски електромотор

Добио име по колектору који је његов саставни део. Може да ради и на наизменичну и на једносмерну струју. Добре особине су му што може да постогне велики број обртаја (20000 обртаја у минути), и што подноси краткотрајна оштећења без штетних последица. Примењује се у уређајима и апаратима за домаћинство.

Асинхрони електромотор

Због својих добрих особина има највећу примену. Конструисао га је Никола Тесла. Израђује се за једнофазну и трофазну струју. Бешуман је, али му је мана што не постиже већи број обртаја (до 3000 о/мин). Нема колекторске четкице па је лак за одржавање. Употребљава се у индустрији и домаћинству.

Примена електричних машина

Електричне машине имају примену у индустрији, саобраћају и домаћинству.

Генератори се користе за производњу ел. струје, једносмерне и наизменичне, у електранама, на аутомобилима, бродовима, авионима и др.

Примена електромотора, једносмерних и наизменичних готово је неограничена. Значајна је примена у индустрији за покретање машина, трака и сл. У саобраћају код погонских машина, и у домаћинству (вентилатори, усисивачи, млинови, миксери, бушилице, штедњак, хладњак).