A | B | C | D | E | F | G | H | CH | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
A villamos gép fogalma az elektrotechnikában a transzformátort és a forgó villamos gépeket foglalja magába. Az előbbi villamos gép a villamos energiát más paraméterekkel rendelkező villamos energiává alakítja, míg az utóbbiak a villamos energiát mechanikai energiává alakítják (motor) vagy a mechanikai energiát alakítják villamos energiává (generátor).
A villamos gépek osztályozása:
- transzformátor
- forgó villamos gépek
A villamos gépek törvényei
Az alábbi törvények minden villamos gépre igazak és fontos tájékoztatást adnak alapvető működésükről:
1. törvény: A villamos gépek működése két egymáshoz képest relatív nyugalomban lévő villamos vagy mágneses mező kölcsönhatásán alapul.
2. törvény: A villamos gépek működése reverzibilis, azaz az energiaáramlás iránya megfordítható.
3. törvény: A villamos gépek hatásfoka elméletben tetszőlegesen megközelítheti a 100%-ot.
Az első törvény transzformátor esetében természetesen automatikusan teljesül, hiszen a primer és szekunder mágneses mező változása azonos frekvenciával történik, fázistolás azonban természetesen lehet közöttük a transzformátor óraszámától és a terheléstől függően.
A forgó villamos gépek mindig egy állórészből és egy forgórészből állnak, a kettő között légrés helyezkedik el, a forgást pedig csapágyazás teszi lehetővé. Ebben az esetben a forgórész mező és az állórész mező mindig együtt forog, fázistolás természetesen itt is lehetséges és az állandósult nyomaték létrehozásához szükséges is.
Noha a törvények alapján lehetőség van villamos mezők kölcsönhatásán alapuló gépeket is készíteni, a gyakorlatban ezek alkalmazása csak nanoméretekben tűnik gazdaságosnak. Egy adott méretű mágneses mezőben tárolható energia ugyanis 10 000-szer nagyobb, mint az ugyanekkora villamos mezőben tárolható. Emiatt a gyakorlatban alkalmazott villamos gépek működése minden esetben két mágneses mezőn alapul.
Az első törvényt fejezi ki matematikailag villamos forgógépekre az úgynevezett frekvencia-feltétel. Ennek alakja:
ahol:
- ωs az állórész mező szögsebessége az állórészhez képest.
- ωr a forgórész mező szögsebessége az forgórészhez képest.
- ωm a forgórész szögsebessége az állórészhez képest.
Egyenárammal gerjesztett állórész esetében például ωs=0, így ωr=-ωm. A különböző forgógép alaptípusoknál a frekvenciafeltétel más-más módon teljesül.
A reverzibilitás törvénye (2. törvény) transzformátor esetében azt jelenti, hogy a primer és a szekunder oldal felcserélhető, azaz ugyanaz a transzformátor lefelé és felfelé is képes transzformálni a feszültséget attól függően, hogy a nagyobb vagy a kisebb menetszámú oldala felől érkezik az energia. Forgó villamos gépekre e törvény azt jelenti, hogy ugyanaz a gép motorként és generátorként is képes üzemelni. Az üzemállapotot az dönti el, hogy a gépet a villamos oldalról tápláljuk, vagy a tengely oldaláról hajtjuk.
Az elméleti 100%-os hatásfok nagy jelentőségű az alkalmazás szempontjából. A gyakorlatban elérhető hatásfokok is nagy gépek esetében 90% felett vannak, transzformátor esetében nem ritka a 99,5%-ot meghaladó hatásfok sem. Éppen a magas értékek miatt tekinthető egyenértékűnek a mechanikai és a villamos energia, hiszen egymásba alakításuk nagyon alacsony veszteség mellett megtehető. Ugyanakkor a villamos energia szállítása éppen a transzformátor jóvoltából gazdaságos akár hatalmas távolságokra is.
Villamos forgógép alaptípusok
A frekvencia-feltételt három alapvető módon lehet kielégíteni, és ezzel kapjuk a három alap forgógép típust. Ezek a következők:
Egyenáramú gépek
Az állórészen egyenáramú gerjesztőtekercs, vagy állandómágnes helyezkedik el, amely térben és időben állandó mágneses mezőt hoz létre (ωs = 0). A frekvencia-feltétel értelmében ekkor ωr = –ωm, azaz a forgórész mezejét a forgórésszel megegyező sebességgel szembe kell forgatni ahhoz, hogy a forgórész mező és az állórész mező együtt álljon. Ezt biztosítja a forgórészen elhelyezett kommutátor.
Szinkron gépek
A forgórészen egyenáramú gerjesztőtekercsek találhatók, amelyek a forgórészhez rögzített, azzal együtt forgó mágneses mezőt hoznak létre. Ezzel ωr = 0. A frekvencia-feltétel értelmében ekkor ωs = ωm, azaz a gép csak akkor képes működni, ha a forgórész együtt, azaz szinkron módon forog az állórész mezővel.
Aszinkron gépek
Az állórészen és a forgórészen is többfázisú, hornyokban elosztott tekercselés található. A forgórész rövidre zárt. Esetenként a forgórész kalickás forgórész, de ez fizikailag egyenértékű egy sokfázisú rövidre zárt tekercseléssel. A nagyobb teljesítményű 3 fázisú típusoknál a forgórész kapcsai ki vannak vezetve, hogy indítási üzemben a forgórészkörbe kötött ellenállásokkal – például vízindítóval – az indulási áramlökést csökkentse, az indítónyomatékot növelje.
Források
- Magyari István: Villamos gépek 1. alapján készült jegyzet Archiválva 2010. július 5-i dátummal a Wayback Machine-ben PDF
- Világ by Hmika: Villamos Gép
- Villamos Gépek[halott link]
A lap szövege Creative Commons Nevezd meg! – Így add tovább! 3.0 licenc alatt van; egyes esetekben más módon is felhasználható. Részletekért lásd a felhasználási feltételeket.
Analóg multiméterek túlterhelés elleni védelme
Egyenáram
Egyenáram mérése
Egyenirányítós lengőtekercses műszer
Elektromágnes (fizika)
Elektromos feszültség
Elektromos térerősség
Fáziseltolódás
Fázismutató
Fajlagos ellenállás
Feszültséggenerátor
Feszültségváltó
Forgó mágneses tér
Háromfázisú hálózat
Hőelektromosság
Hatásos ellenállás
A lap szövege Creative Commons Nevezd meg! – Így add tovább! 3.0 licenc alatt van; egyes esetekben más módon is felhasználható. Részletekért lásd a felhasználási feltételeket.