ماشین الکتریکی یک نام کلی برای دستگاهی است که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی یا برعکس تبدیل می‌کند و در این مقاله آموزش برق در کالنجی به اصطلاح ماشین الکتریکی میپردازیم و تحلیل و بررسی رو این مورد خواهیم داشت تا هر گاه عبارت ماشین الکتریکی به گوش تان خورد ذهنیت دقیقی از این مورد داشته باشید.

ماشین الکتریکی چیست؟

ماشین الکتریکی سطح ولتاژ جریان متناوب را به سطح دیگری از ولتاژ تغییر می‌دهد. فرايند تبديل انرژي مكانيكي به الكتريكي و بالعكس «تبديل انرژي الكترومكانيكي» ناميده مي شود.

ماشين هاي الكتريكي رابطي بين سيستم الكتريكي و سيستم مكانيكي محسوب مي شوند كه اين ارتباط در ماشين هاي الكتريكي بر مبناي «ميدان الكترومغناطيسي» صورت مي گيرد.

ماشين هاي الكتريكي در زندگي روزمره امروزي حضور فراواني دارند. موتورهاي الكتريكي در لوازم  خانگي مانند يخچال، جاروبرقي، همزن، پنكه، تهويه مطبوع و در بسياري از وسايل الكتريكي مشابه ديگر حضور دارند و در راه اندازي آن ها نقش مؤثر دارند. در مراكز صنعتي و كارخانجات، عامل حركت بيش تر ابزارها موتورهاي الكتريكي هستند. ژنراتورهاي الكتريكي نیز با تبديل انرژي مكانيكي به انرژي الكتريكي نقش اصلي را در تأمين برق مورد نياز مصر فكننده هاي الكتريكي ايفا مي كنند.

ژنراتورها انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. موتورها الکتریکی، انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کنند. ترانسفورماتورها سطح ولتاژ جریان متناوب را تغییر می‌دهند.

طبقه بندي ماشین های الکتریکی به چه صورت است؟

ماشين هاي الكتريكي از دو ديدگاه «نوع تبديل انرژی» و «نوع جريان الكتريكي» طبقه بندي مي شوند. از ديدگاه انرژي، اگر ماشين الكتريكي انرژي الكتريكي را به انرژي مكانيكي تبديل كند «موتور الكتريكي» و اگر اين ماشين الكتريكي،  انرژي مكانيكي را به انرژي الكتريكي تبديل كند«ژنراتور الکتریکی» ناميده مي شود.

ماشین های الکتریکی به دو طریق دسته بندی می شوند:

۱- از نظر نوع جریان الکتریکی:

الف- ماشین های الکتریکی جریان مستقیم (DC)

ب- ماشین های الکتریکی جریان متناوب   (AC)

۲- از نظر نوع تبدیل انرژی:

الف- مولدهای الکتریکی که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند..

ب- موتورهای الکتریکی که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند

به طور کلی ماشین های الکتریکی جزء وسایل تبدیل انرژی غیر خطی هستند یعنی هر تغییر در ورودی همیشه به یک نسبت در خروجی ظاهر نمی شود.

در ماشين هاي الكتريكي فرايند تبديل انرژي برگشت پذير است. بدين معني كه با رعايت يك سري ملاحظات عملي، هر ماشين الكتريكي مي تواند به عنوان يك موتور الكتريكي، انرژي الكتريكي را به مكانيكي و يا به عنوان يك ژنراتور، انرژي مكانيكي را به الكتريكي تبديل كند و مورد استفاده قرار گيرد.

تقسیم بندی کامل ماشین های الکتریکی

1- ژنراتور های الکتریکی

ژنراتور دستگاهی است که انرژی مکانیکی به دست آمده از منبع بیرونی را به انرژی الکتریکی به عنوان خروجی تبدیل می کند. در واقع ژنراتور انرژی الکتریکی تولید نمی کند؛ بلکه با استفاده از انرژی مکانیکی عرضه شده و با ایجاد حرکت و تولید بار الکتریکی در سیم پیچ ها در مدار الکتریکی، برق را به عنوان خروجی سیستم تولید می کند. این جریان، شارژ الکتریکی جریان الکتریکی عرضه شده توسط ژنراتور است. مکانیسم ژنراتور را می توان با درک کار پمپ آب فهمید که باعث جریان آب می شود اما واقعا آبی ایجاد نمی کند و فقط آب جریان می یابد.

منبع انرژی مکانیکی (محرک اصلی) ممکن است یک موتور بخار بالا و پایین رونده (reciprocating) یا یک توربین باشد، یا آبی که از میان یک توربین یا چرخ آبی می‌گذرد، یا یک موتور درون‌سوز، یا یک توربین بادی، یک هندل دستی، یا هوای فشرده یا هر منبع دیگری از انرژی مکانیکی.

هر ژنراتور شامل دو بخش اصلی است که هر کدام دارای دو اصطلاح هستند – یکی اصطلاح مکانیکی و دیگری الکتریکی – از نظر مکانیکی، روتور قسمت چرخان ماشین الکتریکی است و استاتور قسمت ایستا. در اصطلاح الکتریکی آرمیچر قسمتی از ماشین است که نیرو در آن تولید می‌شود. میدان قسمتی از ماشین خواهد بود که میدان مغناطیسی در آن به وجود می‌آید. آرمیچر ممکن است در روتور یا استاتور باشد. میدان مغناطیسی ممکن ست توسط آهن‌ربای الکتریکی یا آهن‌ربای دائمی ایجاد شود که بر روی روتور یا استاتور سوار شده‌اند. ژنراتورها را به دو دستهٔ اصلی تقسیم می‌کنند: ژنراتورهای AC و ژنراتورهای DC.

رتورها نيز از نظر ساختمان دو دسته اند:

• ماشين هاي قطب صاف
• ماشين هاي قطب برجسته.

این دستگاه ها به طور قرار دادی بر اساس توان برق برحسب کیلووات آمپر (KVA) و یا کیلو وات (KW) تقسیم بندی می شوند. در واقع هم موتور باید توان تولید این نیرو را (که بر حسب اسب بخار نیز عنوان می شود) داشته باشد و هم ژنراتور باید بتواند با نیروی محرک هایی که موتور تولید می کند این خروجی را بدهد.

2- موتور های الکتریکی

یک موتور الکتریکی انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند. بیشتر موتورهای الکتریکی از راه تقابل میدان‌های مغناطیسی و هادی‌های حامل جریان برای تولید نیروی گرداننده استفاده می‌کنند. موتورها و ژنراتورها شباهت‌های زیادی دارند و بسیاری از گونه‌های موتورهای الکتریکی را می‌توان به عنوان ژنراتور هم به کار برد، یا برعکس. موتورهای الکتریکی نیز به دو دستهٔ اصلی جریان متناوب (AC) و جریان مستقیم (DC) تقسیم می‌شوند.

3- ترانسفورماتور ها

ترانسفورماتور یک دستگاه ایستا است که جریان متناوب را در فرکانسی ثابت، از یک سطح ولتاژ به سطح ولتاژی دیگر (بیشتر یا کمتر یا گاهی هم سطح) تبدیل می‌کند. ترانسفورماتور انرژی الکتریکی را با استفاده از کوپل مغناطیسی از یک مدار به مداری دیگر انتقال می‌دهد. یک جریان متغیر الکتریکی در سیم‌پیچ اولیه یک شار مغناطیسی متغیر نسبت به زمان را در هستهٔ ترانسفورماتور ایجاد می‌کند که موجب ایجاد میدان مغناطیسی در سیم‌پیچ ثانویه خواهد شد. این میدان مغناطیسی متغیر یک نیروی محرک الکتریکی یا ولتاژ را در سیم‌پیچ ثانویه القا خواهد کرد. به این پدیده القای متقابل گفته می‌شود.