Потери и КПД в асинхронном двигателе. Энергетическая диаграмма. В асинхронном двигателе действуют 3 вида потерь: потери в сердечнике, потери в обмотках, потери механические, которые включают в себя трения в подшипниках и потери об О.С. КПД = 1–(P_M+P_C+P_mex)/P₁ = 0,40,85.

Однофазные АД: Однофазные двигатели находят широкое применение в бытовой технике. Для создания вращающегося магнитного поля обмотка должна быть многофазной и ее должен питать многофазный ток. В однофазном двигателе пространственный сдвиг обмоток получают раздроблением обмоток на 2-е полуфазы, сдвинутые друг относительно друга на 90. Временной сдвиг тока полуфаз обеспечивается включением в одну из фаз реактивного элемента. Имея 3-х фазный АД, его можно включить в однофазную цепь.

Если снабдить двигатель только одной однофазной обмоткой, то переменный ток в ней будет возбуждать в машине, пока ее ротор неподвижен. , переменное магнитное поле, ось которого тоже неподвижна. Это будет индуктировать в обмотке ротора ЭДС, под действием которой в ней возникнут токи. Взаимодействие токов ротора с магнитным полем статора создаст электромагнитные силы f, противоположно направленные в правой и левой половинах ротора. Так, при наличии одной обмотки начальный пусковой момент однофазного ротора равен нулю, т.е. такой двигатель сам с места тронуться не может. Если ротор однофазного двигателя раскрутить в любую сторону при помощи внешней силы, то в дальнейшем этот ротор будет вращаться самостоятельно и может развивать значительный вращающий момент. Амплитудные значения магнитных потоков этих полей Ф_Im Ф_1Im одинаковы и равны половине амплитуды магнитного потока переменного поля машины (Ф_m/2). Ослабление противодействующего момента при вращении ротора вызывается ослаблением обратного поля. Относительно этого поля, вращающегося против направления вращения ротора, скольжение равно S_II = (n1+n)/n₁ = 2-s₁.

Синхронные машины

Синхронные электрические машины характерны тем, что у них в установившемся режиме вращается с угловой скоростью вращающегося магнитного поля, создаваемого токами в фазных обмотках статора, подобно статору асинхронной машины. Это достигается тем, что ротор синхронной машины представляет собой обычно электромагнит или же постоянный магнит с числом пар полюсов, равным числу пар полюсов вращающегося магнитного поля. Они работают в двух режимах: генераторном и двигательном. Устройство: Статор –полый цилиндр, собранный из листов электротехнической стали, на внутренней поверхности которого в осевых пазах размещаются трехфазная обмотка статора. Сама обмотка изолируется от сердечника фазовой изоляцией. Применяют 2 вида обмоток статора:1) петлевая для высоковольтных машин 2) волновая для низковольтных машин. Петлевая обмотка выполняется в виде отдельных катушек и имеет большое количество проводников. Волновая катушка состоит из одних проводов. Вращающаяся часть – ротор, содержит сердечник и обмотку возбуждения. Обмотка возбуждения питается постоянным током через контактное кольцо и щетки. Ротор должен вращаться с частотой вращения поля, следовательно, его синхронная частота вращения равна n = 60f/p. Принцип действия: если в обмотку возбуждения подать постоянный ток, то в магнитной системе возникнет постоянный магнитный поток. Обмотка статора устроена также, как и обмотка Ас. Однако если в АС главным магнитным потоком, индуктирующим ЭДМС в фазных обмотках статора, является вращающееся магнитное поле, то в синхронной машине главным магнитным потоком, индуктирующим ЭДС в фазных обмотках статора, является магнитное поле, создаваемое постоянным током в обмотке вращающегося ротора. Наложение магнитных полей токов в фазных обмотках статора возбуждает в синхронной машине, так же как и в асинхронной, магнитное поле, вращающееся с угловой скоростью .

Основные характеристики генераторного режима: 1) х.х.- зависимость ЭДС от тока возбуждения при неизменной частоте вращения 2) внешняя 3) регулировочная

Крупным недостатком СД является отсутствие пускового момента. Для его запуска применяют следующие способы: 1)частотный 2) асинхронный 3)с помощью добавочного асинхронного двигателя. В первом случае сигнал на двигатель пропускают сначала через статический преобразователь частоты. Во втором, на полюсах ротора размещают пусковую обмотку по типу короткозамкнутой обмотки асинхронного двигателя. В этом случае двигатель запускается как асинхронный и подсинхронный втягивается в синхровик. В третьем случае на валу ротора СД размещают пусковой двигатель небольшой мощности- АС или постоянного тока. Ротор СД раскручивается на холостом ходу на подсинхронной скорости включает СД, питание увелчивается. Характеристики синхронного двигателя:

а) механическая характеристика

б) рабочая характеристика

Машины постоянного тока

Машина постоянного тока по принципу действия есть электрическая машина переменного тока. Свойства машины постоянного тока придает щеточно-комплекторный узел – механический преобразователь, т.е. в генераторном режиме – механический выпрямитель, в двигательном – механический инвертор  по обмотке якоря протекает переменный ток. Устройство: Содержит две основные части: индуктор (неподвижная часть – статор и вращающейся – якоря), дополнительно присутствует щеточно – коллекторный узел. 1) –якорь – цилиндрический пакет из листов электротехнической стали на наружной поверхности которого в осевых пазах размещена обмотка якоря (2) – волновая (низковольтовая) и петлевая, однослойная или двухслойная. Концы обмотки 2 прикреплены к коллектору 6, 3- полюс индуктора, 4 – обмотка возбуждения, питаемая постоянным током, 5 – ярмо индуктора, 6 – коллектор – цилиндр, набранный из медных пластин, изолированных друг от друга. Коллектор вращается вместе с якорем. 7- щетки, они неподвижны и сделаны из графита.

Принцип действия на примере генераторного режима: Генератор преобразует механическую энергию в электрическую. Если якорь привести во вращение, а обмотку возбуждения 4 запитать постоянным током, при этом возникает постоянный магнитный поток Ф возбуждения. Этот поток будет пересекать проводники обмотки якоря. В обмотке якоря будет наводиться переменная ЭДС. Если к щеткам подключить нагрузку, то переменные перемещения якоря преобразуются в постоянные в щелочно -коллекторном узле, и по нагрузке будет протекать постоянный ток. Действующее значение ЭДС обмотки якоря E_Я = k_EФ_Вn, где k_E – конструктивный коэффициент, определяемый параметрами обмоток якоря.

Система возбуждения МПТ: применяют 5 систем возбуждения: 1) независимое – питаем от независимого источника; 2) параллельное – обмотка возбуждения включена параллельно якорю; 3) последовательное; 4) симметричное 5) комбинированное – для улучшения согласования

Реакция якоря и коммутация в машинах постоянного тока: это действие тока магнитного поля якоря на магнитное поле возбуждения. В результате этого действия поле возбуждения ослабляется и искажается. Коммутация – это процессы происходящие в секциях обмотки при переключении их щетками и коллектором с положительного источника питания отрицательный и обратно. При замедленной коммутации происходит искривление щеток на коллекторе и быстро изнашиваются. Для того, чтобы подавить вредное действие якоря и одновременно улучшить коммутацию принимают одни и теже способы: 1) сдвиг щеток 2) размещение между полюсами добавочного полюса. Обмотка добавочных полюсов включается последовательно с обмоткой якоря. Таким образом, что ее поле направлено встречно реакции якоря. 1-осн. полюс, 2-обм. возбуждения, 3-добавочный полюс, 4-его обмотка. 3) размещение в основном полюсе компенсационных обмоток 1-осн.поле, 2-обмотка возбуждения, 3-компенсационнная обмотка 4) Увеличить число свободного зазора

Генераторы постоянного тока

Применяют независимое, параллельное, смешанное и комбинированное возбуждение

Условие самовозбуждения: - якорь должен вращаться; - в магнитной системе должна быть остаточная намагничиваемость или большой магнит (генератор комбинированногоо напряжения); - магнитный поток возбуждения должен совпадать по направлению с остаточным магнитным потоком; -сопротивление в цепи возбуждения должно быть меньше критического. Основные характеристики:

1) регулировочная

2) характеристика х.х.

3) внешняя характеристика

Двигатели постоянного тока

В двигателях применяются параллельное, последовательное и смешанное возбуждения. Как правило двигатели постоянного тока запускаются через пусковой реостат, поскольку RI должен удовлетворяться условию I_П 2,5 I_Н, т.е. этим обеспечивается нормальная работа щеточно-коллекторгого узла.

Основные характеристики:

1) механическая

2) рабочая