Касаткин А.С., Немцов М.В. Курс электротехники (2005) (1021859), страница 68
Текст из файла (страница 68)
Первые две задачи можно считать разрешенными вполне удовлетворительно, правда, ценой значительного усложнения и удорожания машины, но условия коммутации в современных коллекторных машинах переменного тока в общем неудовлетворительны. ддя уменьшения вихревых токов станина двигателя изготовляется из изолированных друг от друга листов электротехнической стали (см. рис. 8,9, б), Для уменьшения реактивного сопротивления обмотки якоря и„ ее магнитное поле полностью компенсируется, С этой целью на станине двигателя размещается компенсационная обмотка (рис. 13.48) .
Обмот. ка размещается равномерно вдоль окружности статора и соединяется последовательно с обмоткой якоря (ротора) машины и притом так, чтобы ток в ее проводах был противоположен по направлению току в противолежащих проводах обмотки ротора. Для осуществления более полной компенсации магнитного поля тока якоря у большинства современных коллекторных двигателей переменного тока нет явных полюсов Их статор выполнен в виде полого цилиндра из листовой электротехнической стали. В пазах этого цилиндра (рис. 13.48) размещены обмотка возбуждения юа, компенсационная обмотка кк и обмотка дополнительных полюсов (на рисунке не показана) Отметим теперь, что индуктивностью обладает и цепь возбуждения двигателя, но магнитный поток этой цепи необходим для создания вращающего момента, поэтому не может быть компенсирован.
В двигателе последовательного возбуждения индуктивность цепи возбуждения вызывает некоторое ухудшение сов~, В двигателе параллельного возбуждения большая индуктивность обмотки возбуждения вызывает сдвиг фаз почти на 90 между потоком возбужденна и напряжением, а ток якоря этого двигателя по фазе почти совпадает с напряжением. В результате средний вращающий момент, создаваемый взаимодействием потока возбуждения и тока якоря, сдвинутых по фазе относительно друг друга почти на 90', будет мал, так что необходимо применение специальных мер для устранения этого сдвига фаз, и область применения таких двигателей весьма ограниченна, Задача получения удовлетворительной коммутации для коллектор- ного двигателя переменного тока имеет следующие специфические особенности. В коммутируемой секции двигателя постоянного тока наводятся две ЭДС гсм.
й 13 Я) . Реактивная е, представляющая собой Р ЭДС самоинпукции и взаимной индукции коммутируемой секции, и коммутирующая е, индуктирусмая благодаря движению проводни- К' ков секции в магнитном поле дополнительных полюсов. В результате действия второй ЭДС, пропорциональной току якоря, можно компенсировать реактивную ЭДС и добиться идеальной коммутации, при которой е + е = О, или даже создать ускоренную коммутацию при К е ) е . Все это используется в коллекторных двигателях: они снаб- К жаются дополнительными полюсами, как и машины постоянного тока, Но в коммутируемой секции двигателя переменного тока инпуктируется еще третья (трансформаторная) ЭДС е из-за периодических изменений главного магнитного потока машины, пронизывающего коммутируемые витки По отношению к переменному потоку комму.
тируемая секпия, закороченная щеткой, является как бы замкнутой втори шой обмоткой трансформатора грис. !3.49). Эту ЭДС можно записать так же, как ЭДС трансформатора: е = — и 41Ф(ганг, где и — число витков секции обмотки ротора. с Рис. 13.49 Рис 13.48 Рис 13 50 415 Электродвижущая сила е отстает по фазе от индуктирующего ее т потока, а следовательно, и от тока возбуждения на четверть периода, не зависит от частоты вращения ротора и остается неизменной даже при неподвижном роторе.
Идеальные условия коммутации у двигателя переменного тока те же, что и у двигателя постоянного тока, а именно: алгебраическая сумма ЭДС в коммутируемой секции должна оавняться нулю Для выполнения этого условия конструктор располагает лишь коммутирующей ЭДС е, нндуктируемой полем дополнительных полюсов, но ЭДС е пропорциональна частоте вращения ротора и равна нулю при пуске двигателя в ход. Следовательно, при помощи потока дополнительных полюсов можно осуществить условия идеальной коммутации только при одной определенной частоте вращения, Это едва ли не самое слабое ме. сто коллекторных двигателей переменного тока, Если же наличие неком. пенсированной трансформаторной ЭДС е неизбежно в коммутируе.
мых витках, то приходится лишь принять меры, чтобы, с одной стороны, по возможности уменьшить е и, с другой стороны, ограничи~ь ток т короткого замыкания, создаваемый ЭДС в коммутируемой секции. Действующее значение трансформаторной ЭДС 1см. (8.4в) ! Е = 4,44Уи сФю, поэтому, чтобы ослабить ее, конструктор уменьшает число витков в каждой секции обмотки ротора и, чтобы сохранить общее число витков обмотки ротора, увеличивает соответственно число секций, а следовательно, и число коллекторных пластин.
Таким образом, характерным внешним признаком коллекторного двигателя переменного тока становится относительно больпюй коллектор. Далее конструктор может уменьшить поток Ф каждого полюса двигателя, соответственно увеличив число полюсов, чтобы сохранить неизменным вращающий момент. Радикальным средством уменьшения е является снижение частоты т переменного тока, Вместе с тем при снижении частоты уменьшается и реактивное сопротивление двигателя. Это средство можно применить, конечно, только в обособленных сетях переменного тока.
Практически пониженная частота (50/3 Гц) применяется иногда для электрической тяги на переменном токе. Ток короткого замыкания, возникающий в коммутируемой секции, можно ограничить, если ввести дополнительные резисторы в эту секцию (рис. 13.50). Так как рабочий ток ротора также проходит через эти резисторы, то их сопротивление не должно быть слишком большим.
Последнее необходимо для ограничения мощности потерь на нагреванне. Такой же эффект может дать применение угольных щеток, обладающих повышенным сопротивлением. 416 ГЛАВА ЧЕТЬ7РНАДЦА ТАЯ АСИНХРОННЫЕ МАШИНЫ 14.1, ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Из числа различных видов современных электрических машин самой распространенной в наши дни является асинхронная бесколлекторная машина, применяемая обычно в качестве двигателя. Асинхронная машина — это машина, в которой при работе возбуждается вращающееся магнитное поле, но ротор вра1пается асинхронно, т. е.
с угловой скоростью, отличной от угловой скорости поля, Она бьша изобретена М. О. Доливо-Добровольским в 1888 г., но до настоящего времени со. хранила в основном «у простую форл1у, которую ей придал талантливый русский изобретатель. Причины исключительно широкого распространения асинхронного двигателя (а вместе с ним и трехфазной системы)— его простота и дешевизна. Можно сказать, что в основном асинхронная машина состоит из трех неподвижных катушек (точнее, обмоток), размещенных на общем сердечнике, н помещенной между ними четвертой, вращающейся катушки В машине отсутствуют какие-либо легко поврежцающиеся или быстро нзнашива1ашиеся электрические части (например, коллектор).
Асинхронные машины малой мощности часто выполняются однофазными для устройств, питающихся от двухпроводной сети. Такие машины находят широкое применение в бытовой технике. Общий недостаток асинхронных машин — это относительная слож. ность и неэкономичность регулирования их режимов работы. 142. УСТРОЙСТВО ТРЕХФАЗНОЙ АСИНХРОННОЙ МАШИНЫ Трехфаэная асинхронная машина состоит из двух главных чзстей: неподвижного статора и вращающегося ротора, А. Конструкция статора, Статор асинхронной машины представляет собой полый цилиндр, собранный иэ пластин электротехнической стали, изолировзнных друг от цруга слоем лака (рис. 14.1, а). В пазах на внутренней стороне статора размещаются три фазные обмотки, Каждая фазная обмотка сопержит одну или несколько катушечных групп, соединенных последовательно и расположенных вдоль окружности статора на равном расстоянии лруг от друга, На рис.
14.1, б показано расположение в пазах статорз одной фазной обмотки, состоящей из двух катушечных групп, Здесь А — начало, а Х вЂ” конец фазной обмотки. фаэные обмотки соединя1отся межлу собой звездой или треугольником и подключа1ется к трсхфазной сети, Токи в фазных обмот.
ках возбуждают в машине вращающееся магнитное поле статора с числом пар полюсов л, равным числу катушечных групп в одной фазной обмотке. Это достигается взаимным расположением фаэных обма~ 417 ° ° ИИИИ Рис. !и ! с,! Рис. !4 2 4!а моток, при котором их катушечные группы сдвинуты по окружности статора относительно катушечных групп соседней фазной обмотки на о угол 120 /р, В частности, для обмотки четырехполюсной машины !р=2) этот угол равен б0' !рис. 14.1, б). Зля укладки многовитковой катушечной группы в пазах статора ее разделяют на и последовательно соеютненных секций по и витков с в каждой секции, Возможны секции с одинаковым и неодинаковым шагом намотки у.
В первом случае стороны каждой секции сдвинуты по окружности статора на угол 180*!!р, что соответствует одному полюсному делению у = т, т. е длине окружности статора, приходяшейся на один полюс (рис. 14.1, в). Во втором случае секции катушечной группы вложены друг в друга !рнс. 14.1, б), т. е, их шаг намотки г < <у< т. Распределение фазных облюток по нескольким лазам не только улучпвет использование цилиндрической конструкции статора, но и обусцовливасз необходимое распределение магнитного поля в воздупюом зазоре между статором и ротором.
Сердечник статора изготонлястся с открытыми (рис. 14.2, а) или полуоткрытыми (рис. 14.2, б) пазами. Применение полуоткрытых пазов уме»»ьцаст магнитное сопротивление и, следовательно, намагничивающий ток. При открытых пазах упро»цается укладка секций и повышается надежность их изоляции Б Конструкция ротора. Лсинхро»»»»ь»с машины в основном различаются устройством ротора Ротор асинхронной машины представляет собой цилиндрический сердечник 1р»»с.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
