Касаткин А.С., Немцов М.В. Курс электротехники (2005) (1021859), страница 78
Текст из файла (страница 78)
Обмотки статора и ротора во всех трех фазах соединены между собой последовательно, а на выводы обмотки ротора подано напряжение ((„„ питающей сети, Сопоставив зту схему индукционного регулятора со схемой трехфазного автотрансформатора, легко убедиться в их принципиальной тождественности Обмотка ротора служит первичной обмоткой автотрансформатора, а три свободных вывода обмотки статора являются вторичными выходными выводами устройства. 1(о в автотрансформаторе отношение первичного и вторичного напряжений постоянно и определяется отношением чисел витков обмоток, а в индукционном регуляторе опюсцение напряжений с! !(/ завивх вых сит также от опюсительного пространственного положения обмоток статора и ротора, Если оси этих обмоток совпадают, то совпадают по фазе и индуктируемые в них ЭДС.
Если же вращающееся магнитное поле пересекает обмотку статора не одновременно с обмоткой заторможенного ротора, то пространственный сдвиг между осями обмоток В обусловит пропорциональный сдвиг фаз а (см. й !4.6) между ЭДС статора и ротора, а следовательно, и между напряжениями на обмот. ках статора !/ и ротора У . ст р Фазное напряжение на вторичной стороне индукционного регулятора равно сумме напряжения статора и ротора: и,=и и р с|' Ротор заторможен, но посредством червячной передачи его можно поворачивать и таким образом изменять угол сдвига фаз между !/ р и !/ в пределах от О до Збб' (рис, !4,40), Это дает возможность ст изменЯть втоРичное напРЯжение в пРеделах от !/з = !/ + (/ до Сгэ = р ст =и и. р ст' Фазное напряжение ротора равно фазному напряжению сети У = (/, а обмотка статора индукционного регулятора обычно имеет число витков, равное числу витков фаэной обмотки ротора, поэтому с/ ст = !/ = !/ .
Следовательно, пределы регулирования вторичного напря- Ф' женил индукционного ре~улятора, т, е, напряжения между выводами обмотки статора !/ = х/3 !/з, составляют от О до 2!/ =2!/ — двой- вых вх л ного значения линейного напряжения сети. !1Ри значительных мощностях очень ценно, что регулирование в таких широких пределах осуществляется без замыкания или размыкания контактов Это существенно увеличиваег надежность устройства, Взаимодействие токов ротора с магнитным полем может создавать в индукционном регуляторе значительный вращающий момент, что связано с усложнением поворотного устройства (обычно это самотор. ~~г г Рвс.
!4 39 34 4О мозящая червячная передача) и затрудняет управление положением ротора. Чтобы разгрузить установку от этого нежелательного электромагнитного момента, регуляторы большой мощности изготовляются в виде двух соединенных общим валом асинхронных машин, причем электромагнитные моменты, воздействующие на их роторы, имеют противоположные направления и полностью взаимно компенсируются. Обмотки роторов двух машин в таком регуляторе соединяются параллельно, а обмотки статора — последовательно, По сравнению с трансформатором КПД индукционного регулятора значительно ниже из-за наличия воздуцпюго зазора в магчитной цепи. По сравнению с двигателем в индукционном регуляторе кроме потерь в сердечнике статора имеют место значительные потери в сердечнике ротора.
Условия охлаждения в регулятора существенно хуже, чем в двигателе, нз-за отсутствия вращения, Для улучшения теплоотдачн индукционных регуляторов средней и большой мощности применяют масляное охлажцение, То обстоятельство, что посредством поворота заторможенного ротора можно плавно изменять фазу ЭДС, индуктируемых в обмотках ротора, используется в фазорегулягорпх. Трехфазная обмотка статора такого фазорегулятора (у на рис 14.41) включается в сеть, а обмотка заторможенного ротора служит вторичной обмоткой поворотного трзнсформатора, Действующее значение ЭДС, индуктируемых в обмотках ротора, не зависит от положения ротора, так как вращающееся магнитное поле машины, возбуждаемое токами обмоток статора, постоянно по значению.
По сдвиг фаз между ЭДС в обмотках статора н ротора зависит от положения ротора, и, поворачивая последний, можно изменять этот сдвиг в пределах 0 — 360' Фазорегуляторы применяются при проверке счетчиков энергии и ваттметров переменного тока (рис, 14.41), для управления работой выпрямителей с тиристорами и т. д. 14 20. АсинхРОнныЙ тАхогенеРАТОР Асинхронный тахогенератор применяется в устройствах автоматики, телемеханики и электроприводе как датчик угловой скорости вращения вала какого-либо механизма Одна из схем однофазного асинхронного тахогенератора с полым ротором приведена на рис )4.47.
Если ротор тахогенераторз неподвижен (го = О), то переменный магнитный поток Ф, возбуждаемый р 1' током в катушке и, подключенной к сети, индуктирует в стенках нож полого ротора как в короткоззмкнутой вторичной обмотке трансформатора переменные токи 1 . Эти токи создают переменный магнит- тр' ный поток Ф, но в измерительной катушке и, ось которой распо- 1' яз' о ложена под углом 90 к оси катушки возбуждения ю„,, ЭДС не индукгируется. Если ротор тахогенератора вращается с угловой скоростью ьзр, то в стенках ./ а полого ротора, пересекающих магнитные линии потока возбуждения Ф, будут ин- у у 3 ,уф '~;. дуктироваться кроме переменных токов Нр еше и пеРеменные токи 1 р, обУсловленные вращением рогора.
Создаваемый Рис 14 42 псРеменными токами 1„р пеРеменный магнитный поток Ф будет направлен вдоль оси измерительной кщушки и будет индуктиров;пь в ней переменную ЭЛС, амнлитузге которой про. порпиональна угловон скорости врзшс~ия ротора. Ьлагодарл простоте и надежности зсинхронных тахогелераторов они широко применяются в системз . рсгулировзния и упранлен11я. Гялвл пятнлдцлтля СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ 15,1.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ у синхронных злектрическпх манан ротор в установившемся режиме вращается с угловой скоростью вршпзюшегося мзгнитного поля, создаваемого токами в фззньг обмотках стзторз, подобного стщору аса1хронной машины. Это пост шзстся тем, что ротор синхронной мзшины предстзвляет собой обычно злсктром гнит или реже ш сзолнный магнит с числом пар поляков, рзвным числу пзр полюсов вр;шиящегося мзпппного полн Вюимонсйс1вис ш7люсов вршпзюшегося мш.
и' 457 нитного ноля н ши<юсан ран<рз обсснсчннаст постоянную частоту врз. щения цослсднсго нсианснм < аг мамсн<з нз вы!у. Это свойство синхрош<ых машин цозволнс! нрнм<нл<ь нх в качестве дви<ателсй для привода мсханизмон с н<нца<ннюн ч:<симой врюцения. Рзснростра. нснность синхронных <ни<гата!!он нс столь широка, кзк асинхронных, но в рятгс случаев, нзнрнмср н мс<а<<лургии дпя главных приводов нелрарьвной прокатки, онн цсобхолимы. Единичная мощность син.
хронного двигатсля в цриш<дзх б льнюй мощности достигзет. не. скольких десятков ме<звщт Основной ош<астыо нрнмснения синхронных машин лвляетсн их работа в качсствс нромьшшснных <сцсрзтор<е лпя выработки злскт. рической энергии ла элсктросташ<нях Единичная мощнос~ь соврсмсш<ых электрогенераторов достигает 1500 МВ А, 16,2. УСТРОЙСТВО СИНХРОННОЙ МАШИНЫ Основными частями сннхроннон мзлины явннался статор и ротор, причем статор нс отличастся ог ст;пора зсинхронной машины (см. рис.
14.!). Ссрдсчник стзтора собран из изолированных друг от друга пластин электротсхличсской стали и укрснлсн внутри массивного кор. луса. В пазах с внутренней стороны стз<ора размещена в большинство случаев трехфазная обмотка Ротор синхронной машины лрсдставляет собой электромагнит явнолопюсный (рис. 15.1, гдс ) - а<лаосы; 2 — полюсные катушки; 3 — сердечник ротора; 4 кошзгюныс кольца) или неявнолалюсный (рис. 15.2, где ! — серлс шик разора; 2 — нззы с обмоткой; 3— контактные кольцз) . Гак в обмо гку разора <юстуизет через контактные кольца и щетки от влсшнс<о источника настоянного тока — возбудителя.
Дпя получсния синусондзльнон Э/!С в проводах фазных обмоток статора необходимо, чтобы ни<<унция в воздушном зазорс, создавас- Рис. !5.! Рис. !5 2 мая магнитным нолем тока ротора, распределялась на синусоидзльному закону вдоль окружности ротора, В явноналюсной машине это дости. гается увеличением ширины воздушного зазора от середины полюса к краям. В быстроходных машинах с неявными полюсами используется соответствугащее распределение обмоттси возбуждения вдоль окружности ротора. У многополюсной синхронной маншны ротор имеет р в полгосов, з токи в обмотке статора образуют тоже р нзр полюсов вращающегося магнитного поля (как у асинхронной машины, см.
Рис. 14.10). Ротор должн вращаться с частотой вращения поля, следовательно, его синхронная частота вращения и = 60ДР. (15.1) При стандартной промынпснной чзсготс 50 Гп максималлнзи часто. та вращения, соответстну1ащая двухполюсной (р = 1) машине, будет 3000 аб/мин. Это частота вращения современного гурбаагрсгага, со. стоящего из первичного двигателя — паровой турбины и неявнанолюснага синхронного генератора (турбогенсрзтора) У гидроагрсгага гидравлическая турбннз вращается относительна медленно. Это вынуждает изготовлять гидрогснерзтары мнагополюсными, с явными полюсами и в большинстве случаев — с вертикальным взлом, Частота вращения роторов этих генераторов — от 60 до нескольких сотен оборотов в минуту, чему соатветствуег несколько цесяткав лар полюс,ю Вследствие относительна малых частот врщце. ния генераторы к гнлрзвлическим турбинам имеют знзчигельна боль.
шую массу на единицу мощности — свыц1С 8 кг!(кВ Л), чем гснерз. торы к паровым турбннам — менее 2,5 к1.,'(кВ Л] Ограничимся в цзльнейшем анализом нслинангэлюсных машин. 1Б,З, РЕЖИМЫ РАБОТЫ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ Л1абзя синхронная мзггинз люжст работать в рсжимзх генератора и лвигателл. Режим работы синхронной машины онредслиегсл взаимо. цействием мзгнитнь1х пален, соэдавзслгых гаками в обмотках стзторз и раторз, Рассмогрим режимы работы цвухаоэносщгй мзшинь1. Наложение мз1нигных ланей токов в фазных обмотках стгиарз возбуждает в синхроннаи мз1шн1е, так жс кзк и в зсинхраннай (см. рис, 14.9), магни1нае пале отпора, вращающееся с угловой скоростью гс, Прнближннас распределение мапщгных линий нрзщшшнсгася мзп1ипнна наля стзторз в магниганроволс синхронной машины н режимах геаерзтарз и лвиптеля наказ ша соатветс~всш1а нз рис.
153, а н б нирнха. вой линией. Распределение линий враниюнэе~ася чшнвпнага наля спгарз нокзэывзег, чта приближенно с~о можно нрслставигь в виде вращающейся с угловой скоростью аэ нары лал1ос~ в 5 н М, рзсаала. женных на сэ агоре. Лналогичньви образом магнитное иоле, создаваемое током в обмотке вращающегося ротора, также можно приближенно представить в виде вращающейся пары полюсов, расположенных на роторе, Если пренебречь всеми видами потерь энергии в синхрощюй машине, то при отсутствии момента на валу ось полюсов ротора будет совпадать с осью полюсов статора. Для того чтобы заставить синхронную машину, включенную в сеть, работать в режиме генератора, отдавая энергию, необходимо увеличить механический момент, приложенный первичным двигателем к валу машиньь Тогда под действием возросшего вращающего момента ось магнитных полюсов ротора повернется на некоторый угол т относительно оси полюсов статора в направлении вращения (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
