Попов В.С., Николаев С.А. Общая электротехника с основами электроники (1972) (1095872), страница 42
Текст из файла (страница 42)
10-23). Замкнув ножи переключателя 2 вниз, включают рубиль- Л, В С пик 1. Двигатель начинает Св Ср вращаться при пониженном С С С в )г 3 раз напряжении (ге С и при уменьшенном в 3 раза токе /,. После пуска Сета а) РДЦ с,0 св0 Сд0 Селга 4. Рис. 10-21. Расположение зажимов обмотки статора. Рис. 10-22. Пазы роторов асинхронных двигателей.
26Г ножи переключателя перекидывают в верхнее положение и двигатель работает при (гх = У„. Такой пуск можно производить только вхолостую, например для привода вентилятора или насоса. Дело в том, что начальный момент вращения при этом способз пуска уменьшается в )~ 3 ~'3 = = 3 раза.
Схема пуска двигателя с фазным ротором показана на рис. 10-24. Подвижные контакты б реостата 1 проводами присоединены к щеткам 3, наложенным на контактные кольца 2 ротора. Убедившись, что сопротивление реостата наибольшее (пуск), включают рубильник 4, и ротор начинает вращаться. Введение сопротивления г, в цепь ротора позволяет уменьшить пусковой ток в роторе, а значит, и в статоре, до желаемой величины. Кроме того, увеличив активное сопротивление до величины г, + гр -х„при пуске получают максимальными Т соз Фв и момент (рис. 10-18), как показано на рис. 10-19 кривой 1.
Следовательно, Рис. 10-24. Схема асинхронного двигателя с кольцами, Ряс. ! 0-23. Пуск двигателя переключением статора со звезды на треугольтгик. по этой схеме возможен пуск полностью нагруженного двигателя. При остановке двигателя введение реостата в цепь ротора не требуется. 10-11. Регулирование частоты вран1ения асинхронного двигателя Регулирование частоты вращения асинхронного" двигателя с помощью реостата в цепи ротор» сопряжено, с большими потерями энергии в реостате, Такое регулирование может осуществляться только в двигателе с кольцами.
Принцип регулирования можно объяснить с помощью рис. 10-25, где изображены двигатель н его энергетическая диаграмма, на которой в виде потока показана поступающая из сети мощность Р,, Вращающееся магнитное поле передает на ротор электромагнитную мощность Р,„= Р, — Р„= Мот„где Є— потери в сгаторе, а от, — синхронная угловая скорость (го, = лп,/ЗО).' Мощ- ность на валу Р, = Р,„— Рр' — — Мго„где Р; — потери в обмотке ротора.
Если в цепь ротора двигателя, работающего при М = сопз1, включить реостат, то мощность на валу Рг = Р,„— (Рр + Рр) = Моте, где Р— мощность потерь в реостате. Теперь ясно, что ота ( ео, и процент снижения скорости равен проценту потерь в рео- ' стате, что очень неэкономично. оа Частота вращения короткозамкнутйх двигателей может регулироваться при изменении частоты 1, или числа пар полюсов р, так как ИЗМЕНЕНИЕ ЧаСтОти 1г РИС, 1%25.
ЭИЕРГЕтИЧЕСКаи ДИаГРаМ- возможно только в специ- ма асиикроииого двигателя, альных установках и применяется относительно редко. Для регулирования скорости изменением числа полюсов выпускаются многоскоростные двигатели (двух-, трех- и четырехскоростные). Обмотки статора таких двигателей обычно состоят из двух равных частей в каждой фазе.
Эти части при помощи переключателя могут переключаться последовательно или параллельно. При этом вследствие перераспределения токов изменяется число полюсов магнитного поля, отчею изменяется частота его вращения пг (3000 — 1 500 и 1 000 — 500 об!мин). Регулирование получается ступенчатое. Двигатели эти применяются для привода некоторых станков, что позволяет упростить коробку скоростей станков. 10-12.
Однофвэный асинхронный двигатель Если у трехфазного асинхронного двигателя, работающего с нагрузкой до 60% номинальной, отключить одну из фаз сети, то он не остановится, несмотря на то, что в его обмотке будет протекать однофазный ток. Однако пуск трехфазного двигателя при обрыве одной фазы, даже вхолостую, невозможен.
Причины этого явления можно объяснить следующим. Вращающийся двигатель при обрыве одной фазы не останавливается, очевидно, потому, что существует маг-' нитный поток, вращающийся в направлении вращения ро- тора с частотой и,. Этот пойгззр ток называется п р я и ы и Фзр. При попытке пустить фзз двзйгатель на однофазном токе ротор не двигается )г,Ф и потому„ что в это время зчз ' существует еще один поток, Рис. )О-зз.
Диаграмма компенса. такой же амплитуды, как цнн оератновращающейся м. д. с. Фзр, но вращающийся с ча- стотой из в обратную сто- рону. Этот поток называется о б р а т н ы м Ф,зре. Тогда ре. зультирующий пусковой момент М = М„р + ( — М ~р) = О. Вращение ротора при однофазном токе в статоре можно объяснить лишь тем, что в этом режиме один из моментов больше другого и результирующий момент М = М,р — М,зр ) О. В этом легко убедиться при рассмотрении диаграммы для цепи ротора (рис.
10-20). Прямой поток создает в роторе, вращающемся с частотой а„э. д. с. Е,„р н ток уз„„'а в результате — вращающий момент М„как в трехфазном двигателе. Прн этом скольжение з'„'р"= (а, — из)/а, = О, так как лз жп,, у Х Обратный поток 'вращается по отношению к ротору с частотой и, + л, = 2п„л т. е.
прн скольжении зщр —— (а, + п,)/и, ж 2. /~~ Частота Е„,р и 7„зр, наведенных обратным потоком в роторе, йримерно равна 27,. При этом сОпротивление ротора хщзр' 2л)з)., Р ш 27 так велико, что ток !з.зр, отстает от э. д. с. ма однор~знопз": на угол зрз =.90'. асинхронного Естественно, что 7„з создает свой по- двигателя.
ток Ф„,р. Он в фазе с ~„зр и почти в про- тивофазе с потоком Ф,г,. Поэтому результирующий обрат-, нйй" поток Фр„ничтожно мал и М = М„р — М,зр = М,р. На рнс. 10-27 показана схема одноф аз ног о, а с и н х р о н н о г о д в и г а т е л я, получившего при- ' Переменный (пульсирующий) магнитный поток, изменяющийся' от Ф= 0 до Ф=Ф„, можно разложить на два потока, вращаннцихся в противоположные стороны с частотой вращения, равной, частоте ° пульсаций переыенного потока.
мененне главным образом прк мощности, менее 0,5 кВт. Ротор 3 двигателя короткозамкмутый, а однофазная обмотка 1 статора, подобная двум фазам трехфазной обмотки, обтекается переменным током 1х. Для пуска двигателя искусственно создается двухфазная 'система токов, для чего имеется вспомогательная обмотка 2, сдвинутая в пространстве относительно рабочей на 90'.
В ней проходит ток 1„ сдвннутый прн помощи конденсатора по фазе относнтельно тока Т 'на 90 . Прн замыкании обоях рубнльников токи обеих обмоток создают вращающееся магнитное поле, взаимодействие которого с ротором обеспечивает вращающнй' момент, отчего ротор приводится во вращение. Затем вспомогательная обмотка может бытьотключенан двигатель работает как однофазный. Однофазный двигатель по сравненню с трехфазным имеет худшие эксплуатацнонные качества, меньшие к. и.
д. н соз гр. I 10-13. Потери и к. п. д. асинхронного двигателя Потери в асинхронном двигателе, показанные на энергетической диаграмме (рнс. 10-25), состоит нз: Р„ — потерь в обмотке статора; Р„, — потерь в стали статора; Р„ — потерь в' обмотке ротора; Р „ — потерь на трение. гр Тогда мощность на входе (первнчная) р,а Рх = У 3 11х1х соз фт. (10-13) йр Мощность на выходе (на валу) дщ Рх = Рх — (Рех+ Ратх+ Реа+ Реет) (10-14) йг н к, и, д. двигателя Ра е Рх — ЕР 15» » > У р Р Р ' ( ) Рнс. 10-28. Рабочее ха- рактернстнкн асннхрон- Наибольшее значение к, и д ного дангатеан.
двигателей наступает прн номинальной нагрузке нлн блнэкой к ней, На рнс. 10-28 показаны рабочие характеристики асинхронного двигателя, которые подобны характеристикам двигателя параллельного возбуждения постоянного тока. Кривые построены в относительных единицах. Прн передаче н распределении электрической энергия в цепях переменного тока имеют место ее потери, обуслов- 265 ленные нагреванием проводов генераторов, трансформаторов и электрических сетей. Мощность этих потерь пропорциональна квадрату тока АР„ = 7аг,р ($ 0-11), величина Р которого 7 = обратно пропорциональна коэфрз Сгсоаф фициенту мощности соз гр установки, Учитывая, что основными потребителями энергии являются асинхронные двигатели, необходимо, чтобы в процессе их эксплуатации соз ~р был по возможности выше.
Это достигается наиболее полной нагрузкой двигателя, недопущением работы его при повышенном напряженип и качественным ремонтом. 10-14. Синхронные машины На современных электрических станциях механическая энергия превращается в электрическую почти исключительно синхронными генераторами. В этих машинах статор устроен подобно статору асинхронной машины (рис. 10-1, 10-7, 10-29), а ротор, приводимый во вращение паровой или водяной турбиной, несет на себе обмотку воз+ )~е Фр буждения, обтекаемую по~г., стоянным током 7е, как у ! ' .1Е Е Г ' ) еа,машин постоянного тока.
Создаваемый этим током ~ ° ° з ~~9) ' ' ) магнитный поток возбуждения Ф, вращается с неиз° З 1н . ° . менной частотой и и навоу дит в трехфазной обмотке статора э. д. с., величина которой определяется, как уже известно, формулой Рнс. 10-29. Схема синхронного ге- нератора. Ее 4)44~гэФейо' Если зажимы обмотки статора замкнуть на сопротивление, то в фазах обмотки создаются три тока 7а, !з, 7с, а и. д. с, этих токов Р„, Рз и Рс, суммируясь, как было выяснено ранее (4 10-2),'образуют результирующую м. д. с. Р.
Эта м. д. с. создает поток статора или якоря Ф„, вращающийся с одной частотой с ротором. По этому признаку машина называется с и н х р о ни о й. Рис. 1О-ЗО. Общий вид ротора турбогенератора. 1500 об/мин, называются ту р боге н е р а тор ам и. Генераторы, которые вращаются гидравлическими турбинами, называются гидрогенераторами, При использовании равнинных рек и водохранилищ гидравлические турбины тихоходны и для получения тока промышленной частоты / = 50 Гц число пар полюсов большое. Так, гидрогенераторы Братской ГЭС по 225000 кВт, 15750 В, сок гр = 0,85 по- 1 / строены на а = 125 об/мин при р = 24. Гидрогенераторы Красноярской ГЗС на / Я~~, 1 500 000 кВт, имеют и = 93,8 об/мин и ~ ~А%1 р =32. На рис. 10-29 показаны статор и ротор явнополюсного генератора. В пазах статора 4 положена двухслойная обмотка, подобная рассмотренной выше (рис. 10-7), Четырехполюсный ротор с обмоткой возбуждения 1 приводится во вращение первичным двигателем (на схеме не показан).
Ток возбуждения подводится к обмотке 1 при помощи контактных колец 3 через щетки 2 от специальной машины постоянного тока— возбудителя. Внешний вид неявнополюсного ротора турбогенератора показан на рнс. 10-30, а на рис. 10-31 поперечный разрез ротора без обмотки. Характеристики: холостого хода генератора Е, = / (/,) при / = сопз1, / = 0 и внешняя (/ = / (/) при /, = сопи(, Рис.
10-31. Ротор турбогенераторабез обмотки и одна секция обмотки иозбукщения. В синхронной машине жестко связаны частота враще-' ния и, частота тока статора / и число пар полюсов р а=/.60/р. При / = 50 Гц и р =1,2,3 частоты вращения ротора л, = 3000, 1 500, 1000 об/мин. Синхронные генераторы, приводимые во вращение паровыми турбинами при и = 3 000, соз ф = сопз1 подобны таким же.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
