С.Г. Калашников - Электричество (1115533), страница 59
Текст из файла (страница 59)
Электродинамические силы, работаюгцая в качестве действующие на якорь генератора (а) и Генератора (а) и в качестве двигателя (б) постоянного тока двигателя (б). В случае генератора направление тока индукции в якоре определяется законом Ленца Я 91): у северного полюса ток направлен от чертежа к читателю, а у южного полюса — от читателя за чертеж.
На проволоки якоря действуют электродинамические силы, которые пропорциональны току якоря. Они стремятся вызвать вращение якоря по часовой стрелке, т.е. в сторону, противоположную вращению генератора. Для поддержания вращения якоря необходимо действие внешних сил, равных по модулю и противоположных по нэлравлению, которые создаются двигателем, вращающим генератор. Поэтому двигатель непрерывно производит механическую работу против электродинамических сил, которая тем больше, чем сильнее ток, отбираемый от генератора, и мы имеем, следовательно, превращение механической работы двигателя в электрическую энергию. При работе машины в качестве электродвигателя внешнего двигателя нет и на обмотку якоря действуют только электродинамические силы, под действием которых якорь приходит во вращение.
В этом случае работу совершают электродинамические силы, и мы имеем превращение электрической энергии источника, питающего двигатель, в механическую работу. Из рис. 204 видно, что при одинаковом направлении вращения ге- 283 б 12б синхРОнные двиГАтели нератора и электродвигателя направления токов в якоре противоположны. При вращении якоря двигателя его обмотка пересекает линии индукции магнитного поля, и поэтому в ней возникает ЭДС индукции 1.
Эта ЭДС, как разъяснялось выше, стремится создать ток, противоположный току якоря, и поэтому она получила название про1пивоэлекгпроднижущей силы. Сила тока в якоре зависит как от напряжения У на якоре, так и от противоэлектродвижущей силы (закон Ома для участка цепи с ЭДС): У вЂ” Ф' г„= г где ㄠ— сопротивление якоря. Противоэлектродвижущая сила уменьшает ток якоря. При работе двигателя без нагрузки (холостой ход) скорость вращения якоря велика и противозлектродвижущая сила лишь немного меньше напряжения У.
Поэтому ток холостого хода мал. При увеличении нагрузки скорость якоря уменыпавтся и противоэлектродвижущая сила падает. В соответствии с этим ток, потребляемый двигателем, увеличивается, и тем больше, чем сильнее нагрузка. Это обстоятельство приходится учитывать при пуске двигателя. В момент пуска якорь не вращается вовсе и противоэлектродвижущая сила равна нулю.
Поэтому в первые моменты после пуска ток якоря может оказаться настолько большим, что вызовет порчу обмотки и пластин коллектора. Для устранения этого явления при пуске мощных двигателей всегда употребляют так называемые пусковые реостаты, которые включают последовательно с двигателем и выводят постепенно, по мере роста числа оборотов двигателя. й 126. Синхронные двигатели Генераторы переменного тока могут быть использованы и в качестве электродвигателей, те.
они, так же как и машины постоянного тока, обладают обратимостью Для разъяснения способа действия таких двигателей обратимся к рис. 205, на котором показана часть машины с внешними полюсами Ке электромагниты Я, 1э', Я, ... питаются, как в генераторе, от внешнего источника Гюстоянного тока, например от вспомогательного генератора, насаженного на общую ось машины, а ротор присоединяется к сети переменного тока. Пусть один из полюсов ротора находится в положении 1 и ток в обмотке ротора создает на этом полюсе южное намагничивание. Полюс ротора будет отталкиваться от южного полюса Я и притягиваться к северному полюсу Ф, и ротор начнет поворачиваться по часовой ст1ишке Допустим теперь, что в положении 284 техническое испОльзОЕАние мАГнитнОГО пОтОкА Гл хп ротора е (рис.
205) сила тока обращается в нуль, а в более позднем положении Я ток в обмотке ротора изменяет направление. Тогда рассматриваемый полюс ротора в положении 3 перемагнитится и будет уже отталкиваться от северного полюса 1е" и притягиваться к южному полюсу Я. Поэтому ротор будет продолжать вращаться по часовой стрелке до тех пор, пока в его обмотке существует переменный ток. Из сказанного ясно, что вращение ротора будет происходить только при строго определенной скорости вращения. Эта скорость должна быть такой, чтобы время, необходимое для прохождения каждым полюсом ротора расстояния между двумя соседними одноименными полюсами статора, точно равнялось ! 2 3 Рис 20о Принцип синхронного двигателя переменного тока периоду переменного тока.
Или, как принято говорить, ротор должен вращаться синхронно с изменением переменного тока. Поэтому и двигатели такого типа получили название синхронных двигателей. Синхронные двигатели обладают тем неудобством, что они не запускаются сами; для их пуска необходимо раскрутить ротор до синхронной скорости с помощью постороннего двигателя или какого-нибудь иного приема. Точно так же, если вследствие значительной перегрузки скорость ротора уменьшится (двигатель выйдет из синхронизма), то двигатель остановится. Тем не менее синхронные двигатели находят себе применение, в особенности в тех случаях, когда необходимо иметь строго постоянное число оборотов. Наряду с синхронными двигателями имеются и другие типы электродвигателей переменного тока. Однако широкое внедрение в технику двигателей переменного тока сделалось возможным лишь после того, как М.О.
Доливо-Добровольским были разработаны так называемые системы многофазных токов, к рассмотрению которых мы и обратимся. й 127. Двухфазный ток Рассмотрим генератор (рис. 20б), подобный обычному генератору переменного тока, но содержащий две независимые обмотки: одну состоящую из катушек 1 и 3, и другую — из катушек 28о двухФАзный ток 1 127 М и 4, повернутую относительно первой на угол и/2. При вращении ротора в каждой из обмоток будет наводиться переменная ЭДС, но максимум ЭДС е2 в обмотке 2-.1' будет достигаться позднее, чем максимум ЭДС 1ы в обмотке 1-8, на время в четверть периода обращения ротора, и ЭДС е2 будет обращаться в нуль с таким же опозданием.
Иными словами, между колебаниями ЭДС в обеих обмотках будет существовать разность фаз в 90', или к/2. Если обозначить максимальное значение ЭДС в каждой обмотке через 60 (амплитуда ЭДС), а угловую скорость вращения ротора — через ш, то закон изменения ЭДС в обеих катушках будет иметь вид Ж1 = Жов1поз1, (127.1) Ж2 = о в1п (озс в0 ). Каждую из двух обмоток генеРатора, котоРые мы бУДем обозна- Рис 206 П учение дв хф чать в Дальнейшем чеРез 01 и 02 то мы можем соединить с нагрузочными сопротивлениями г1 и г2 (рис. 207), и тогда получатся две цепи, в каждой из которых будет переменный ток. Однако оба эти тока будут согласованы, между ними также будет существовать определенная разность фвз.
Два таких тока называются двухфазной системой токов или просто двухфазным таоком. й и б Е:Л с2 Рис 207. Схема двухфазной системы токов На рис. 207 а показаны четыре провода, соединяющие генератор с нагрузкой. Однако число проводов можно уменьшить. Так как для электрических явлений важны только разности потенциалов, то один провод каждой цепи можно сделать общим, и тогда мы получим трехпроводную цепь двухфазного тока, показанную на рис.
207 б. Напряжения между концами обмоток 01 и 02 называют фазкими напрязсениями, токи в 01 и 02 — фазными токами. Этими же названиями обозначают напряжения и токи в нагрузоч- 286 'гехническОе испОльзОЕАние мАгнитнОгО пОтокА Гл хн ных сопротивлениях г1 и гз. Напряжения же между проводами линии 1, Я и 3 называют линейными напряжениями, а токи в этих проводах — лннейиыми токами. Если генератор разомкнут (г1 — — гз = оо), то фазные напряжения равны ЭДС в каждой обмотке. Если принять потенциал провода 1 за нуль, то потенциал провода Я, или линейное напряжение между проводами 1 и Я, равен У1з = Фовшо11, а линейное напряжение между 1 и 3 равно У1з = йо 81п (ь11 — 90').
Линейное жс напряжение между проводами Я и 3 есть разность потенциалов проводов Я и 3: (7зз = Фо вш а1 З вЂ” бо вш (юз — 90') = 2 Фо 81 и 45' сов (а11 — 45') = = ъ'2 Фо 81п (а11 + 45'). (127.2) Таким образом, в трехпроводной системе двухфазного тока мы можем получить три обычных (однофазных) тока одинаковой частоты ы, но с разностью фаз 90 и 45' и с двумя разными амплитудами ЭДС, Фо и Жоз/2. Подобным образом мы можем себе представить не два, а трн, четыре и вообще и переменных согласованных токов, получаемых в одном генераторе с и обмотками, обладающих определенной разностью фаз, или систему многофазных токов. Однако широкое практическое применение получил только трехфазный ток. 9 128.
Трехфазный ток Схема устройства генератора трехфазного тока показала на рис. 208. Генератор имеет три обмотки, смещенные друг относительно друга на 1/3 окружности. При вращении ротора мы получим в каждой из обмоток, обозначаемых в дальнейшем через 01, Оз и Оз, переменные ЭДС Ь'1, Жз и 68, между которыми будет разность фаз 120 и 240'. Поэтому, если колебания ЭДС в обмотке 01 выражаются формулой 81 = 80 81пыз, то для ЭДС в других обмотках мы имеем 1гз = Ы'о вш (шз — 120'), Жз —— Жо вш (о11 — 240'), Изменение во времени ЭДС в трех обмотках графически пред- ставлено на рис. 209. 287 трвхфязный ток 1 128 Каждую из обмоток мы можем замкнуть на нагрузочные сопротивления г1, г2 и гз (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
