Брандина Электрические машины (529639), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Но все они имеютсущественный недостаток, который сводится к возрастанию потерь в АД,а следовательно, к необходимости увеличения его габаритныхразмеров. Поэтому применение асинхронных каскадов можно считатьрациональным только на переходном этапе, пока статическиепреобразователи частоты сравнительно дороги и имеют недостаточновысокую надежность.2.9 . Электрическое торможение АДДля выполнения ряда производственных процессов требуетсябыстрое и плавное торможение АД. Электрическое торможение, вотличие от механического, является более предпочтительным.Существует три основных способа электрического торможения:противовключение; генераторное; динамическое.При торможении противоключением изменяют направлениевращения поля путем переключения двух линейных проводов,питающих обмотку статора. Ротор при этом вращается навстречу полюсоскольжениемs=n1 + n,n1развиваятормозноймомент.Частотавращения n уменьшается до нуля, и если АД не отключить, то он начнетвращаться в обратную сторону.
Таким образом осуществляется реверс,т.е. изменение направления вращения двигателя.В начальный момент торможения имеет место большой бросок тока,для ограничения которого в цепь фазного ротора вводят реостат.При генераторном торможении частота вращения ротора nпревосходит частоту вращения поля n1.
Переход в генераторный режимАД происходит в электроприводах при изменении направлениянагрузочного момента. На практике его часто используют дляподтормаживания, т.е. для ограничения скорости механизма. Типичныйпример - спуск груза краном, когда АД вращается согласно снаправлением спуска и скорость движения груза ограничивается,поскольку в этом режиме электромагнитный момент являетсятормозящим. При этом происходит рекуперация, т.е.
энергия отдается всеть. Этот режим широко применяется для АД с переключение числаполюсов. Так, например, если при р = 1 ротор имел частоту вращенияn = 3000 об/мин, то при переключении на р = 2 он будет тормозиться доn = 1500 об/мин, возвращая энергию обратно в сеть.3334При динамическом торможении обмотку статора АД отключают отсети, а затем подключают к источнику постоянного тока. В результате вЭМ появляется постоянный магнитный поток, индуктирующий в обмоткевращающегося ротора переменную ЭДС. Создается тормозной электромагнитный момент, под действием которого ротор начинаеттормозиться.Приэтомэнергияторможенияпоглощаетсясопротивлением ротора. В этом режиме АД представляет собойобращенный синхронный генератор,в котором статор создаетпостоянное магнитное поле, а ротор представляет собой якорьгенератора.2.10.
Однофазный АДВ электробытовых приборах и автоматических устройствах обычноприменяют однофазные или двухфазные АД. Однофазная обмоткасоздает неподвижное в пространстве, пульсирующее магнитное поле,которое можно разложить на прямо- (ФПР) и обратновращающиеся (ФОБР)поля. Каждое из этих полей создает свои ЭДС, токи и электромагнитныемоменты, сдвинутые соответственно по фазе, причем моменты прямогои обратного полей имеют сдвиг на 180°, т.е. имеют противоположныезнаки.В начальный момент пуска АД (n = 0) МПР = МОБР и двигательсамостоятельно пускового момента не разовьет.
Если каким-либообразом обеспечить неравенство ФПР > ФОБР , то АД начнет вращаться внаправлении большего потока. При этом форма поля в воздушномзазоре ( годограф вектора результирующего потока Ф = ФПР +ФОБР)приобретает эллиптический характер и будет тем ближе к круговому чемменьше ФОБР.
Поскольку однофазные АД не имеют начального пусковогомомента, то они снабжаются пусковой обмоткой, что превращает их навремя пуска в двухфазные (рис. 2.13). Иногда пусковую обмотку неотключают и после пуска. В пусковую обмотку включаетсяфазосдвигающий элемент zП, обеспечивающий временной сдвиг междутоками рабочей Iр и пусковой IП обмоток.
В качестве фазосдвигающихэлементов обычно применяют резистор или конденсатор.Рис.2.13 . Схемы включения однофазных АД с пусковой обмоткой (а,б) иконденсаторных (в,г)3435Для получения кругового поля (наиболее благоприятного для работы)в случае двухфазной машины необходимо выполнить три условия:- фазные обмотки должны иметь сдвиг в пространстве на 90электрических градусов;- токи этих обмоток должны иметь сдвиг по фазе на тот же угол;- МДС обмоток должны быть равны (I1 w 1 = I2 w 2).Наличие кругового поля может обеспечить включение в пусковуюобмотку конденсатора, причем величина емкости должна строгосоответствовать параметрам двигателя. Так как эти параметры зависятот скольжения, то выбранная емкость обеспечит круговое поле толькодля одного режима работы.Для двигателей малой мощности можно ориентировочно принятьсоотношение : 7 мкФ на 100 Вт мощности двигателя (но не электролитический конденсатор) [4].Иногда используют трехфазный двигатель в качестве однофазного(рис.2.14), при этом мощность двигателя уменьшается [1].Рис.
2.14. Схемы включения трехфазных АД для работы от однофазной сети3536ЛИТЕРАТУРА1. Вольдек А.И. Электрические машины. - Л.: Энергия,1980.2. Брускин Д.Э., Зорохович А.Е., Хвостов В.С., Электрические машины. М.: Высш. шк., 1979.1987.3. Копылов И.П. Электрические машины. -М.: Энергоатомиздат, 1986.4. Кацман М.М. Электрические машины. -М.: Высш. шк., 1983.5.
Читечян В.И. Электрические машины: Сборник задач. -М.: Высш. шк.,1988.6. Справочник по электрическим машинам: В 2 т./Под общ. ред.И.П. Копылова и Б.К. Клокова. -М: Энергоатомиздат, 1989.7. Рябуха В.И. Электрические машины. Общие вопросы теории машинпеременного тока. ( Сборник задач с ответами ) -СПб.: СЗПИ, 1994.8. Рябуха В.И. Электрические машины.
Трансформаторы. ( Сборникзадач с ответами ) -СПб.:СЗПИ, 19949. Трансформаторы силовые. Общие технические условия.ГОСТ 11677-85.10. Двигатели асинхронные. Общие технические условия.ГОСТ 16264.1-85.11. Двигатели синхронные. Общие технические условия.ГОСТ 16264.2-85.12.
Турбогенераторы, гидрогенераторы, синхронные компенсаторы и ихсистемы возбуждения. Номенклатура показателей.ГОСТ 4.171-8536363. СИНХРОННЫЕМАШИНЫ3.1. Устройство и принцип работыСтатор синхронной машины (СМ) называется якорем. На статорерасположена трехфазная обмотка, равномерно распределенная попазам (обмотка якоря). Число полюсов обмотки статора равно числуполюсов ротора [1].Ротор СМ называется индуктором и имеет обмотку возбуждения(ОВ), питаемую постоянным током .
Токоподвод осуществляется черездва контактных кольца и щетки. Машины малой мощности могут иметьвозбуждение от постоянных магнитов. По конструкции ротора различаютявнополюсные и неявнополюсные СМ (рис.3.1)..Рис.3.1. Принцип устройства явнополюсной (а) и неявнополюсной (б) СМВ неявнополюсной конструкции примерно одна треть полюсногоделения ротора свободна от пазов и представляет собой , такназываемый, большой зуб. Такая конструкция обеспечивает высокуюмеханическую прочность ротора и используется в двухполюсныхмашинах,имеющихвысокуючастотувращенияротора(турбогенераторы и мощные синхронные двигатели - турбомоторы).В режиме генератора необходимо ротор привести во вращение соскоростью n и возбудить его, тогда поток возбуждения Ф будет пересекать проводники обмотки якоря и индуктировать в них ЭДС с частотойf = p n / 60,(3.1)где р - число пар полюсов.Для получения f = 50 Гц частота вращения n должна соответствоватьр:р123n, об/мин 3000 1500 1000475056006500Таким образом, чем больше р , тем меньше частота вращения n.37Синхронная машина может работать и в качестве двигателя, еслиподвести к обмотке статора трехфазный ток.
В этом случае в результатевзаимодействия магнитных полей статора и ротора поле статораувлекает за собой ротор. При этом ротор вращается в ту жесторону и с той же скоростью, что и поле статора.3.2. Магнитные поля и основные параметры3.2.1. Магнитное поле и параметры обмотки возбужденияНа рис.
3.2 показана картина магнитного поля обмотки возбуждения ввоздушном зазоре явнополюсной СМ [1]. Распределение магнитнойиндукции поля возбуждения Bf показанокривой 1, а основной гармоники Bf1 кривой 2. Отношение амплитуды Bfm1основной гармоники поля возбуждения креальному максимальному значениюэтого поля BfmBk f = fm1(3.2)B fmназывается коэффициентом формыкривой поля возбуждения. Значения kfbδδиα = pзависят от отношений m ,δРис.3.2Обычноτдаются в учебниках и справочниках.τδm= 1...2,5; α = 0,65...0,75; k f = 0,95...1,15 .δМДС обмотки возбуждения на один полюсW ⋅iFf = f f ,2pгде W f - число витков и i f - ток обмотки возбуждения.Амплитуда основной гармоники поля возбужденияW ⋅iµ0µ0B fm1 = k f ⋅ B fm =⋅ Ff ⋅ k f =⋅ f f ⋅kf ,k µd ⋅ kδ ⋅ δk µd ⋅ k d ⋅ δ 2 p(3.3)(3.4)где k µd -коэффициент насыщения магнитной цепи по продольной оси,т.е. по оси полюсов.Коэффициент зазора kδ определяют для среднего расчетного зазора1δ p = δ + (δ m − δ ) .(3.5)3Поток основной гармоники поля возбуждения38µ 0 ⋅ τ ⋅ lδ W f ⋅ i f⋅kf ,⋅pππ ⋅ k µδ ⋅ δπDгде lδ - длина воздушного зазора, τ =- полюсное деление.2pФf 1 =2⋅ B fm1 ⋅ τ ⋅ lδ =Потокосцепление основной гармоники поля возбуждения с фазойобмотки якоря, когда ось фазы совпадает с осью полюсов,Ψ fad = W ⋅ k об ⋅ Ф f 1 = M fad ⋅ i f .При вращении ротора с электрической угловой скоростью(3.6)ω1 = 2π ⋅ fпотокосцепление с фазой обмотки якоря изменяется по законуΨ fadt = Ψ fad ⋅ cos ω t = M fad ⋅ i f ⋅ cos ω t.При этом в якоре индуктируется ЭДСdΨ fadte=−= ω1 ⋅ M fad ⋅ i f ⋅ sin ω t = x fad ⋅ i f ⋅ sin ω t ,(3.7)dtгде x fad = ω1 ⋅ M fad -сопротивление взаимной индукции обмоткивозбуждения с обмоткой якоря.Амплитуду M fad взаимной индуктивности обмоток возбуждения иякоря можно определить с помощью х.х.х.
E = f (i f ) по формулеx2⋅EM fad = fad =.(3.8)ω1 ω1 ⋅ i fНа рис.3.3 представлено магнитное поле в воздушном зазоре длянеявнополюсной машины [1]. Криваяраспределения индукции полявозбуждения имеет вид трапеции(кривая 1). Величина γ представляетсобой отношение обмотанной частиротора ко всей окружности ротора.Обмотку возбуждения неявнополюсноймашины можно рассматривать какраспределенную однофазную обмоткус полным шагом и коэффициентомγ ⋅πsin2распределения k обf =.πγ⋅2Рис.3.3Максимальная индукция поля возбужденияµ W ⋅i(3.10)B fm = 0 ⋅ f f .2pδАмплитуда основной гармоники МДС обмотки возбуждения может39быть найдена по формуле МДС однофазной обмотки, полагаяI2 ⋅W ⋅ = W f ⋅ i f ,2Тогдаµµ 4 W ⋅i2 W ⋅k4F fm1 = ⋅ f обf ⋅ i f . B fm1 = 0 ⋅ F fm1 = 0 ⋅ ⋅ f f ⋅ kобf = ⋅ B fm ⋅ kобf .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
