ivanov-ciganov2 (558065), страница 11
Текст из файла (страница 11)
При этом избыточный момент еще больше возрастет и система двигатель — нагрузка пойдет, как говорят, в «разнос». Случайное уменьшение частоты двигателя от исходной и, приведет к его остановке. :,необходимаи длЯ пРиведениЯ в действие аваРийной аппаРатУРы и устройств. В нормальном режиме аккумуляторная батарея сглаживает нагРузку генератора.
При малых нагрузках она подзаряжается и тем самым нагружает генератор, а при больших подключается параллельна генератору и разгружает его. двигатели постоянного тока применяют и для приведения в действие различных механизмов в сисгемах автоматики, обеспечивающих работу радиоустройств. Применяют их и в аналоговых вычислительных устройствах.
1Цирокий диапазон изменения частоты двигателя с последовательным возбуждением хорошо используется в установках электрической тяги. Малая его скорость под большой нагрузкой и значительный пусковой момент позволяют избежать применения коробки передач, необходимой для редуцирования оборотов прочих двигателей. Серьезным недостатком машин постоянного тока является значительный уровень радиопомех. Искрение под щетками, возникающее при переходе их с одной пластины коллектора на другую„ и ряд других явлений приводят к появлению в сети интенсивных высокочастотных составляющих напряжения с весьма широким спектром. Эти составляющие напряжения и создают помехи радиоприему. Для уменьшения уровня помех каждую из машин постоянного тока включают в сеть через довольно сложный фильтр.
11вигатели постоянного тока небольшой мощности могут работать и от сети переменного напряжения промышленной частоты, обеспечивая при этом меньший момент на валу. Такая универсальность двигателя постоянного тока связана с тем, что при одновременном изменении направления тока возбуждения и направления тока якоря не меняется направление вращения последнего. Такие двигатели широко применяют в бытовых электроприборах. Глава !т Электрические машины переменного тока $4.4.
Устройство машин переменного тока Основными частями машины п е р е м е н н о г о т ок а являются с т а т о р и р о т о р. Они набираются, как и сердечник трансформатора, из тонких изолированных листов электротехнической стали. Набор сердечника статора 1 осуществляется из колец, а сердечника ротора 4 — из дисков (рис. 4.1, а). В пазы, имеющиеся как на статоре 2, так и на роторе 8, укладываются обмотки (подшипниковый "шт обозначен Б). Сердечник.статора (рис.
4.1, б) помещается в корпусе машины, а Ротор укрепляется на валу б и приводится во вращение. Устройство генераторов и двигателей переменного тока в основном одинаково. В соответствии с принципом обратимости одна и та же машина может работать и как генератор, и как двигатель.
/ г а) Рис. 4.1 Работа многофазных машин переменного тока основана на использовании вращающегося магнитного поля. В синхронных генераторах такое поле создается ротором, являющимся либо постоянным магнитом, либо электромагнитом. Рассмотрим получение многофазных переменных токов на примере трехфазного синхронного генератора (рис. 4.2). Обмотка приведен- Рис. 4.2 ного на рис. 4.2, а неявнополюсного статора состоит из трех самостоятельных групп (фаз) Л, В и С. Эти группы расположены на статоре под углом 120' друг к другу.
Ротор машины с неявными полюсами (рис. 4.2, б) представляет собой электромагнит со специальной формой полюсных наконечников. Питание на него подается от источника постоянного тока через коллектор, состоящий из двух неразрезных колец. "" При вращении ротора в активных проводниках обмоток статора, улеоженных в пазы, наводятся э, д. с. Лобовые соединения обмоток татора выполняют так, чтобы наводимые в.каждом из витков катушек . д: с. складывались. Для этого витки должны охватывать ротор. рак, в группе обмоток А, состоящей из.трех катушек, активные стороны витков первой катушки уложены в пазы 18 и !1, активные стороны второй катушки, расположенной по диаметру, уложены в пазы 1- и 1О, а активные стороны третьей катунски — в пазы 2 и 9.
Все эти те и катушки соединяются последовательно. В группах Р'и С укладка и, соединение катушек аналогичны. Конструкция статора машины имеет центральную симметрию. Во всех трех группах обмоток при вращении ротора наводятся одинаковые как по форме, так и по величине э.
д. с. Отличаются эти э. д. с. дишь фазами. Поэтому группы обмоток А, В и С называют фазами :генератора. Частота э. д. с. каждой из фаз определяется частотой вращения ротора и числом пар магнитных полюсов на нем; При двухполюсиом роторе, изображенном иа рис. 4.2, период наводимых в обмотках сгатора э. д. с. равен времени, затрачиваемому ротором иа один оборот. При двух парах полюсов на роторе (крестообразный ротор) частота э. д. с.
в два раза больше и т. д. По виткам обмотки ротора протекает постоянный ток, вызываеМый внешней постоянной э. д. с., подводимой к обмотке ротора через гййтки и коллектор. Магнитное поле, создаваемое током обмотки рот)зра в воздушном зазоре между ротором и статором, неравномерно. Большая плотность линий магнитной индукции, показанных тонкими линиями на рис.
4.2, б, соответствует углам а =:Еп/2, а углам а = О и и соответствует индукция, равная нулю. Если распределение индукции В магнитного поля, создаваемого ротором, вдоль окружности внутреннего цилиндра статора, по котоРой расположены активные проводники обмоток, гармоническое, то 'при исходном вертикальном положении ротора В (а) В„з1п а, (4.1) (Ж угол а, определяющий координаты точек окружности, отсчитыВватся от горизонтальной оси (рис. 4.2). При вращении ротора против часовой стрелки с угловой скоростью ее иидукция в каждой из точек, лежащей на окружности, будет меняться вп времени по закону В(а, а() =В з(п(а — ее(). (4.2) Магнитный поток, пронизывающий витки 1-й катушки, которая расположена под углом а, к горизонтальной оси и смещена относительно диаметра так, что радиусы, проведенные к ее активным проводникам, '~~РазУизт с диаметром углы ее (рис.
4.3) я+а -ее Ф,=(г $ В(а,еэ()е(а=-Ф соза,соз(и,— гЯ, (4.3) а +ее где 1 — активная длина проводников обмотки; г — радиус внутреннего цилиндра статора; Ф =~ 1В(а) г йх — магнитный поток ротора. о Наводимая э. д. с. в 1-й катушке, число витков в которой ю, е; = — ге — „' =- нкзФ сок е, к(п (Ы вЂ” аг). эта; й (4.4) В фазе обмотки статора разовьется гармоническая э. д. с. с частотой а, фазовым сдвигом а, и амплитудой, равной сумме амплитуд э.
д. с. в каждой из составляющих ее катушек, т. е, а Ф ~Х )'ы( ! — ~) з.5) '7=1 где Я вЂ” число катушек, входящих в одну группу, образующую обмотку фазы. Если представить сумму в (4.5), как произведение числа катушек в фазе на некоторый коэффициент й„называемый коэффициентом обмотки, то Рис. 4.3 Л%,= У,'.сокзь (4.6) $ =-! Для обмотки, изображенной на рис. 4.2, где И = 3, угол а~ = 20, коэффициент А, = (1 + 2 сок 20')/3 = — 0,96.
(4.7) Теперь (4.5) можег иметь вид (4.8) ег= Е„к(п (ы1 — аь). Для действующего значения этой гармонической э. д. с. в соответствии с последним выражением найдем Е = Е„Д/ 2 = (2пЯ 2 ) аИ1е,Ф,„= 4геНЬ,й, 7Ф, (4.9) где Ае = 1,11 — коэффициент формы для гармонического напряжения. Сравнив полученное выражение с (1.11), отметим совпадение результатов, так как оба выражения определяют э.
д. с., наводимую в катушке изменяющимся во времени по гармоническому закону магнитным потоком. В трансформаторе изменение магнитного потока вызывается переменным напряжением сети, а в обмотках статора машины — вращением ротора. Важно отметить, что фаза э. д, с., получаемой в группе катушек, определяется углом а„т. е, расположением их обмоток на стаТоре. .':"8 рассматриваемом генераторе группы катушек расположены под "аом 120' по отношению дРУг к дРУгУ и поэтомУ в них создадУтсЯ д. с., отличающиеся по фазе на 120' (рис.
4 4): ел=Е «!па!; ев = Е «1п (а! — 120".); ес=Е «!и (а! — 240'). !л =1 «!п а1; !в=1 «!п(а! — 120'); !с = 1„, «!п (а! — 240'), (4.11) го получим на основе принципа обратимости в воздушном зазоре машины такой же магнитный поток, как и создаваемый вращающимся Рис. 4.4 Рис. 4.б Ротором в генераторе, т.
е. магнитный поток, постоянный по амплитуде и.вращающийся со скоростью а. Чтобы убедиться в этом, подсчитаем проекции суммарного магнитного потока„создаваемого обмотками Всех трех фаз статора, на вертикальную и горизонтальную оси. Магнитный поток каждой из фаз будет пульсировать во времени с частотой а, причем эти пульсации в отсутствие насьнцения стали машины будут происходить по гармоническому закону, определяемому током соответогвующей фазы. Таким образом, для трех магнитных потоков, пульсирующих вдоль осей смещенных по отношению друг к другу в пространстве г'а 120' (рис.
4.5), получим: Фл= — Ф «!па!; Фв= — Ф «!п(а! — 120'); (4.12) Фс = — Ф «!и (а! — 240'). Лля проекции вектора суммарного поля на вертикальную ось получим Фе = + Фл — (Фв+ Фс) «!п 30' = — 1,б Ф,„«!и ай (4.13) ати э. д. с. и создают токи в нагрузке генератора. 'Перейдем теперь к двигателям переменного тока.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
