Электротехника Касаткин (967630), страница 69

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 69)

Для осуществления более полной компенсации магнитного поля тока якоря у большинства современных коллекторных двигателей переменного тока нет явных полюсов. Их статор выполнен в виде полого цилиндра из листовой электротехнической стали. В лазах этого цилиндра (рис. 13.48) размещены обмотка возбуждения и„, компенсационная обмотка кк и обмотка дополнительных полюсов (на рисунке не показана), Отметим теперь, что индуктивностью обладает и цепь возбуждения двигателя, но магнитный поток этой цепи необходим пля создания врзшающего момента, поэтому не может быть компенсирован. В двигателе последовательного возбуждения индуктивность цепи возбуждения вызывает некоторое ухудшение сову, В двигателе параллельного возбужцення большая индуктивность обмотки возбуждения вызывает сдвиг фаз почти на 90' между потоком возбуждения и напряжением, а ток якоря этого двигателя по фазе почти совпадает с напряжением.

В результате средний вращаиаций момент, создаваемый взаимодействием потока возбуждения и тока якоря, сдвинутых по фазе относительно 414 друг друга почти на 90', будет мал, так что необходимо применение специальных мер для устранения зтого сдвига фаз, и область применения таких двигателей весьма ограниченна. Задача получения удовлетворительной коммутации для коллектор- ного двигателя переменного тока имеет следующие специфические особенности. В коммутируемой секции двигателя постоянного тока наводятся две ЭДС (см. й 1Э.В): реактивная е, представляющая собой Р' ЭДС самоиндукции и взаимной индукции коммутируемой секции, и коммутируняцая е„, индуктируемая благодаря 'движению проводников секции в магнитном лоле дополнительных полюсов.

В результате действия второй ЭДС, пропорциональной току якоря, можно компенсировать реактивную ЭДС н добиться идеальной коммутации, при которой е + е = О, нли даже создать ускоренную коммутацию при Р к е > и . Все зто используется в коллекторных двигателях: они снаб- и жаются дополнительными полюсами, как и машины постоянного тока. Но в коммутируемой секции двигателя переменного тока индуктируется еще третья (трансформаторная) ЭДС е из-за периодических изменений главного магнитного потока машины, пронизывающего коммутируемые витки.

По отношению к переменному потоку коммутируемая секция, закороченная щеткой, является как бы замкнутой вторичной облюткой трансформатора (рис. 13.49). Эту ЭДС можно записать так же, как ЭДС трансформатора: е = -и с3ф/ст'г, т с где гс — число витков секции обмотки ротора. Рис. ! 3.49 Рис. 13.48 Рис. 13,50 415 Электродвижущая сила е, отстает по фазе от индуктирующего ее потока, а следовательно, и от тока возбуждения на четверть периода, не зависит от частоты вращения ротора и остается неизменной даже при неподвижном роторе.

Идеальные условия коммутации у двигателя переменного тока те же, что и у двигателя постоянного тока, а именно: алгебраическая сумма ЭДС в коммутируемой секции должна оавняться нулю. Для выполнения этого условия конструктор располагае г лишь коммутирующей ЭДС е„, ицпуктнруемой полем дополнительных полюсов, но ЭДС е„ пропорциональна частоте вращения ротора и равна нулю при пуске двигателя в ход. Следовательно, при помощи потока дополнительных полюсов можно осуществить условия идеальной коммутации только при одной определенной частоте вращения.

Это еш1а ли не самое слабое место коллекторных двигателей переменного тока. Если же наличие некомпенсированной трансформаторной ЭДС е неизбежно в коммутируемых витках, то приходится лишь принять меры, чтобы, с одной стороны, по воэможности уменьшить е и, с другой стороны, ограничить ток короткого замьпсания, создаваемый ЭДС в коммутируемой секции. Действующее значение трансформаторной ЭДС (см. (8.4в) 1 Е = 4,44у'в,Ф поэтому, чтобы ослабить ее, конструктор уменьпиет число витков в кажной секции обмотки ротора н, чтобы сохранить общее число витков обмотки ротора„увеличивает соответственно число секций, а следовательно, и число коллекторных пластин. Таким образом, характерным внешним признаком коллекторного двигателя переменного тока становится относительно больпий коллектор, Далее конструктор может уменьшить поток Ф каждого полюса двигателя, соответственно увеличив число полюсов, чтобы сохранить неизменным вращающин момент.

Радикальным средством уменьшения е, является снижение частоты переменного тока. Вместе с тем при снижении частоты уменьшается и реактивное сопротинление двигателя. Это средство можно приьгенить, конечно, только в обособленных сетях переменного тока. Практйчески пониженная частота (50/3 Гц) применяется иногда для электрической тяги на переменном токе, Ток короткого замыкания, возникающий в коммутируемой секции, можно ограничить, если ввести дополнительные резисторы в эту секцию (рис. 13.50).

Так как рабочий ток ротора также проходит через зги резисторы, то их сопротивление не должно быть слишком болыпим, Последнее необходимо для ограничения мощности потерь на нагревание. Такой же эффект может дать применение угольных щеток, обладающих повышенным сопротивлением. 416 ГЛАВА ЧЕТЬ7РНАДЦЛ ТАЯ АСИНХРОННЫЕ МАШИНЫ 14.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Иэ числа различных видов современных электрических машин самой распространенной в наши дни является асинхронная бесколлекторная машина, применяемая обычно в качестве двигателя. Асинхронная маизина — зто машина, в которой при работе возбуждается вращающееся магнитное поле, но ротор вращается асинхронно, т.

е, с угловой скоростью, отличной от угловой скорости поля. Она была изобретена М. О. Доливо-Добровольским в 1888 г., но до настоящего времени сохранила в основном ту простую форму, которую ей придал талантливый русский изобретатель. Причины исключительно широкого распространения асинхронного двигателя (а вместе с ним и трехфазной системы)— его простота н дешевизна, Можно сказать, что в основном асинхронная машина состоит из трех неподвижных катушек (точнее, обмоток), размещенных на общем сердечнике, и помещенной между ними четвертой, вращающейся катушки, В машине отсутствуют какие-либо легко повреждаяяциеся нлн быстро изнашивающиеся электрические части (например, коллектор) .

Асинхронные машины малой мощности часто выполняются однофазными для устройств, питающихся от двухпроводной сети. Такие машины находят широкое применение в бытовой технике. Общий недостаток асинхронных машин — это относительная сложность н неэкономичность регулирования их режимов работы. !4,2. УСТРОЙСТВО ТРЕХФАЗНОЙ АСИНХРОННОЙ МАШИНЫ Трехфазная асинхронная машина состоит из двух главных частей: неподвижного статора и вращающегося ротора. А.

Конструкция статора. Статор асннхрзнной машины представляет собой полый цилиндр, собранный нз пластин электротехнической стали, изолированных друг от друга слоем лака (рис. 14.1, а). В пазах на внутренней стороне статора размещаются три фазные обмотки, Каждая фазная обмотка со,„ержнт одну илн несколько катушечных групп, соединенных последовательно и расположенных вдоль окружности статора на равном расстоянии друг от друга.

На рис. 14.1, б показано расположение в пазах статорэ одной фазной обмотки, состоящей из двух катуцючных групп, Здесь А — начало, а Х вЂ” конец фазной обмотки. Фазные обмотки соединяются между собой звездой или треугольником и подключаются к трехфазной сети. Токи в фазных обмотках возбужцают в машине вращаю7цееся магнитное поле статора с числом пар полюсов р, равным числу катушечных групп в одной фазной обмотке. Это достигается взаимным расположением фазных об- 14-27 ы7 моток, при котором их катушечные группы сдвинуты по окружности статора относительно катушечных групп соседней фазной обмотки на угол 120'/р.

В частности, для обмотки четырехполюсной мап!ины (р= 2) этот угол равен 60' (рис. 14,1, б). Для укладки многовнтковой катушечной группы в пазах статора ее разделяют на д последовательно соединенных секций по ю витков с в каждой секции. Возможны секции с одинаковым и неоди!иковым лигам намотки у, В первом случае стороны каждой секции сдвинуты по окружности статора на угол !80'/р, что соответствует одному полюсному делению у = т, т. е. длине окружности статора, приходяпюйся на один полюс (рис, 14.1, в), Во втором случае секции катушечной группы вложены друг в друга (рис.

14.1, б), т, е, их шаг намотки т < <у< т. Распределение фазных обмоток по нескольким базам не толька улучцпет использование цилиндрической конструкции статора, но и Рис. !4,! Рис. !4.2 4!6 обусловливает необходимое распределение магнитного поля в воздушном зазоре между статором и ротором. Сердечник статора изготовляется с открытымн (рнс. 14.2, а) или полуоткрытыми (рнс. 14.2, б) пазами.

Применение полуоткрытых пазов уменышет магнитное сопротивление и, следовательно, намагничнвающий ток, При открьпых пазах упрощается укладка секций и повышаетсяя надежность их изоляции. Б, Коис<рукцня ротора. Асинхронные машины в основном различаются устройством ротора. Ротор асинхронной машины представляет собой цилиндрический сердечник (рис, 14.3, а), собранный из пластин электротехнической стали, изояированных друг от друга лаком.

Сердечник ротора насажен на вал, закрепленный в подшипниках. В пазах ротора располагаются витки обмотки ротора, В большинстве двигателей применяется короткозамкнугь<й ротор. Он значительно дешевле, и, что очень существенно, обслуживание двигателя с короткоэамкнутым ротором значительно проще.

Обмотка короткозамкнутого ротора вьп<олняется в виде цилиндрической клетки (рис. 14.3, б) из медных или алюминиевых стержней, которые без изоляции вставляются в лазы сердечника ротора. Торцевые концы стержней замыкаются накоротко кольцами из того же материала, что и стержни (так называемое "беличье колесо" ) . Часто короткозамкнутая обмотка изготовляется путем заливки пазов ротора рас«лавлен«ь<м алюминием.

Характеристики

Список файлов книги