Электротехника Касаткин (967630), страница 79
Текст из файла (страница 79)
Обмотки роторов двух машин в таком регуляторе соединяются параллельно, а обмотки статора — последовательно. По сравнению с трансформатором КПД индукционного регулятора значительно ниже нз-за наличия воздушного зазора в магчитной цели. По сравнению с двигателем в индукционном регуляторе кроме потерь в сердечнике статора имеют место значительные потери в сердечнике ротора, условия охлаждения в регуляторе существенно хуже, чем в двигателе, из-за отсутствия вращения, Дпя улучшенич теплоотдачи индУкционных регуляторов средней и большой мощности применяют маглююе охлаждение, То обстоятельство, что посредством поворота заторможенного ротора можно плавно изменять фазу ЭДС, индуктируемых в обмотках ротора, используется в фаэорегулягорах, Трехфазная обмотка статора такого фазорегулятора (р на рис, !4.41) включается в сеть, а обмотка заторможенного ротора служит вторичной обмоткой поворотного трансформатора.
Действуввцее значение ЭДС, индуктируемых в обмотках ротора, не зависит от положения ротора, так как вращающееся магнитное иоле мананы, возбуждаемое токами обмоток статора, постоянно по значению. Но сдвиг фаз между ЭДС в обмотках статора и ротора зависит от положения ротора, и, поворачивая последний, можно изменять этот сдвиг в пределах 0 — 360'. Фазорегуляторы применяются лри проверке счетчиков энергии и ваттметров переменного тока (рис. 14.41), для управления работой выпрямителей с тиристорами и т.д. 466 74.ав. Асинхвонный тяхогяня Атоп Асинхронный тахогенератор применяется в устройствах автоматики, телемеханики и злектроприводе как датчик угловой скорости вращения вала какого-либо механизма, Одна из схем однофазного асинхронного тахогенератора с полым ротором приведена на рнс, !4.42.
Если ротор тахогенератора неподвижен (оэ = О), то переменный магнитный поток Ф, возбуждаемый Р током в катушке ю, подключенной к сети, индуктирует в стенках ьоэ' полого ротора как в короткозамкнутой вторичной обмотке трансфор. матора переменные токи 7 . Эти хоки создают переменный магнит- тр' ный поток Ф, но в измерительной катушке ю, ось которой распоу' иэ' ложена под углом 90' к оси катушки возбуждения юае,, ЭДС не индуктируется.
Если ротор тахогенератора вращается с угловой скоростью сэр, то в стенках и '.~.' 4' полого ротора, пересекающих мапштные "/'М ~ МФ ~ " и„, линии потока возбуждения Ф,, будут ин. Ф"++ г~' ~'-7 дуктироваться кроме переменных токов 4» т' т ~',р еше и переменные токи ~ьа„ обуслов. ленные вращением ротора.
Создаваемый Рис. 14.42 переменными токами 7ар переменный магнитный поток Ф будет направлен х вдоль оси измерительной катушки и будет нндуктировать в ней переменную ЭДС, амплитуде которой пропорциональна угловой скорости вращения ротора. Благодаря простоте и надежности асинхронных тахогенераторов они широко применяются в системах регулирования и управления. ГЛАВА ПЯТНАДЦАТАЯ СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ тв,т. овщия свядвнип У синхронных электрических машин ротор в установившемся режиме вращается с угловой скоростью вращающегося магнитного поля, создаваемого токами в фазных обмотках стзтора, подобного статору асинхронной машины.
Это досттастся тем, что ротор синхронной машины представляет собой обычно электромагнит нли реже постоянный магнит с числом пар полюсов, равным числу пар полюсов вращающегося магнитного поля Взаимодействие полюсов вращающегося маг- 467 нитного паля и полюсов ротора обеспечивает постоянную частоту вращения последнего независима от момента на валу, Это свойства синхронных машин позволяет применять нх в качестве двигателей для привода механизмов с постоянной частотой вращенла.
Распространеяность синхронных двигателей лс столь широка, как асинхронных, но в ряде случаев, например в металлургии для главных приводов непрерывной прокатки, они необходимы. Единичная мощность синхронного двигателя в принодах болыпой моппшсти достигает. нескольких десятков мегаватт. Основной облестыо применения синхронных манан является их работа в качестве промышленных генераторов дпя вь!работки злект. рической энергии на электростанциях. Единичная мощность современных электрогенераторов достигает 1500 МВ А. 16.2. УСТРОЙСТВО СИНХРОННОЙ МАШИНЫ Основными частями синхронной машины являются статор и ротор, причем статор не отличается от статора асинхронной машины (см, рис. 14.!) .
Сердечник статора собран из изолированных друг от друш пластин электротехнической стали н укреплен внутри массивного корпуса, В пазах с внутренней стороны статора размещена в большинстве случаев трехфазная обмотка. Ротор синхронной машины представляет собой электромагнит— явнополюсный (рис, 15.1, где 1 — полюсы; 2 — палюсные катушки; 3 — сердечник ротора; 4 — контактные кольца) нли неявнополюсный (рис. 15.2, где 1 — сердечник ротора; 2 — пазы с обмоткой; 3— контактные кольца). Ток в обмотку ротора наступает через контактные кольца и щетки от внешнего источника постоянного тока — возбудителя. Для получения синусоидальной ЭДС в проводах фазных обмоток статора необходимо, чтобы индукции в воздушном зазоре, создавае- Рии.!5Л Рис. 15.2 мая магнитным полем тока ротора, распределялась по синусоидальному закону вдоль окружности ротора.
В явиополюсиой мапшне зто достигается увеличением ширины воздушного зазора от середины полюса к краям. В быстроходных машинах с неявными полюсами исььо>ььзуется соответствующее распределение обмогйи возбуждения вдоль окружно. сти ротора, У мпогополюсиой синхронной машины ротор имеет р пар полюсов, а токи в обмотке статора образуют тоже р пар полюсов вращающегося магнитного поля (как у асинхроиьюй машины, см. Рис.
14.!О). Ротор должн вращаться с частотой вращения полн, следовательно, его сил. хрониая частота вращения (15.! ) При стандартной промышленной частоте 50 Гц максимальная часто. та вращения, соответствунлпля двухполюсной (р = 1) машине, будет 3000 об/миьь. Это частота вращения совремеььного гурбоигрегага, состоящего из первичного двигателя — паровой турбины и иеявиополю. свого синхронного генератора (турбогеиератора) . У гидроагрееага гидравлическая турбина вращается относительно медленно, Это вынуждает изготовлять гидрогенераторы миогополю.
оными, с явными полюсами и в большинстве случаев — с вертикальным валом. Частота врапюнил роторов зтих генераторов — от бО до нескольких сотен оборотов в минуту, чему соответствует несколько десятков пар полюсов, Вследствие относительно малых частот враше- 1 ния генераторы к гидравлическим турбинам имеют значительно большую массу на единицу мощности — свыше 8 кг!(кВ Л), чем генераторы к паровым турбинам — менее 2,5 кг!(кВ Л), Ограничимся в дальнейшем анализом пеявщишлюсиых машин.
ьв.а. РЕЖИМЫ РАБОТЫ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ Любая синхронная машина может работать в режимах генератора и двигателя. Режим работы синхронной машины определяется взаимодействием магнитных полек, создаваемых токами в обмотках статора и ротора. Рассмотрим режимы работы двухполюсной машины, Наложение ьиьнитнььх полей токов в фазовых обмотках статора возбуждает в синхронной машине, так же как и в асипхропиой (см. рис. 14.9), магнитное поле статора, вращающееся с угловой скоростью ш, Приближенное распределение магнитных лилий вращающегося магпипн>го поля статора в магиптопроводе синхронной машины в режимах гене.
ратора и двигателя показано соответственщ> на рис. 15.3, а и б штриховой линией, Распределение лииий вращающегося магнитного поля статора показывает, что приближенно его можно представить в виде врашанацейся с угловой скоростью ь> пары полюсов Яс и Лье, располо. жениых на статоре. Рис. 15.5 Аналогичным образом магнитное поле, создаваемое током в обмотке вращамацегося ротора, также можно приближенна представить в виде вращавхцейся пары полюсов, расположенных на роторе. Если пренебречь всеми видами потерь энергии в синхронной машине, то прм отсутсппш момента иа валу ось полюсов ротора будет совпадать с осью полюсов статора.
Зля того чтобы заставмть синхронную машину, включенную в сеть, работать в режиме генератора, отдавая энергию, необходимо увеличить механический момент, прнложенньш первичным двигателем к валу машины Тогда мод действием возросшего вращающего момента ось магнитных полюсов ротора повернется на некоторый угол 7 относительно оси полюсов статора в направлении вращении (рис. 15.3, а). Так как при этом результирующее магнитное поле, создаваемое наложением магнитных полем токов в обмотках ротора и статора, изменится, то ток в обмотках статора также изменится. Взаимодействие этого тока с магнитным полем ротора создает тормозмой момент, действующий на ротор, Это и означает преобразование энергии механического движения первичного двигателя в электрическую энергию генератора.
Магнитные полюсы ротора будут как бы тянуть за собой магнй1мые полюсы статора. Если приложить к валу машины вместо вращающего тормозной момент механической нагрузки, то ось полюсов ротора повернется на некоторый угол 7 относительно оси полюсов статора против направления вращения (рнс. 15.3, б) . Вновь изменятся токи в обмотках статора и возникнут электромагннтнью силы взаи 4одействия токов обмоток статора и магнитного поля ротора, но на этот раз эти силы будут стре. ммтьсн увлечь ротор в направлении вращения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
