- •Лекции по электрическим машинам Тема: «Общие вопросы теории машин переменного тока»
- •§1. Синхронные машины.
- •§2. Асинхронные машины.
- •§3. Обмотки машин переменного тока.
- •§4. Электродвижущие силы обмоток машин переменного тока.
- •§4.3. Э.Д.С. Витка.
- •§5. Намагничивающие силы обмоток переменного тока.
- •Тема: «Асинхронные машины. Основы теории асинхронных машин при неподвижном роторе»
- •§1. Принцип действия асинхронной машины.
- •§2. Двигатели асинхронные 3хфазные единой серии 4а.
- •§3. Асинхронная машина пи заторможенном роторе.
- •Тема: «Основы теории асинхронных машин при вращающемся роторе»
- •§1. Ориентировочные замечания.
- •§2. Основные явления, происходящие в асинхронной машине при вращении.
- •§3. Уравнение э.Д.С. Ротора и ток ротора i2.
- •§4. Частота вращения намагничивающей силы ротора.
- •§5. Уравнение намагничивающих сил асинхронной машины при её вращении.
- •§6. Схема замещения ротора асинхронной машины.
- •§7. Векторная диаграмма асинхронного двигателя.
- •§8. Схема замещения асинхронного двигателя.
- •§9. Потери и к.П.Д. Асинхронного двигателя.
- •Тема: «Синхронные машины. Работа под нагрузкой».
- •§1. Основные понятия и устройство синхронной машины.
- •§2. Принцип действия синхронной машины.
- •§3. Работа синхронного генератора при холостом ходе.
- •§4. Работа синхронного генератора под нагрузкой (на примере явнополюсной машины).
- •Тема: «Параллельная работа синхронных машин»
- •§1. Предварительные замечания.
- •§2. Условия параллельного включения синхронных генераторов по способу точной синхронизации.
- •§3. Включение синхронных генераторов по методу самосинхронизации.
- •Тема: «Характеристики синхронных генераторов».
- •§1. Система относительных единиц.
- •§2. Характеристика холостого хода.
- •§3. Характеристика короткого замыкания.
- •§4. Опытное определение xd.
- •§5. Опытное определение реактивного треугольника.
- •§6. Нагрузочная характеристика.
- •§7. Опытное определение индуктивного сопротивления рассеяния хδ.
- •§8. Внешняя характеристика.
- •§9. Регулировочная характеристика.
- •§10. Отношение короткого замыкания.
- •Тема: «Физические основы рабочего процесса трансформатора»
- •§1. Принцип работы трансформатора.
- •§2. Схемы и группы соединения обмоток трехфазных трансформаторов.
- •§3. Уравнение электродвижущих сил.
- •§4. Уравнение намагничивающих сил.
- •§5. Приведенный трансформатор.
- •§6. Переходные процессы в трансформаторах.
- •Тем а: «Рабочие свойства трансформаторов»
- •§1. Режим холостого хода.
- •§2. Опыт короткого замыкания.
- •§3. Изменение напряжения трансформатора.
- •§4. Включение трансформаторов на параллельную работу.
- •§5. Энергетическая диаграмма трансформатора.
- •Тема: «Коллекторная машина постоянного тока».
- •§1. Устройство и принцип действия.
- •§2. Энергетическая диаграмма.
- •§3. Основные электромагнитные соотношения машины постоянного тока.
- •§4. Общие сведения об обмотках машин постоянного тока (якорных обмотках).
- •§5. Простая петлевая обмотка.
- •§6. Простая волновая обмотка.
- •Тема: «Магнитная цепь машины постоянного тока».
- •Значение индукции в машинах постоянного тока.
- •Тема: «Магнитное поле машины постоянного тока при нагрузке».
- •§1. Реакция якоря.
- •§2. Влияние реакции якоря на магнитный поток машины.
- •Тема: «Коммутация в машинах постоянного тока».
- •§1. Причины, вызывающие искрение на коллекторе.
- •§2. Физическая сущность коммутации и ее влияние на работу машины.
- •§3. Способы улучшения коммутации.
- •Тема: «Генераторы постоянного тока и их характеристика».
- •§1. Характеристики генераторов.
- •Тема: «Генераторы постоянного тока. Классификация».
- •Тема: «Двигатели постоянного тока, их характеристики».
- •§1. Основные понятия.
- •§2. Пуск двигателя постоянного тока.
- •§3. Рабочие характеристики двигателя постоянного тока.
- •§4. Механические характеристики двигателей постоянного тока.
- •§5. Рабочие характеристики двигателя с последовательным возбуждением.
Тема: «Асинхронные машины. Основы теории асинхронных машин при неподвижном роторе»
§1. Принцип действия асинхронной машины.
Электромагнитная схема асинхронной машины отличается от схемы трансформатора тем, что первичная обмотка размещена на неподвижном статоре 1, а вторичная на вращающемся роторе 3.
Рис. Электромагнитная схема асинхронной машины.
Между ротором и статором имеется воздушный зазор, величину которого для улучшения магнитной связи между обмотками делают по возможности малым. Обмотка статора 2 представляет собой 3хфазную обмотку, катушки которой размещены равномерно по окружности статора. Фазы обмотки статора А – Х, В – У и С –Zсоединяют в звезду или треугольник и подключают к сети 3хфазного тока. Обмотку ротора 4 в такой машине выполняют 3хфазной и размещают равномерно вдоль окружности ротора. Фазы ее а – х, в – у и с –zв простейшем случае замыкаются накоротко.
При питании 3хфазным током обмотки статора создается вращающееся магнитное поле, частота вращения которого (синхронная)
n1=60f1/р.
Если ротор неподвижен или вращается с частотой, меньшей n1, то вращающееся поле индуктирует в проводниках ротора э.д.с. и по ним проходит ток, который, взаимодействуя с магнитным потоком, создает электромагнитный момент. На рисунке показано направление э.д.с., индуктированной в проводниках ротора при вращении магнитного потока Ф по часовой стрелке (согласно правилу правой руки). Активная составляющая тока ротора совпадает по фазе с индуктируемой э.д.с., поэтому крестики и точки показывают одновременно и направление активной составляющей тока.
На проводники с током, расположенные в магнитном поле, действуют электромагнитные силы, направление которых определяется правилом левой руки. Суммарное усиление Fрез, приложенное ко всем проводникам ротора, образует электромагнитный момент М, увлекающий ротор за вращающимся магнитным полем. Если этот момент достаточно велик, то ротор приходит во вращение и его установившаяся частота вращенияn2соответствует равенству электромагнитного момента М тормозному, приложенному к валу от приводимого во вращение механизма, и внутренних сил трения. Такой режим работы асинхронной машины является двигательным и, очевидно, при нем 0≤n2<n1.
Относительную разность частот вращения магнитного поля и ротора называют скольжением:
S= (n1-n2)/n1·100, %
В двигательном режиме 1≥S>0.
В генераторном режиме асинхронная машина получает механическую энергию от первичного двигателя, превращает ее в электрическую и отдает в сеть. В этом режиме n2>n1, аS<0.
Если сделать так, чтобы магнитное поле и ротор вращались в противоположных направлениях, то э.д.с. и активная составляющая тока в проводниках ротора будут направлены также как в двигательном режиме (машина получает из сети активную мощность). Однако в этом случае электромагнитный момент М направлен против вращения ротора, т.е. является тормозящим.
Этот режим называют электромагнитным торможением. n2<0 (по отношению к направлению магнитного поля), аS>1.
§2. Двигатели асинхронные 3хфазные единой серии 4а.
3хфазные асинхронные короткозамкнутые электродвигатели единой серии 4А имеют улучшенные технико-экономические параметры и постепенно заменяют старые серии А, А2 и А3.
Единая серия 4А охватывает диапазон мощностей от 0,06 до 400 кВт. Обозначение типа двигателя в порядке следования букв и цифр расшифровывается следующим образом: 4 – номер серии; А – вид двигателя (асинхронный); исполнение двигателя по способу защиты (Н – защищенный, без нее – закрытые обдуваемые); исполнение двигателя по материалу станины и щитов (А – алюминиевые, Х – чугун с алюминием, нет – чугун или сталь); установочный размер по дине станины, условный (буквы S,MилиL); длина сердечника статора (А или В); число полюсов (2,4,6,8,10,12); климатическое исполнение и категории размещения (У3, У2, Т2 или Т1).
Модификации двигателей серии 4А:
двигатели с повышенным пусковым моментом (с двойной клеткой на роторе), в обозначении после серии 4А вводится буква Р;
двигатели с повышенным скольжением (с клеткой повышенного сопротивления), в обозначении после серии 4А вводится буква С;
многоскоростные двигатели, в обозначении число полюсов указывается дробью.
Пример: 4А50А2У3 – закрытый обдуваемый;
4АН160S2У3 – защищенный;
4АР160S6У3 – с повышенным пусковым моментом.