- •6.050701 - «Электротехника и электротехнологии»,
- •6.050702 – «Электромеханика».)
- •Содержание
- •I. Синхронные машины
- •1.1. Принцип действия синхронной машины
- •1.2. Устройство синхронной машины
- •1.3. Особенности конструкции машин большой мощности
- •1.4. Работа синхронного генератора при холостом ходе
- •1.5. Работа синхронного генератора под нагрузкой. Реакция якоря
- •1.6. Векторные диаграммы синхронного генератора
- •1.7. Внешние и регулировочные характеристики синхронного генератора
- •1.8. Определение индуктивных сопротивлений синхронной машины
- •1.9. Параллельная работа синхронной машины с сетью
- •1.10. Мощность и электромагнитный момент синхронной машины. Статическая устойчивость
- •1.11. Режимы работы синхронного генератора при параллельном включении с сетью
- •1.12. Особенности работы синхронного генератора на выпрямительную нагрузку
- •1.13. Синхронный двигатель
- •1.14. Пуск в ход синхронного двигателя
- •1.15. Регулирование частоты вращения синхронных двигателей
- •1.16. Синхронный компенсатор
- •1.17. Однофазная синхронная машина
- •1.18. Понятие о переходных процессах в синхронных машинах
- •1.19. Несимметричные режимы работы синхронных генераторов
- •1.20. Синхронные машины с постоянными магнитами
- •II. Машины постоянного тока
- •2.1. Принцип действия машины постоянного тока
- •2.2. Устройство машины постоянного тока
- •2.3. Э.Д. С. И электромагнитный момент машины постоянного тока
- •2.4. Обмотки якоря
- •2.5. Магнитное поле машины постоянного тока
- •2.6. Круговой огонь на коллекторе
- •2.7. Коммутация
- •2.8. Генераторы постоянного тока
- •2.9. Параллельная работа генераторов постоянного тока
- •2.10. Электродвигатели постоянного тока
- •2.11. Пуск в ход электродвигателей постоянного тока
- •2.12. Принципы регулирования частоты вращения двигателей постоянного тока
- •2.13. Работа электродвигателей постоянного тока в тормозных режимах
- •2.14. Современные способы регулирования частоты вращения электродвигателей постоянного тока
- •2.15. Универсальные коллекторные двигатели
- •Список литературы:
I. Синхронные машины
1.1. Принцип действия синхронной машины
Статор 1 синхронной машины (рис. 1.1, а) выполнен так же, как и асинхронной: на нем расположена трехфазная (в общем случае многофазная) обмотка 3. Обмотку ротора 4, которая питается от источника постоянного тока, называют обмоткой возбуждения, так как она создает в машине магнитный поток возбуждения.
Рис. 1.1 – Электромагнитная схема синхронной машины (а) и схема ее включения (б):
1 — статор, 2 — ротор, 3—обмотка якоря, 4 — обмотка возбуждения,
5 —контактные кольца, 6 — щетки
Вращающуюся обмотку ротора соединяют с внешним источником постоянного тока посредством контактных колец 5 и щеток 6. При вращении ротора 2 с некоторой частотой n2 поток возбуждения пересекает проводники обмотки статора и индуктирует в ее фазах переменную э. д. с. E (рис. 1.1, б), изменяющуюся с частотой
f1=pn2/60 (1.1)
Если обмотку статора подключить к какой-либо нагрузке, то протекающий по этой обмотке многофазный ток Ia создаст вращающееся магнитное поле, частота вращения которого
n1=60f1/p. (1.2)
Из (1.1) и (1.2) следует, что n1 = n2, т. е. ротор вращается с той же частотой, что и магнитное поле статора. По этой причине рассматриваемую машину называют синхронной. В такой машине результирующий магнитный поток Фрез создается совместным действием м. д. с. обмотки возбуждения и обмотки статора и результирующее магнитное поле вращается в пространстве с той же частотой, что и ротор.
В синхронной машине обмотку, в которой индуктируется э. д. с. и протекает ток нагрузки, называют обмоткой якоря, а часть машины, на которой расположена обмотка возбуждения,— индуктором. Следовательно, в машине, выполненной по конструктивной схеме, представленной на рис. 1.1, статор является якорем, а ротор — индуктором. С точки зрения принципа действия и теории работы машины безразлично, вращается якорь или индуктор, поэтому в некоторых случаях применяют синхронные машины с обращенной конструктивной схемой: обмотка якоря, к которой подключена нагрузка, расположена на роторе, а обмотка возбуждения, питаемая постоянным током,— на статоре.
Синхронная машина может работать автономно в качестве генератора, питающего подключенную к ней нагрузку, или параллельно с сетью, к которой присоединены другие генераторы. При работе параллельно с сетью она может отдавать или потреблять электрическую энергию, т. е. работать генератором или двигателем. При подключении обмотки статора к сети с напряжением Uс и частотой f1 протекающий по обмотке ток создает, так же как в асинхронной машине, вращающееся магнитное поле, частота вращения которого определяется по (1.2). В результате взаимодействия этого поля с током Iв, протекающим по обмотке ротора, создается электромагнитный момент М, который при работе машины в двигательном режиме является вращающим, а при работе в генераторном режиме—тормозным. Таким образом, в рассматриваемой машине в отличие от асинхронной поток возбуждения (холостого хода) создается обмоткой постоянного тока, расположенной на роторе. Поэтому в установившихся режимах ротор неподвижен относительно магнитного поля и вращается вместе с ним с частотой вращения n1 = n2, независимо от механической нагрузки на валу ротора или электрической нагрузки.
Таким образом, синхронная машина имеет следующие особенности, характерные для установившихся режимов работы:
а) ротор машины, работающей как в двигательном, так и в генераторном режимах, вращается с постоянной частотой, равной частоте вращающегося магнитного поля, т. е. n2 = n1;
б) частота изменения э. д. с. Е, индуктируемой в обмотке якоря, пропорциональна частоте вращения ротора;
в) в обмотке ротора э. д. с. не индуктируется, а ее м. д. с. определяется только током возбуждения и не зависит от режима работы.