- •1, 4, 6, 7 – Узлы; 2, 3, 5, 8 – точки соединения элементов; 1–4, 4–6, 4–7, 6–7,
- •Законы Ома и Кирхгофа
- •Режимы работы электрических цепей
- •Эквивалентные преобразования последовательного, параллельного и смешанного соединений с r-элементами
- •Преобразование схем соединения сопротивлений «звезда» и «треугольник»
- •Лекция 2 Классификация цепей и особенности их расчета
- •Метод прямого применения законов Кирхгофа
- •Метод наложения (суперпозиции)
- •Метод контурных токов
- •Метод эквивалентного генератора
- •Метод узловых напряжений (метод двух узлов)
- •Уравнение баланса мощностей электрической цепи
- •Потенциальная диаграмма
- •Векторное изображение синусоидальных эдс, напряжений и токов
- •Комплексный метод расчета электрических цепей синусоидального тока
- •Законы Ома и Кирхгофа в комплексной форме
- •Пассивные элементы в цепи синусоидального тока
- •Цепь с резистивным элементом
- •Лекция 4
- •Цепь с последовательным соединением резистивного и индуктивного элементов
- •Цепь с емкостным элементом
- •Цепь с последовательным соединением резистивного и емкостного элементов
- •Электрическая цепь с последовательным соединением элементов с r, l, c
- •Треугольники напряжений, сопротивлений и мощностей
- •Резонанс напряжений
- •Лекция №6. Цепь с параллельным соединением резистивного, индуктивного и емкостного элементов
- •Треугольники токов и проводимостей
- •Параллельное соединение нескольких электроприемников
- •Резонанс токов
- •Цепь со смешанным соединением резистивного, индуктивного и емкостного элементов
- •Мощность однофазной цепи синусоидального тока
- •Методика расчета однофазных цепей синусоидального тока
- •Лекция 7
- •Соединение обмоток генератора и фаз приемника звездой
- •Трехфазный приемник, соединенный по схеме «звезда»
- •Соединение фаз приемника по схеме «треугольник»
- •Определение мощности и коэффициента мощности трехфазного приемника
- •Подключение катушки индуктивности с r, l к сети с постоянным напряжением
- •Переходные процессы при заряде и разряде конденсатора
- •Цепи периодического несинусоидального тока Причины возникновения периодических несинусоидальных эдс, токов и напряжений. Представление функций рядом Фурье
- •Действующее значение несинусоидальных электрических величин
- •Мощность электрической цепи при несинусоидальных напряжениях и токах
- •Лекция 10 основы электроники
- •Лекция 11 Полупроводниковые резисторы, диоды, транзисторы
- •Полевые транзисторы
- •Тиристоры
- •Интегральные микросхемы (имс)
- •Лекция 13
- •Т рехфазный мостовой управляемый выпрямитель (ув).
- •Сглаживающие фильтры
- •Усилители на биполярных и полевых транзисторах
- •Усилительный каскад на биполярном транзисторе с общим эмиттером
- •Графоаналитический анализ работы каскада на биполярном транзисторе с общим эмиттером
- •Амплитудная, амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики каскада усилителя с общим эмиттером
- •Температурная стабилизация
- •Понятие о многокаскадных усилителях напряжения
- •Усилительные каскады на полевых транзисторах с общим истоком
- •Режимы работы усилительных каскадов
- •Лекция 15 Усилители мощности
- •Обратные связи в усилителях
- •Балансный усилительный каскад (дифференициальный каскад)
- •Лекция 16 Операцинные усилители
- •Примеры построения аналоговых схем на операционном усилителе
- •Импульсные устройства
- •Ключевой режим работы транзистора
- •Импульсный (нелинейный) режим работы операционного усилителя. Компараторы
- •Мультивибраторы
- •Элементы вычислительных машин Основные логические операции и их реализация на базе микросхем
- •Триггеры
- •Регистры
- •Лекция 18 трансформаторы.
- •Опыт короткого замыкания
- •Уравнения и схема замещения трансформатора. Приведенный трансформатор
- •Лекция 19 Параметры приведенной вторичной обмотки и схема замещения трансформатора. Приведенный трансформатор
- •Векторная диаграмма трансформатора
- •Внешняя характеристика и коэффициент полезного действия трансформатора
- •Измерительные трансформаторы
- •Лекция 20 Трехфазные трансформаторы
- •Лекция 21. Асинхронные машины Устройство трехфазного асинхронного двигателя
- •Принцип работы асинхронного двигателя
- •Электродвижущая сила и электромагнитный момент асинхронного двигателя
- •Анализ механической характеристики асинхронного двигателя
- •Лекция 22. Способы торможения асинхронных двигателей
- •Особенности новых серий двигателей
- •Лекция 24 синхронные машины Устройство и типы синхронных машин
- •Синхронный генератор
- •Лекция 25 Принцип работы и пуск синхронного двигателя
- •Электромагнитный момент синхронного двигателя. Угловая и механическая характеристики
- •Регулирование коэффициента мощности
- •Достоинства и недостатки синхронных двигателей
- •Лекция 26 машины постоянного тока Принцип работы и устройство машин постоянного тока
- •Электродвижущая сила и электромагнитный момент машины постоянного тока
- •Лекция 27 Реакция якоря
- •Коммутация машин постоянного тока
- •Генератор постоянного тока с независимым возбуждением
- •Генераторы постоянного тока с самовозбуждением
- •Лекция 28 Типы возбуждения и механические характеристики двигателей постоянного тока
- •ППуск двигателей постоянного тока
- •Регулирование частоты вращения двигателя постоянного тока
- •Торможение двигателей постоянного тока
- •Рабочие характеристики двигателя постоянного тока
- •Лекция 29 основы электропривода Электропривод и его классификация
- •Механические характеристики производственных механизмов и эд
- •Нагревание и охлаждение двигателя
- •Лекция 30 выбор электродвигателя
- •Нагрузочные диаграммы и номинальные режимы электродвигательного устройства
- •Расчет мощности двигателя
- •Лекция 32 управление электроприводом
- •Основы электроснабжения
- •Категории электроприемников и их электроснабжение
- •Содержание и порядок разработки проекта системы электроснабжения
- •Определение установленной мощности понизительной трансформаторной подстанции Расчетная максимальная мощность трансформаторной подстанции
- •Коэффициенты спроса и мощности основных электроустановок
- •Средневзвешенный коэффициент мощности и мощность компенсатора
- •Минимальное количество трансформаторов и установленная номинальная мощность понизительных трансформаторных подстанций
- •Понятия об учете и нормировании электроэнергии Учет электрической энергии
- •Системы оплаты электрической энергии
- •Общезаводские нормы расхода электроэнергии (фрагмент)
- •Лекция 34 коэффициент мощности действующей электроустановки и способы его улучшения
- •Понятия о центре электрических нагрузок и выборе места расположения понизительных трансформаторных подстанций
- •Расчет установленной мощности понизительной трансформаторной подстанции и исследование технико-экономических показателей ее трансформаторов в естественных и искусственных условиях
- •Суммарные нагрузки на птп
- •Алгоритм исследования
- •Расчетные нагрузки на трансформатор птп
- •Выводы и обобщения
- •Литература
Лекция 21. Асинхронные машины Устройство трехфазного асинхронного двигателя
Электрический двигатель – машина, преобразующая электрическую энергию, потребляемую из сети, в механическую. Электродвигатели – основной потребитель электроэнергии. Более 60% производимой электроэнергии преобразуется электродвигателями в механическую работу. Наибольшее распространение получили трехфазные асинхронные двигатели (АД) благодаря их простоте, надежности в эксплуатации и низкой стоимости. В бытовой технике применяются маломощные одно- и двухфазные АД, питающиеся от двухпроводной сети.
АД с к. з. ротором
Двигатель состоит из неподвижной части – статора и вращающегося ротора. Основными частями статора являются корпус 1 с впрессованным сердечником 2. Сердечник статора собирается из тонких дисков электротехнической стали (для уменьшения потерь от вихревых токов и гистерезиса). На внутренней цилиндрической поверхности сердечника имеются пазы 3, в которые укладывают трехфазную обмотку статора, состоящую из трех фазных обмоток (на рис. 3.17, а не показана). Фазные обмотки смещены друг относительно друга на 120° и могут соединяться звездой или треугольником. Начала фаз C1, C2, C3 и их концы C4, C 5, C6 выведены в коробку на статоре.
Внутри статора находится ротор, состоящий из вала 4, на который напрессован цилиндрический сердечник 5 (рис. а). Сердечник ротора состоит из отдельных дисков стали, имеющих пазы 6, в которых располагается обмотка ротора. По типу обмотки роторы делят на: 1) короткозамкнутые; 2) фазные. Короткозамкнутая обмотка имеет конструкцию типа «беличья клетка» и состоит из находящихся в пазах ротора стержней 1, замкнутых накоротко с торцов кольцами 2 . Стержни и кольца выполняют из меди или алюминия. Для охлаждения АД на кольцах предусмотрены вентиляторные лопатки.
Фазный ротор АД
Принцип работы асинхронного двигателя
Направления
векторов магнитной индукции (а);
временная диаграмма токов статора (б);
векто-
ры суммарной индукции (в–д)
Пусть обмотки статора подключены к симметричной трехфазной сети, создающей в них симметричную трехфазную систему токов iA,, iB, iC (рис. б). Положительное направление тока в каждой обмотке выбираем от начала к концу, т. е. положительный ток в проводнике, примыкающем к началу обмотки, направлен от нас (крест), а в проводнике, примыкающем к концу, – к нам (точка). Положительные направления векторов магнитной индукции BА, BВ, BС определяются по правилу буравчика (рис. а). Магнитное поле каждой катушки изменяется во времени (пульсирует) по синусоидальному закону, сохраняя направление оси пульсации. Найдем положение вектора суммарной индукции BS, создаваемой тремя обмотками, в равноотстоящие моменты времени t1, t2, t3 (рис. 3.19, б). При t = t1 ток iА положителен и равен Im, а токи iB, iC отрицательны и равны – Im/2 (на рис. а направления токов в проводниках обмоток указаны «´», «·» при t = t1). Поскольку индукция и ток знаками синфазны, то BA(t1) = Bm, BB(t1) = BC(t1) = –Bm/2, где Bm – амплитуда индукции одной катушки.
Направления векторов индукции катушек определяются по правилу буравчика (рис. в). Суммируя векторы BA, BB, BC, находим, что вектор BS в момент t = t1 направлен горизонтально влево и равен 1,5Bm. При t = t2 = t1 + T1/6, где T1 = 1/f1 – период питающего напряжения, BS займет положение, показанное на рис. г, а при t = t3 – согласно рис. д. Таким образом, вектор BS равномерно вращается по часовой стрелке, проходя за время Т/6 угол 60° = = π/3 рад. Угловая скорость вектора BS Ω1 = π/3 : (Т /6) = 2πƒ1. Скорость вращения АД принято оценивать частотой вращения n1, измеряемой числом оборотов в минуту. Тогда n1 = 60Ω1/(2p) = 60ƒ1, n1 = 9,55Ω1. В данном случае вращающееся магнитное поле имеет один северный и один южный полюс, число пар полюсов р = 1. Если каждую фазную обмотку статора разбить на р последовательно включенных катушечных групп и группы равномерно сместить вдоль окружности статора, то вращающееся магнитное поле статора будет иметь р пар полюсов (2р чередующихся N и S полюсов). Такому полю соответствуют частота вращения n1 и угловая скорость W1:
При подключении обмоток неподвижного статора к трехфазной питающей сети внутри статора образуется вращающееся магнитное поле, частота вращения которого определяется по приведенной формуле. Поле статора пересекает проводники обмотки ротора и индуцирует в них ЭДС, под действием которой в этих проводниках появляются индукционные токи. На каждый проводник с током в магнитном поле действует сила, поэтому на валу ротора образуется вращающий момент М, приводящий ротор во вращение в направлении вращающегося поля статора. По мере разгона АД вращающий момент М изменяется до установления равновесия М = Мс, где Мс – момент сопротивления (тормозной момент), создаваемый приводимым во вращение механизмом (насос, центрифуга, вентилятор и т. д.) и силами трения. Равновесию моментов соответствует установившийся режим двигателя с постоянной частотой вращения ротора n = const.
Скольжением s называют относительную разность частот вращения поля статора и ротора:
где Ω = pn/30 » n/9,55– угловая скорость ротора (рад/с). При условии Мс = 0 (идеальный холостой ход) ротор теоретически достигает частоты вращения поля статора, т. е. n = n1, (s = 0). При этом проводники обмотки ротора не пересекаются магнитными линиями поля статора, индуцированные токи в роторе исчезают и вращающий момент М становится нулевым: М = Мс = 0. На валу АД всегда имеется момент сопротивления Мс, обусловленный трением в подшипниках, сопротивлением воздуха и т. д., поэтому частота вращения реального холостого хода немного ниже n1: nxx » 0,99n1 (sxx » 0,01). КПД АД наибольший при малом скольжении, поэтому устанавливают sном = 0,02¸0,08, т. е. nном = = (0,92¸0,98)n1. Реверс двигателя (изменение направления вращения) осуществляют изменением направление вращения поля статора. Для этого нужно изменить порядок чередования фаз напряжения статора, т. е. поменять местами выводы любых двух фаз питающей сети.