В-1. Электрические машины и их значение в народном хозяйстве

Значение электрической энергии в народном хозяйстве и в быту непрерывно возрастает

Электрификация промышленности, транспорта, сельского хозяйства и быта населения обусловливает необходимость применения разнообразного электротехнического оборудования. Одним из основных видов этого оборудования являются электрические машины, которые служат для преобразования механической энергии в электрическую и обратно — электрической энергии в механическую, а также для преобразования одного рода электрической энергии в другой.

Преобразование механической энергии в электрическую осуществляется с помощью электрических машин, называемых электрическими генераторами. Генераторы приводятся во вращение с помощью паровых, гидравлических и газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания и других первичных двигателей.

Во многих случаях электрическая энергия, выработанная на электрических станциях, снова превращается в механическую для приведения в действие различных машин и механизмов. Для этой цели применяются электрические машины, называемые электрическими двигателями.

На современных электростанциях обычно вырабатывается переменный ток, и для передачи его к потребителям через линии электропередачи и электрические сети необходимо изменять напряжение тока. Такое изменение, или трансформация, переменного тока осуществляется с помощью преобразователей, которые называются трансформаторами. Трансформаторы представляют собой статические электромагнитные аппараты, не имеющие вращающихся частей. Однако в принципе их действия и устройства есть много общего с вращающимися электрическими машинами, и поэтому их также относят к электрическим машинам в широком смысле этого слова. Существуют также другие разновидности электрических машин.

В зависимости от рода тока электрические машины подразделяются на машины постоянного и переменного тока. Электрические машины изготовляются на очень широкие пределы мощностей — от долей ватта до миллиона киловатт и выше.

В-2 Основные определения и классификация электрических машин

Электрические машины являются основными элементами электрических установок. Они используются как источники (генераторы) электрической энергии, как двигатели, чтобы приводить в движение самые разнообразные рабочие механизмы на заводах и фабриках, в сельском хозяйстве, на строительных работах и т. д.

Электрические машины, предназначенные для преобразования механической энергии в электрическую, называются генераторами; электрические машины, предназначенные для обратного преобразования электрической энергии в механическую, называются двигателями.

Электрические машины применяются также для преобразования рода тока (например, переменного тока в постоянный), частоты и числа фаз переменного тока, постоянного тока одного напряжения в постоянный ток другого напряжения. Такие машины называются электромашинными преобразователями.

Электрическая машина имеет две основные части — вращающуюся, называемую ротором, и неподвижную, называемую статором (рис. 1-1).

К электрическим машинам относят также трансформатор. Трансформатор представляет собой статический электромагнитный аппарат, который служит для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения, но той же частоты. Хотя он и не является

машиной (не имеет движущихся частей), все же его теория изучается вместе с теорией электрических машин, так как основные соотношения между величинами, характеризующими рабочий процесс трансформатора, применимы и к электрическим машинам.

Различают машины переменного и постоянного тока в зависимости от того, какой ток они генерируют или потребляют.

Машины переменного тока разделяются на синхронные и асинхронные. В тех и других машинах при их работе возникает вращающееся магнитное поле. Ротор синхронной машины вращается со скоростью, равной скорости вращения магнитного поля. Скорость вращения ротора асинхронной машины отличается от скорости вращения поля.

Машины переменного тока бывают однофазные и многофазные (чаще всего трехфазные); первые генерируют или потребляют однофазный ток, вторые — многофазный ток.

В-3 Основные законы электротехники в теории электрических машин.

Законы Кирхгофа

Как известно, для любой электрической цепи справедливы законы Кирхгофа для токов и напряжений.

Первый закон Кирхгофа

Алгебраическая сумма токов в проводниках, соединенных в узел, равна нулю

Узлом в электрической цепи называется место соединения трёх и более ветвей, место соединения двух ветвей называется устранимым узлом. В  ток берется со знаком плюс, если ток втекает в узел, и со знаком минус, если вытекает. Ветвью называется участок цепи с последовательным соединением элементов. Замкнутым контуром цепи называется путь по ветвям цепи, который начинается и заканчивается в одном и том же узле.

Второй закон Кирхгофа

Алгебраическая сумма ЭДС всех источников в любом замкнутом контуре цепи равна алгебраической сумме напряжений на всех остальных элементах того же контура

Закон Ома — это физический закон, определяющий связь между напряжением, силой тока и сопротивлением проводника в электрической цепи. Назван в честь его первооткрывателя Георга Ома.Закон Ома гласит:Сила тока в однородном участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к участку, и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению этого участка.И записывается формулой:

I=U\R

В-4 ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА

Простейшим генератором является виток, вращающийся в маг­нитном поле полюсов N и S (см. рис. 125). В таком витке индук­тируется переменная во времени э. д. с. Поэтому при соединении концов витка с контактными кольцами, вращающимися вместе с витком, в нагрузке через неподвижные щетки протекает перемен­ный ток, т. е. такая машина является генератором переменного тока.

Для преобразования переменного тока в в постоянный применяют коллектор, принцип дейст­вия которого состоит в следующем. Концы витка 1 (рис. 133) присоединяются к двум медным полукольцам (сегментам), называемым коллек­торными пластинами. Пластины жестко укреп­ляют на валу машины и изолируют как друг от друга, так и отвала. На пластинах помещают не­подвижные щетки 2 и 3, электрически соединен­ные с приемником энергии.

При вращении витка коллекторные пластины также вращаются вместе с валом машины и каж­дая из неподвижных щеток 2 и 3 соприкасается то с одной, то с другой пластиной. Щетки на коллек­торе устанавливают так, чтобы они переходили с

одной пластины на другую в тот момент, когда э. д. с, индукти­руемая в витке, была равна нулю. В этом случае при вращении яко­ря в витке индуктируется переменная э. д. с, изменяющаяся сину­соидально при равномерном распределении магнитного поля, но каждая из щеток соприкасается с той коллекторной пластиной и со­ответственно с тем из проводников, который в данный момент на­ходится под полюсом определенной полярности.

Следовательно, э. д. с. на щетках 2 и 3 знака не меняет, и ток по внешнему участку замкнутой электрической цепи протекает в одном направлении от щетки 2 через сопротивление r к щетке 3

Однако несмотря на то, что направление э. д. с. во внешней цепи остается неизменным, величина ее меняется во времени, т. е. по­лучена не постоянная, а пульсирующая э. д. с. Ток во внешней цепи будет также пульсирующим.

Если поместить на якоре два витка под углом 90° один к дру­гому и концы этих витков соединить с четырьмя коллекторными пластинами, то пульсация э. д. с. и тока во внешней цепи значи­тельно уменьшится. При увеличении числа коллекторных пластин пульсация быстро уменьшается и при 16 пластинах на пару полю­сов становится менее 1%. Таким образом, при большом числе кол­лекторных пластин э. д. с. и ток практически постоянны.

В-5 МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА. Устройство и основные элементы конструкции

Машины постоянного тока — генераторы и двигатели — находят себе широкое применение в современных электроустановках. Они выполняются с неподвижными полюсами и вращающимся якорем. На рис. 5-1 представлен схематически разрез четырех-полюсной машины. Здесь же приведены названия ее основных частей.

Характерной частью машин постоянного тока является коллектор. Он состоит из медных пластин, разделенных изоляционными прослойками и собранных в виде цилиндра (рис. 5-2,а).

Якорь машины постоянного тока при его вращении перемагничивается, поэтому он собирается из листов электротехнической стали обычно толщиной 0,5 мм (рис. 5-2,б). Листы перед сборкой покрываются с обеих сторон лаком; таким образом, предотвращается образование в стали якоря больших вихревых токов. На внешней поверхности якоря после сборки листов получаются пазы и зубцы. В пазы закладываются проводники обмотки якоря, которые по особым правилам соединяются между собой и с коллекторными пластинами. На рис. 5-3 показаны пазы якоря. Они обычно делаются открытыми, что в большой степени облегчает укладку обмогки и позволяет хорошо ее изолировать. Для небольших машин делаются полузакрытые пазы, так же как для статоров асинхронных машин. У машин небольшой и средней мощности якорь помещается непосредственно на валу, для больших машин— на втулке, выполняемой в виде крестовины. Главные полюсы служат для создания основного поля в машине. Они имеют сердечники, на которых помещается обмотка возбуждения, и полюсные наконечники. Последние удерживают катушки возбуждения и способствуют наиболее благоприятному распределению индукции в воздушном зазоре машины вдоль окружности якоря. Полюсы в современных машинах собираются из стальных листов толщиной 0,5—1 мм для уменьшения потерь от вихревых токов в поверхностном слое полюсных наконечников, обращенном к якорю. Вихревые токи возникают вследствие пульсации индукции, вызванной зубчатостью якоря: под отдельными частями полюсного наконечника проходит то зубец, то паз якоря, что вызывает в этих частях то сгущение, то разрежение магнитных линий.

Пульсации индукции проникают в сравнительно неглубокий слой, поэтому можно было бы делать слоистыми только полюсные наконечники. Однако технологически обычно выгоднее весь полюс собирать из листов.

Ярмо статора или станина для современных машин большой и средней мощности выполняется из прокатанной листовой стали, согнутой в цилиндр и сваренной по шву, или из литой стали; для машин небольшой мощности — из цельнотянутой стальной трубы. Дополнительные полюсы выполняются обычно из кованой стали или собираются из листов. Они, так же как главные полюсы, прикрепляются к станине при помощи болтов. Их назначение — создать условия для безыскровой работы щеток на коллекторе (улучшить коммутацию, см. § 5-7).

На рис. 5-4 показана машина в разобранном виде. Здесь в нижней части показан якорь, имеющий слева вентилятор и справа коллектор.

Коллектор состоит из клинообразных пластин твердотянутой меди, которые изолируются друг от друга и от корпуса коллектора миканитом (с малым содержанием связующих веществ). Его конструкция показана на рис. 5-5.

Для малых машин в последние годы часто применяются коллекторы на пластмассе. В этом случае коллекторные пластины вместе с миканитовыми прокладками между ними запрессовываются в пластмассу при соответствующей термической обработке.

В-6 обмотки якоря

Секции в обмотке соединяют между собой в определённой последовательности. В зависимости от этого обмотки машин постоянного тока подразделяют на: петлевые, волновые и комбинированные.

Петлевые и волновые обмотки в свою очередь подразделяются на простые и сложные. От типа обмотки будет зависеть число её параллельных ветвей, что определяет область её применения.

Простые петлевые обмотки получаются если последовательно соединять между собой рядом лежащие секции.

Сложные петлевые обмотки применяется для увеличения числа параллельных ветвей. Они представляют собой совокупность простых обмоток, уложенных на одном и том же якоре. При образовании сложной петлевой обмотки последовательно соединяют не рядом лежащие секции, отстоящие друг от друга на m элементарных пазов.

Простые волновые обмотки получают при последовательном соединении секций, начала которых лежат под следующими друг за другом одноимёнными полюсами. При таком соединении результирующий шаг примерно равен двум полюсным делениям.

Сложные волновые обмотки применяют для увеличения числа параллельных ветвей. Они могут быть однократнозамкнутыми и многократнозамкнутыми.

Комбинированные обмотки представляют собой сочетание петлевой и волновой обмоток, уложенных в одних и тех же пазах и присоединённых к общему коллектору. Катушки комбинированной обмотки имеют форму, напоминающую лягушку, поэтому такую обмотку называют лягушачьей.

Уравнительные соединения. Для улучшения работы машины постоянного тока в некоторых типах обмоток якоря применяют уравнительные соединения. Их подразделяют на уравнительные соединения первого и второго рода. УС первого рода применяют для петлевых обмоток, а второго рода – для вех сложных обмоток. УС первого рода применяют для ослабления влияния магнитной несимметрии на работу машины

В-10 Реакция якоря

Реакция якоря - воздействие поля якоря на поле машины.На проявление реакции якоря в машинах пост. тока сильное влияние оказывает положение щёток на коллекторе, т.к. о этого зависит распределение тока по проводникам обмотки якоря и магнитного поля, им созданного.

Поперечная реакция якоря – реакция, когда под одним краем полюса поле усиливается, а под другим ослабляется.Продольная реакция якоря – реакция, перпендикулярная поперечной реакции, и в зависимости от направления сдвига щёток оказывает или размагничивающее, или намагничивающее действие на поле машины.

Компенсационная обмотка в машинах постоянного тока предназначается для компенсации поперечной реакции якоря.При наличии компенсационной обмотки воздушный зазор между полюсами и якорем может быть взят минимально возможным по конструктивным соображениям, что приводит к уменьшению МДС обмотки возбуждения, её размеров и размеров полюсов. Вследствие этого габариты и масса машины снижаются.

В-11 Процесс коммутации

При вращении якоря коллекторные пластины поочерёдно входят в соприкосновение со щёткой. При этом секции, присоединенные к этим пластинам, замыкаются щёткой, а при дальнейшем перемещении якоря переходят в другую параллельную ветвь. При переходе секции из одной параллельной ветви в другую ток в ней меняет направление на противоположное.

Процесс переключения секции из одной параллельной ветви в другую носит название коммутации.

Способы улучшения коммутации:

1)Путём увеличения сопротивления коммутируемой секции.

Для этого в машинах пост. тока применяют щётки с повышенным значением переходного сопротивления, выполненные главным образом из графита с примесями. В машинах с низким номинальным напряжением (27-30 В) применяют медно-графитные щётки.

2)Путём уменьшения реактивной ЭДС.

- путём увеличения числа секций обмотки якоря, чтобы уменьшить число витков в каждой из них ;

-уменьшая длину якоря за счёт увеличения его диаметра;

-применение более широких щёток(увеличивается период коммутации секции, уменьшается скорость изменения тока в ней, при этом возрастает кол-во индуктивно связанных с ней секций, уменьшается реактивная ЭДС )

3)Путём создания коммутирующего поля в зоне коммутации.

4)Создание коммутирующего поля путём сдвига щёток.

Применяется в машинах, не имеющих дополнительных полюсов

5) Создание коммутирующего поля с помощью дополнительных полюсов.

Число дополнительных полюсов обычно равно числу главных полюсов и только у машин небольшой мощности число их уменьшается в 2 раза.

Сердечники этих полюсов или выполняются массивными из стальной поковки, или собираются из отдельных листов электротехнической стали. Применяют во всех машинах мощностью 1кВ и выше.

В-12 классификация генераторов пост тока

Классификация генераторов постоянного тока производится по способу их возбуждения .Они подразделяются на генераторы с независимым возбуждением и с самовозбуждением. Генераторы с независимым возбуждением выполняется с электромагнитным и магнитоэлектрическим возбуждением . в генераторах с электромагнитным возбуждением обмотка возбуждения располагаемая на главных полюсах подключается к независимому источнику питания . ток цепи возбуждения I может изменяться в широких пределах с помощью резистора R . мощность , потребляемая обмоткой возбуждения , не велика и в номинальном режиме составляет 1-5% номинальной мощности . снимаемой с якоря генератора . обычно процентное значение мощности возбуждения уменьшается с возрастанием номинальной мощности машины . магнитоэлектрические генераторы возбуждаются постоянными магнитами , из которых изготовлены полюса машины . с таким видом возбуждения выполняется генераторы относительно небольшой мощности , которые применяются в специальных случаях. В зависимости от способа её включения генераторы с самовозбуждениям подразделяются на генераторы с параллельным , последовательным и смешанным возбуждением. У генератора с с параллельным возбуждением резистор R даёт возможность изменять ток возбуждения l , а следовательно и выходное напряжения ю у генератора последовательного возбуждения обмотка возбуждения соединяется последовательно с якорем , и её ток возбуждения равен току якоря . У генераторов смешанного возбуждения на полюсах размещаются 2 обмотки . Одна из них имеет большое число витков и выполнена из проводников относительно не большого сечения .

В-13 характеристики ген пост тока

Р абочие свойства электрических машин определяют их характеристики . Для генераторов постоянного тока основными характеристиками являются характеристики холостого хода , нагрузочная , внешняя , регулировочная .

характеристика холостого хода независимого возбуждения

внешняя характеристика генератора независимого возбуждения

регулировочная характеристика генератора независимого возбуждения

внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения

В-17 устройство и классификация траснформаторов

Трансформатором называется электромагнитное статическое устройство предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции электрической энергии переменного тока одного напряжения в электрическую энергию другого напряжения .Это устройство состоит из взаимно неподвижных электрически не связанных между собой обмоток ,расположенных на ферромагнитном магнитопроводе .обмотки имеют между собой магнитную связь ,осуществляемую переменным магнитным полем .Ферромагнитный магнитопровод предназначен для усиления связи между обмотками .Классификация : 1.Двухобмоточные(трансформаторы с двумя обмотками)

2.Трёх- или Многообмоточные(3 и более обмотки)

3.В зависимости от числа фаз:

a.Однофазные

b.трёхфазные

c.Многофазные

В-18 прицнип действия трансформаторов

Принцип действия трансформатора основан на явлении взаимной индукции .Одну из обмоток подключают к источнику переменного напряжения, то по ней протекаетпеременный ток,который создаст в сердечнике переменный магнитный поток Ф. Этот поток сцеплён как с одной, так и с другой обмоткой и изменяясь будет индуцировать в них ЭДС.

В-23 Объясните и нарисуйте внешние характеристики трансформаторов при активной, индуктивной и емкостной нагрузках.

Под внешней характеристикой транс. понимается зависимость напр. на выходах вторичной обмотки U₂ от тока этой обмотки I₂ при условии что cosφ₂ первичное напр U₁ и частота f₁ постоянны

Внешние характеристики трансформатора

Изменение вторичного напр U₂ зависит от характера нагрузки:

- при активно-индуктивной нагрузке с ростом тока I₂ напр уменьшается

- при активно-емкостной может увеличивается

В- 24. Укажите схемы и группы соединения обмоток трехфазных трансформаторов.

Схема соединения обмотки в треугольник

Схема соединения обмотки в звезду (а) и в звезду с

выведенной нулевой точкой (б)

В-28 Трансформаторы с плавным регулированием напряжения

Разработан ряд способов такого регулирования напряжения, которые нашли практическое применение.

Одним из таких способов является применение контактных щеток, скользящих по неизолированной внешней поверхности обмотки (рис. 18-9, о), благодаря чему достигается плавное изменние числа включенных в работу витков обмотки. Такой метод широко используется в маломощных лабораторных автотрансформаторах. В более мощных трансформаторах н

В последнее время расширяется применение трансформаторов с элементами, подмагничиваемыми постоянным током. Предложено значительное количество разновидностей таких трансформаторов.

представлен однофазный двухобмоточный трансформатор, первичная и вторичная обмотки которого расположены на разных стержнях, а между стержнями имеется'магнитный шунт, набранный, как и сердечники, из листовой электротехнической стали. Благодаря такому устройству обмотки трансформатора имеют пониженную электромагнитнуюсвязь и большоерассеяние.

Полезный поток Ф_с замыкается через крайние сердечники. Если пренебречь небольшим намагничивающим током, то токи 1_Х и /₂ находятся в противофазе и создают потоки рассеяния Ф_1(Т и Ф_асг, которые замыкаются в основном через шунт и складываются в нем. Вследствие большого рассеяния падения напряжения в сопротивлениях рассеяния jxJi и /jc₂/₂ велики, что приводит к значительному уменьшению вторичного напряжения.

Магнитный шунт подразделен на две части, на каждой из которых расположена половина подмагни-чивающей обмотки, питаемой постоянным током (-. Эти половины обмотки включены так, что создаваемый ими постоянный магнитный поток Ф= замыкается в пределах шунта. Чем больше i=, тем больше Ф= и тем сильнее насыщается шунт, р результате чего Ф₀1 и Ф^-уменьшаются. Это приводит к повышению вторичного напряжения t/₂. Таким образом, путем регулирования (= можно регулировать величину Ц_г,

- Часть вторичной обмотки можно расположить на общем стержне с первичной обмоткой. Это приведет к усилению электромагнитной связи, уменьшению рассеяния и уменьшению диапазона регулирования U%- Поэтому диапазон регулирования (7₂ определяется распределением витков вторичной обмотки между двумя стержнями.

В 40Объясните особенности устройства трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутой обмоткой ротора и двигателя с фазной обмоткой ротора

Асинхронный двигатель состоит из неподвижной части – статора и вращающейся – ротора. Роторы бывают двух типов: короткозамкнутые и фазные.

В пазы короткозамкнутого ротора укладывают обмотку в виде беличьей клетки, выполняемую из медных или алюминиевых стержней, которые с торцовых сторон замыкают двумя кольцами. Стержни этой обмотки вставляют в пазы сердечника ротора. Беличью клетку от стали ротора не изолируют, так как проводимость проводников обмотки в десятки раз больше проводимости стали. Зачастую пазы ротора или статора делают скошенными для уменьшения высших гармонических ЭДС, вызванных пульсациями магнитного потока из-за наличия зубцов, магнитное сопротивление которых существенно ниже магнитного сопротивления обмотки, а также для снижения шума, вызываемого магнитными причинами. Для улучшения пусковых характеристик асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, а именно, увеличения пускового момента и уменьшения пускового тока, на роторе применяют специальную форму паза. При этом внешняя от оси вращения часть паза ротора имеет меньшее сечение чем внутренняя. Это позволяет использовать эффект вытеснения тока, за счет которого увеличивается активное сопротивление обмотки ротора при больших скольжениях (при пуске).

В пазы фазного ротора укладывают трехфазную обмотку, выполняемую по типу обмотки статора. Эту обмотку ротора соединяют в звезду. При этом концы обмотки соединяют вместе, а начала присоединяют к контактным кольцам, на которые устанавливают щетки, соединенные с пусковым реостатом, выполняющий роль добавочного активного сопротивления, одинакового для каждой фазы.

В 41 Расскажите способы определения выводов начала и конца обмоток статора трехфазного асинхронного двигателя

Обмотки двигателя могут быть соединены в звезду или в треугольник. Для удобства соединения обмоток в треугольник выводы обмоток присоединены к доске зажимов. При присоединении в звезду концы обмотки соединяют вместе, а начала присоединяют к контактным кольцам, на которые устанавливают щетки, соединенные с пусковым реостатом.Если на паспорте двигателя написано 220/380 и стоит обозначение , что это значит, что при линейном напряжении в сети 220 В обмотки нужно соединить в треугольник, а при линейном напряжении 380 В – в звезду.

№42Получ вращ магн поля АД 3-х фаз маш

АД:

Предположим, что ротор АД неподвижен и к его валу не приложен тормозной момент. Если на 3-хфазную обмотку статора подключить к 3-хфазной сети, то токи, протекающие по обмотке, создадут вращающееся магнитное поле. Угловая скорость этого поля, называется синхронной. Магнитное поле при своем вращении пересекает проводники обмотки ротора и индуцирует в них ЭДС.

Синхронные машины:

Рассмотрим принцип действия синхронного генератора. Если через обмотку возбуждения(обмотка ротора) протекает постоянный ток, то полюсы создадут постоянное магнитное поле чередующейся полярности. При вращении полюсов, а следовательно, и поля относительно проводников обмотки якоря в них будет индуцироваться переменная ЭДС, причем ЭДС отдельных проводников фазы суммируются. Если на якоре(обмотке статора) уложены 3 одинаковые обмотки, сдвинутые в пространстве на электрический угол =120 градусов, то в этих обмотках будет индуцироваться 3-хфазная система фазных ЭДС.

В-43 Уранвие магнитдвиж сил

АД:

Процессы, протекающие в АД с эквивалентным неподвижным ротором, описываются системой уравнений, подобной системе уравнений для трансформатора.Уравнение МДС(магнитодвижущей силы):

W=I1*W1-I2s*W2=I0*W1

I0- ток хх или намагничиванияТок ротора.

Запишем уравнение равновесия для одной фазы короткозамкнутого ротора.

При неподвижном роторе.

R2 – активное сопротивление обмотки ротора, связанное с потерями на нагрев обмотки.

X2 – индуктивное сопротивление обмотки ротора, связанное с потоком рассеяния.

где: x2 = 2 π f L2 – индуктивное сопротивление обмотки неподвижного ротора, связанное с потоком рассеяния;

R2 – активное сопротивление обмотки ротора, связанное с потерями на нагрев обмотки.При вращающемся роторе.

где: – индуктивное сопротивление обмотки вращающегосяротора.

Для тока ротора в общем случае можно получить такое соотношение:

Отсюда следует, что ток ротора зависит от скольжения и возрастает при его увеличении, но медленнее, чем ЭДС.

Ток статора

Так как результирующее магнитное поле асинхронной машины не зависит от её режима работы, можно составить для одной фазы уравнение магнитодвижущих сил, приравняв магнитодвижущую силу в режиме холостого хода к сумме магнитодвижущих сил в режиме нагрузки.

İ0 w1 k1 = İ1 w1 k1 + İ2 w2 k2, где

k1=0.92÷0.98 – обмоточный коэффициент;

w1 – число витков одной фазы обмотки статора;

Отсюда İ1 = İ0 + İ'2.

Здесь I0 – ток в обмотке статора в режиме идеального холостого хода,

– составляющая тока статора, которая компенсирует действие магнитодвижущей силы обмотки ротора. Полученное выражение для тока статора отражает свойство саморегулирования асинхронной машины. Чем больше ток ротора, тем больше ток статора. В режиме холостого хода ток статора минимальный. В режиме нагрузки ток статора возрастает. Ток реального холостого хода асинхронной машины и значительно больше по сравнению с номинальным током, чем у трансформатора. Это объясняется тем, что величина тока I0 зависит от магнитного сопротивления среды, в которой создаётся магнитное поле. У асинхронной машины, в отличие от трансформатора, есть воздушный зазор, который создаст большое сопротивление магнитному полю.

В-44 Вектр диаграмма и схема замещения АД

48 Влияние напряжения

1 Регулирование угловой скорости изменением

подводимого напряжения

Для регулирования угловой скорости асинхронного дви-гателя подводимое напряжение к обмотке статора по срав-нению с номинальным уменьшается. Так как момент про-порционален U²₁ то механические характеристики при мень- шем напряжении пойдут ниже естественной. Если моментнагрузки М_с остается постоянным, то при снижении напряжения ение будет увеличиваться.

Способ регулирования угловой скорости изменением подводимого напряжения имеет существенный недостаток,состоящий в том, что в этом случае увеличиваются потери и снижается КПД двигателя.

2 Регулирование угловой скорости включением в цепь ротора добавочного резистора

Этот способ регулирования применяется в двигателяхс фазным ротором. При М_c=const в зависимости от значения Δr₂ двигатель будет работать со скольжениями S₁— S₃, чему соответствуют угловые скорости ω(₁)-ω(₃). Этот способ позволяет плавно, в широких пределах (до s=1), регулировать угловую ско- рость. Электрические потери в цепи ротора увеличиваются пропорционально скольжению (P_э2=P_12s).

49Расхажите назначение опыта холостого хода и короткого замыкания

Опыт холостого хода. Холостым ходом называется режим работы асинхронного двигателя, когда отсутствует нагрузка на валу (М_с=0 и Р2=0). В опыте холостого хода подводимое к обмотке статора напряжение изменяется в пределах (0,6—1,15)U_1ном . При опыте измеряют активную мощность холостого хода Р₀, ток холостого хода I₀ и напряжение U₁

Опыт короткого замыкания. Коротким замыканием называется режим работы машины, когда ее ротор заторможен (ω = 0), а вторичная обмотка замкнута накоротко. Схема опыта аналогична схеме опыта холостого хода. Изменяя подводимое напряжение U_1k измеряют подводимую мощность P_1k и ток статора I_1k .По этим величинам определяют cosφ_1k=P_1k/m₁U_k1I_k1. Зависимости P_1k ,I_1k ,cosφ_1k=f(U_1k) называются характеристиками короткого замыкания. Они показаны на рис. 23.8.

По данным опыта короткого замыкания можно определить сопротивления Z_K, r_K и х_к схемы замещения

50. Способы регулирования частоты вращения угловой скорости трехфазных ад.

Возможные способы регулирования угловой скорости в АД вытекают из формулы W=W₁(1-s) Согласно этой формуле скорость ротора двигателя можно регулировать изменением угловой скорости магнитного поля W₁ или скольжения s. 1. Скорость магнитного поля зависит от частоты питающего напр f₁ , и числа пар полюсов. Значит изменить угловую скорость можно изменять частоту f₁ , для осуществления данного способа требуется чтобы двигатель получал питание от отдельного источника. 2. Угловая скорость магнитного поля в АД и угловая скорость ротора обратно пропорционально числу пар полюсов. Значит изменяя число пар полюсов можно регулировать скорость. Число пар полюсов зависит от шага и схемы соединения обмотки статора.