38. Однофазные асинхронные двигатели. Принцип действия. Пуск.

Однофазный АД состоит из статора, в пазах которого уложена однофазная обмотка, и короткозамкнутого ротора. При включении статора в сеть МДС статора создаёт не вращающийся, а пульсирующий магнитный поток с амплитудой ф max. Принцип действия: ф max разложим на два вращающихся магнитных потока Фпр и Фобр, каждый из которых будет равен половине Фmax. Данные магнитные потоки вращаются с частотой: n_пр=n_обр=n₁=f*60/p. Фпр вращается в направлении вращения ротора, а Фобр в противоположном направлении. Поэтому Sпр=(n1-n2)/n1=S; Sобр=n1+n2/n1=2-S; Фпр наводит в обмотке ротора Е_2пр Фпр→Е_2пр→I₂пр; Фобр→Е2обр→I2обр; Sпр<Sобр; f2обр>>f2пр; I2’обр является чисто индуктивным и оказывает сильное размагничивающее действие. Поэтому обратное поле и обратный момент оказываются значительно ослабленными, и однофазный асинхронный двигатель будет вращаться под действием момента М=Мпр – Мобр. (график). При работе двигателя в пределах номинальной нагрузки скольжение мало и вращающий момент создаётся практически прямым моментом. При скольжении S=1 Мпр=Мобр, а Мп=0. Следовательно при подключении к сети двигатель не может самостоятельно прийти во вращение. Нужен толчок. Чтобы создать в двигателе вращающееся магнитное поле в статоре помимо рабочей обмотки применяют ещё и пусковую. Токи I_A и I_B должны быть сдвинуты по фазе относительно друг друга на 90^о, для этого в цепь статора включают фазосмещающий элемент (ФЭ). Когда n2 (частота вращения ротора близка к Мном обмотку B отключают с помощью реле; таким образом двигатель будет двухфазным во время пуска, а во время работы - однофазным).

40. Устройство и принцип действия синхронной машины

Синхронная машина — это электрическая машина переменного тока, частота вращения ротора которой равна частоте вращения магнитного поля в воздушном зазоре. Устройство. Основными частями синхронной машины являются якорь и индуктор. Якорь представляет собой одну или несколько обмоток переменного тока. В двигателях токи, подаваемые в якорь, создают вращающееся магнитное поле, которое сцепляется с полем индуктора, и таким образом происходит преобразование энергии. Поле якоря оказывает воздействие на поле индуктора и называется поэтому также полем реакции якоря. В генераторах поле реакции якоря создаётся переменными токами, индуцируемыми в обмотке якоря от индуктора. Индуктор состоит из полюсов — электромагнитов постоянного тока или постоянных магнитов. Индукторы синхронных машин имеют две различные конструкции: явнополюсную или неявнополюсную. Явнополюсная машина отличается тем, что полюса ярко выражены и имеют конструкцию, схожую с полюсами машины постоянного тока. При неявнополюсной конструкции обмотка возбуждения укладывается в пазы сердечника индуктора, весьма похоже на обмотку роторов асинхронных машин с фазным ротором, с той лишь разницей, что между полюсами оставляется место, незаполненное проводниками. Для уменьшения магнитного сопротивления, то есть для улучшения прохождения магнитного потока применяются ферромагнитные сердечники ротора и статора. В основном они представляют собой шихтованную конструкцию из электротехнической стали. Электротехническая сталь обладает рядом интересных свойств. В том числе она имеет повышенное содержание кремния, чтобы повысить её электрическое сопротивление и уменьшить тем самым вихревые токи. Принцип действия. // Двигательный режим. Принцип действия синхронного двигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля якоря и магнитного поля полюсов индуктора. Обычно якорь расположен на статоре, а индуктор — на роторе. В мощных двигателях в качестве полюсов используются электромагниты (ток на ротор подаётся через скользящий контакт щетка - кольцо), в маломощных — постоянные магниты. Существует обращённая конструкция двигателей, в которой якорь расположен на роторе, а индуктор — на статоре. Запуск двигателя. Двигатель требует разгона до частоты, близкой к частоте вращения магнитного поля в зазоре, прежде чем сможет работать в синхронном режиме. Для разгона обычно используется асинхронный режим, при котором обмотки индуктора замыкаются через реостат или накоротко, как в асинхронной машине, для такого режима запуска в машинах на роторе делается короткозамкнутая обмотка, которая также выполняет роль успокоительной обмотки, устраняющей "раскачивание" ротора при синхронизации. После выхода на скорость близкую к номинальной (>95%) индуктор запитывают постоянным током. Иногда частоту индуктора понижают от номинальной до 0, т.е. до постоянного тока. Частота вращения ротора n[об/мин] остаётся неизменной, жёстко связанной с частотой сети f[Гц] соотношением n=60*f/p ,где p — число пар полюсов ротора. Генераторный режим. Обычно синхронные генераторы выполняют с якорем, расположенным на статоре, для удобства отвода электрической энергии. Поскольку мощность возбуждения невелика по сравнению с мощностью, снимаемой с якоря (0,3...2%), подвод постоянного тока к обмотке возбуждения с помощью двух контактных колец не вызывает особых затруднений. Принцип действия синхронного генератора основан на явлении электромагнитной индукции; при вращении ротора магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения, сцепляется поочередно с каждой из фаз обмотки статора, индуцируя в них ЭДС. В наиболее распространенном случае применения трехфазной распределенной обмотки якоря в каждой из фаз, смещенных друг относительно друга на 120 градусов, индуцируется синусоидальная ЭДС. Соединяя фазы по стандартным схемам «треугольник» или «звезда», на выходе генератора получают трехфазное напряжение, являющееся общепринятым стандартом для магистральных электросетей. Частота индуцируемой ЭДС f[Гц] связана с частотой вращения ротора n[об/мин] соотношением f=n*p/60. Где p— число пар полюсов ротора.