Выводы по работе. ? = Еm sin pΩt; ев = Еm sin (pΩt - 2π /3); ес = Еm sin (pΩt + 2π/3).
5. Электрические машины Магнитное поле машин постоянного тока неподвижно и создается основными полюсами (1) (рис. 5.1) с обмотками возбуждения (2). Полюсные наконечники (3)образуют требуемое распределение индукции в зазоре между полюсами (1)и якорем (4). Полюсы крепят к станине (5), через которую замыкается магнитный поток. Вращающаяся часть (якорь) состоит из сердечника, собранного из листов электротехнической стали с пазами для обмотки якоря и вентиляционными отверстиями,
Рис. 5.1. Рис. 5.2. Рис. 5.3.
а) б) Рис. 5.4 Рис. 5.5
обмотки якоря и коллектора. Сердечник и коллектор закрепляются на валу. Обмотка состоит из секций, изготовленных на специальных шаблонах или станках. Коллектор набирается из медных пластин – ламелей (1) (рис. 5.2), имеющих выступы (2) в форме ласточкиного хвоста. Пластины изолируются друг от друга и стягиваются зажимными конусами (3). К выступающему концу ламели (4)присоединяются концы двух смежных секций обмотки якоря. Электрический контакт с коллектором осуществляется с помощью графитовых неподвижных щеток (2) (рис. 5.3), помещенных в обоймы щеткодержателей (1) и прижатых пружинами к поверхности коллектора. Вал вращается в подшипниках щитов, закрепленных на торцах станины. Между основными полюсами помещаются добавочные полюсы (6) (рис. 5.1), с помощью которых достигается безыскровая работа щеток на коллекторе. На рис. 5.1 изображена машина с одной парой полюсов. В промышленности изготовляются машины и с бó льшим числом пар полюсов. Стороны (1и 2) секции обмотки якоря (рис. 5.4) укладываются в различные пазы сердечника так, что одна из них (1)лежит в верхнем слое, а другая (2) – на дне паза. Таким образом, обмотка становится двухслойной. Проводники секции размещаются так, чтобы ЭДС в них суммировались. Для этого стороны каждой секции располагаются под полюсами различной полярности на расстоянии, примерно равном полюсному делению τ (длина дуги окружности якоря между осями соседних полюсов). Различают параллельную (петлевую) и последовательную (волновую) обмотки. При петлевой обмотке (рис. 5.5, а) концы секции присоединяют к соседним парам пластин коллектора. Нижние стороны секций показаны пунктиром. Секции условно изображены одновитковыми. Число щеток и параллельных ветвей 2а простой петлевой обмотки равно числу полюсов 2р: 2а = 2р. На рис. 5.5, б показана развернутая схема простой волновой обмотки. Концы секции присоединяют к коллекторным пластинам, отстоящим друг от друга на таком расстоянии, чтобы после завершения одного оборота вокруг якоря, второй оборот пришлось начать с секции, лежащей слева от первой. Число параллельных ветвей 2а = 2. Несмотря на то, что в обоих случаях обмотки получаются замкнутыми, их суммарная ЭДС равна нулю, так как под каждым полюсом находится одинаковое число проводников. Основной признак классификации машин постоянного тока – способ создания магнитного потока основных полюсов, то есть создания потока возбуждения. Вид возбуждения магнитного потока влияет на характеристики машин. Реакцией якоря, называется воздействие магнитного поля, образуемого током якоря, на магнитное поле главных магнитных полюсов машины.
Классификацию машин переменного тока иллюстрирует рис.5.6. У синхронных машин частота вращения ротора определяется частотой переменного тока. У асинхронных – возможно непрерывное изменение частоты вращения в некоторых пределах при постоянной Рис. 5.6 частоте переменного тока. Генераторы преобразуют механическую энергию в электрическую. Двигатели наоборот, преобразуют электрическую энергию в механическую. Статоры синхронных и асинхронных машин переменного тока имеют одинаковую конструкцию: магнитопровод набирается из штампованных листов электротехнической стали, в пазы которых уложена распределенная трехфазная обмотка, создающая круговое вращающееся магнитное поле с 2рполюсами. Ротор асинхронной машины также набирается из листов электротехнической стали. Короткозамкнутая обмотка ротора выполняется в виде стержней, расположенных вдоль внешней поверхности цилиндра с небольшим скосом и замкнутых между собой на торцах (обмотки типа «беличьего колеса»). Кроме того, бывает распределенная трехфазная обмотка, обычно соединенная «звездой», концы которой подключены к контактным кольцам. Такие роторы называют фазными или роторами с кольцами. Вращающееся магнитное поле, образуемое трехфазным током в обмотке статора, наводит в обмотке ротора ЭДС Е2. Эта ЭДС вызывает в цепи ротора ток 12, взаимодействие которого с магнитным полем статора и создает вращающий момент. Для образования ЭДС необходимо, чтобы частоты вращения ротора Ω и магнитного поля статора Ω 0 отличались друг от друга. Мерой этого отличия является скольжение S S = (Ω 0 – Ω)/ Ω о = (n0 – n)/n0. (5.1) Токи ротора с частотой f2 = sf1 образуют магнитное поле, вращающееся относительно ротора с частотой Ω 2s Ω 2 s = 2π f2/p = 2π f1s/p = Ω 0 S, (5.2) а относительно статора – с частотой Ω 2 Ω 2 = Ω 2s + Ω = (l – S) Ω 0 + S Ω 0 = Ω 0. (5.3) Ротор синхронной машины представляет собой электромагнит с сосредоточенной (явнополюсный ротор) или распределенной (неявнополюсный ротор) обмоткой, называемой обмоткой возбуждения, к которой через контактные кольца и щетки подведен постоянный ток возбуждения. Число пар полюсов ротора равно числу пар полюсов обмотки статора. Ротор и его магнитное поле с потоком Ф вращаются с частотой Ω = Ω 0, равной частоте вращения магнитного поля статора. При этом магнитные полюсы статора и ротора неподвижны относительно друг друга и сдвинуты на некоторый угол. В результате чего, взаимодействие полей статора и ротора создает механический момент: вращающий – в синхронном двигателе (магнитное поле статора опережает магнитное поле ротора) или тормозящий – в синхронном генераторе (магнитное поле статора отстает от магнитного поля ротора). Вращающееся магнитное поле ротора индуцирует в обмотках статора трехфазную ЭДС частотой ω = рΩ: еА= Еm sin pΩ t; ев = Еm sin (pΩ t - 2π /3); ес = Еm sin (pΩ t + 2π /3). (5.4) Действующее значение ЭДС E = 4, 44fwФm (5.5) Частота ЭДС в статоре f = π n/60 = pΩ /2π (5.6)
|
