- •Часть 1
- •Предисловие
- •Введение
- •Основные физические законы функционирования электрических машин
- •Общие вопросы машин постоянного тока
- •2.1. Принцип действия машин постоянного тока
- •2.2. Конструкция машин постоянного тока
- •2.3. Обмотки якоря машин постоянного тока
- •2.3.1. Принципы реализации обмотки якоря и основные понятия
- •2.3.2. Простая петлевая обмотка
- •2.3.3. Простая волновая обмотка
- •2.3.4. Сложная волновая обмотка
- •2.3.5. Сложноволновая обмотка
- •2.4. Эквипотенциальные соединения обмоток якоря
- •2.5. Способы создания магнитного поля или способы возбуждения машин постоянного тока
- •2.6. Эдс якорной обмотки машин постоянного тока
- •2.7. Механический момент на валу машины постоянного тока
- •2.8. Магнитное поле машины постоянного тока, работающей в режиме холостого хода
- •2.9. Магнитное поле нагруженной машины постоянного тока. Реакция якоря
- •2.10. Коммутация обмотки якоря машин постоянного тока
- •Двигатели постоянного тока
- •3.1. Принцип действия двигателей постоянного тока
- •3.2. Основные уравнения двигателя постоянного тока
- •3.3. Потери и коэффициент полезного действия двигателей постоянного тока
- •3.4. Характеристики двигателей постоянного тока
- •3.4.1. Характеристики двигателей с независимым и параллельным возбуждением
- •3.4.2. Характеристики двигателей с последовательным возбуждением
- •3.4.3. Характеристики двигателей постоянного тока смешанного возбуждения
- •3.5. Пуск двигателей постоянного тока
- •3.6. Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока
- •3.6.1. Регулирование частоты вращения двигателей с параллельным, независимым и смешанным возбуждением
- •3.6.2. Регулирование частоты вращения двигателя с последовательным возбуждением
- •Генераторы постоянного тока
- •4.1. Классификация генераторов постоянного тока по способу возбуждения
- •4.2. Энергетическая диаграмма генераторов постоянного тока
- •4.3. Основные характеристики генераторов постоянного тока
- •4.4. Характеристики генератора с независимым возбуждением
- •4.4.1. Характеристика холостого хода
- •4.4.2. Нагрузочная характеристика генератора
- •4.4.3. Внешняя характеристика
- •4.4.4. Регулировочная характеристика
- •4.4.5. Характеристика полного падения напряжения
- •4.5. Рабочая точка нагруженного генератора
- •4.6. Характеристики генератора с параллельным возбуждением
- •4.6.1. Условия самовозбуждения генераторов
- •4.6.2. Характеристика холостого хода
- •4.6.3. Нагрузочная характеристика
- •4.6.4. Внешняя и регулировочная характеристика генератора с параллельным возбуждением
- •4.7. Генераторы с последовательным возбуждением
- •4.8. Генераторы постоянного тока со смешанным возбуждением
- •4.9. Использование генераторов постоянного тока
- •4.10. Параллельная работа генераторов
- •Трансформаторы
- •5.1. Принцип действия трансформаторов
- •5.2. Конструкция однофазных трансформаторов
- •5.3. Потери электрической энергии в трансформаторе и коэффициент полезного действия трансформатора
- •5.4. Режим холостого хода трансформатора
- •5.5. Работа трансформатора в режиме нагрузки
- •5.6. Приведенный трансформатор и его схема замещения
- •5.7. Экспериментальное определение параметров трансформатора
- •5.8. Изменение выходного напряжения трансформатора при изменении тока нагрузки. Внешняя характеристика трансформатора
- •5.9. Внешняя характеристика трансформаторов
- •5.10. Трехфазные трансформаторы. Принцип действия трехфазных трансформаторов
- •5.11. Схемы и группы соединения обмоток трехфазных трансформаторов
- •5.12. Специальные трансформаторы
- •5.12.1. Автотрансформаторы
- •5.12.2. Измерительные трансформаторы
- •5.13. Параллельная работа трансформаторов
- •Асинхронные машины
- •6.1. Магнитные поля асинхронных двигателей. Вращающееся магнитное поле
- •6.2. Эллиптические и пульсирующие магнитные поля
- •6.3. Принцип действия асинхронного двигателя
- •6.4. Конструкция асинхронного двигателя
- •6.5. Обмотки асинхронных машин
- •6.6. Электродвижущие силы статорной и роторной обмоток
- •6.7. Магнитный поток асинхронных машин
- •6.8. Векторная диаграмма асинхронного двигателя
- •6.9. Электрическая схема замещения асинхронного двигателя
- •6.10. Энергетические процессы асинхронной машины
- •6.11. Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя
- •6.12. Общее уравнение вращающего момента асинхронной машины
- •6.13. Уравнение механической характеристики асинхронного двигателя
- •6.14. Формула Клосса
- •6.15. Эквивалентная схема замещения асинхронной машины с намагничивающей цепью, приведенной к сетевым зажимам
- •6.16. Круговая диаграмма асинхронной машины. Построение диаграммы
- •6.17. Анализ круговой диаграммы
- •6.18. Пуск трехфазных асинхронных двигателей
- •6.19. Пуск двигателей с фазным ротором
- •6.20. Пуск двигателя с короткозамкнутым ротором
- •6.21. Двигатели со специальной роторной обмоткой и улучшенными пусковыми характеристиками
- •6.22. Способы регулирования частоты вращения трехфазного асинхронного двигателя
- •6.22.1. Изменение частоты вращения с помощью изменения числа пар полюсов
- •6.22.2. Изменение частоты вращения двигателя изменением частоты сети
- •6.22.3. Регулирование частоты вращения ротора асинхронных двигателей изменением сопротивления роторной цепи
- •6.23. Рабочие характеристики асинхронных двигателей
- •Зависимость скорости вращения ротора двигателя от выходной мощности
- •Зависимость механического момента на валу двигателя от выходной мощности
- •Зависимость кпд двигателя от выходной мощности
- •Зависимость коэффициента потребляемой мощности от нагрузки (рис. 6.59)
- •Зависимость потребляемой двигателем мощности от выходной мощности
- •Зависимость скольжения двигателя от выходной мощности
- •6.24. Работа асинхронного двигателя в различных режимах
- •6.25. Работа асинхронной машины с фазным ротором в режиме регулятора трехфазного напряжения
- •6.26. Однофазные асинхронные двигатели
- •6.27. Маркировка выводов асинхронного двигателя
- •Синхронные генераторы
- •7.1. Принцип действия синхронных машин
- •7.2. Конструкция синхронной машины
- •7.3. Режим холостого хода генератора
- •7.4. Реакция якоря синхронной машины
- •7.4.1. Физическая природа реакций якоря
- •7.4.2. Реакция якоря в неявнополюсной машине
- •7.4.3. Реакция якоря в явнополюсной машине. Теория двух реакций
- •7.5. Векторные диаграммы напряжений трехфазного синхронного генератора
- •7.5.1. Диаграмма электродвижущих и намагничивающих сил трехфазных синхронных генераторов с неявно выраженными полюсами
- •7.5.2. Векторная диаграмма эдс трехфазного синхронного генератора с явно выраженными полюсами (диаграмма Блонделя)
- •7.6. Изменение напряжения на выходе синхронного генератора
- •7.6.1. Синхронное сопротивление
- •7.6.2. Изменение напряжения на выходе генератора при изменении нагрузки
- •7.7. Основные характеристики синхронного генератора
- •7.7.1. Характеристика холостого хода
- •7.7.2. Характеристика короткого замыкания
- •7.7.3. Нагрузочная характеристика
- •7.7.4. Внешние характеристики
- •7.7.5. Регулировочные характеристики генератора
- •7.8. Включение в сеть трехфазных генераторов или параллельная работа генераторов переменного тока
- •7.9. Угловые характеристики синхронных генераторов
- •7.10. Мощность синхронизации и момент синхронизации
- •7.11. Влияние тока возбуждения на режим работы синхронного генератора
- •7.12. Потери энергии и коэффициент полезного действия синхронного генератора
- •Синхронные двигатели
- •8.1. Принцип действия синхронных двигателей
- •8.2. Векторная диаграмма напряжений синхронного двигателя
- •8.3. Мощность и механический момент синхронного двигателя
- •8.5. Характеристики синхронного двигателя
- •8.6. Методы пуска синхронных двигателей
- •8.7. Синхронные компенсаторы
- •8.8. Способы возбуждения синхронных машин
- •Заключение
- •Список литературы
- •Оглавление
- •440026, Пенза, Красная, 40.
5.10. Трехфазные трансформаторы. Принцип действия трехфазных трансформаторов
До настоящего времени речь шла об однофазных трансформаторах. В промышленности очень широко используется трехфазная система напряжений, которая очень удобна для питания преобразователей электрической энергии в механическую энергию, т. е. для питания электрических двигателей. Кроме этого, трехфазная система удобна и как источник отличных друг от друга напряжений. Задача преобразования трехфазного напряжения при наличии однофазных трансформаторов не такая уж сложная. К фазным проводам и нулевому проводу подключаются три одинаковых трансформатора (рис. 5.24). Вторичные обмотки трансформаторов могут быть соединены «звездой».
Рис. 5.24
Рис. 5.25
Рассмотрим процесс перехода от трех однофазных к трехфазному трансформатору. Схема включения трех однофазных трансформаторов показана на рис. 5.26, а.
а
б
в
Рис. 5.26
На рисунке не представлены вторичные обмотки. Конструктивно трансформаторы должны быть одинаковыми. Вторичные обмотки должны быть расположены на тех же стержнях, что и первичные.
Соединим трансформаторы свободными от катушек стержнями сердечников, так как показано на рис. 5.26, б. Мы уже получили трехфазный трансформатор, однако рассмотрим магнитные потоки полученного трансформатора.
Первичные напряжения записываются в комплексной форме в следующем виде:
, , .
В сердечниках, на которых расположены катушки, под действием токов, протекающих по обмоткам, создаются магнитные потоки. Если пренебречь потерями в трансформаторе, то векторы токов обмоток будут отставать от напряжений на четверть периода. Векторы магнитных потоков соответствующих сердечников пропорциональны токам. Магнитные потоки будут совпадать с токами по фазе, поэтому могут быть представлены векторами в комплексной форме
, , .
Суммарный магнитный поток трех стержней, изображенных на рис. 5.26, а, может быть определен суммой всех трех магнитных потоков
.
Очевидно то, что такая сумма равна нулю и магнитный поток общей части трех трансформаторов в любой момент времени равен нулю. Удаляя общую часть трех магнитопроводов, получаем эквивалентную конструкцию трехфазного трансформатора, изображенного на рис. 5.26, б. Симметричный трехфазный трансформатор должен иметь одинаковую конструкцию магнитопровода для каждой фазы. Сердечники такой конструкции ранее использовались. Однако изготовление симметричного трехфазного трансформатора не совсем технологично, да и конструкция трансформатора получается недостаточно компактной, поэтому симметричную магнитную систему такого трансформатора заменяют несимметричной магнитной системой (рис. 5.26, в). Первичная и вторичная обмотки такого трансформатора располагаются на одном и том же стержне. Конструкция называется несимметричной потому, что магнитное сопротивление магнитопровода для магнитных потоков фаз различно.
Рис. 5.27
Однако в случае несимметричной магнитной системы трехфазные напряжения создают симметричную систему выходных напряжений. Магнитные потоки сердечников не равны между собой и реактивные сопротивления обмоток не одинаковы, как не одинаковы намагничивающие токи фазных обмоток трансформаторов. Отличие намагничивающих токов , , не играет большой роли, поэтому таким отличием пренебрегают.
Условное обозначение трехфазных трансформаторов зависит от способа представления принципиальных схем. В энергетических установках широко используется однопроводный способ представления трехфазных цепей. Условное обозначение двухобмоточных и трехобмоточных трансформаторов представлено на рис. 5.28, а.
а б
Рис. 5.28
На схемах с трехпроводной системой трансформаторы представляются обычным способом (рис. 5.28, б). Выводы трансформатора обозначают определенным образом. Начала фазных первичных обмоток обозначают большими буквами , а концы этих обмоток обозначают большими буквами . Выводы вторичных обмоток обозначают соответствующими малыми буквами и (см. рис. 5.28, б).