- •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.
2.3.4. Сложная волновая обмотка
В том случае, когда требуется увеличить число параллельных ветвей, например, в быстроходных машинах или в машинах с малым напряжением и большим током, применяют сложнопетлевую обмотку. Эту обмотку можно рассматривать как несколько простых петлевых обмоток, уложенных в пазы одного якоря. Эти обмотки соединяют между собой щетками и уравнительными соединениями.
Число параллельных ветвей такой обмотки равно числу параллельных ветвей одной петлевой обмотки, умноженному на число этих обмоток. Если число простых петлевых обмоток равно m, то число параллельных ветвей всей сложно-петлевой обмотки будет равно .
Для того, чтобы щетки могли соединить m обмоток, они должны перекрывать не менее m коллекторных пластин.
Шаг по коллектору простой петлевой обмотки равен . В сложно-петлевой обмотке (рис. 2.14) между коллекторными пластинами, к которым подключена секция первой простой петлевой обмотки, необходимо разместить еще коллекторных пластин для других петлевых обмоток. Шаг по коллектору в этом случае будет равен . Первый частичный шаг, который должен быть близок к полюсному делению, определяется из формулы .
На рис. 2.14 представлена схема сложнопетлевой обмотки с и числом пазов, равным .
Первый частичный шаг данной обмотки = . Полный шаг обмотки . Второй частичный шаг обмотки .
Представленная обмотка имеет параллельных ветвей.
Рис. 2.14
Электрическая схема обмотки представлена на рис. 2.15, а.
а б
Рис. 2.15
При выполнении сложнопетлевой обмотки могут встретиться различные случаи. При отсутствии щеток простые петлевые обмотки могут быть изолированы друг от друга. Это будет в том случае, когда количество элементарных пазов машины будет кратно количеству простых петлевых обмоток в сложной петлевой обмотке (см. рис. 2.15, а). Могут встретиться и другие варианты обмоток, когда, например, количество элементарных пазов не кратно числу простых петлевых обмоток. В этом случае можно получить замкнутые обмотки. На рис. 2.15, б приведена электрическая схема однократно замкнутой сложнопетлевой обмотки с двумя параллельными простыми петлевыми обмотками.
2.3.5. Сложноволновая обмотка
Сложноволновая обмотка представляет собой ряд волновых обмоток, уложенных в пазы одного якоря. Если каждая из простых волновых обмоток имеет по две параллельные ветви, то число параллельных ветвей сложноволновой обмотки должно иметь параллельных ветвей, где m – число простых волновых обмоток в сложной.
Между собой эти обмотки соединяются проводниками, которые называются уравнительными соединителями и, естественно, щетками на коллекторе, при этом каждая щетка должна перекрывать не менее a соседних коллекторных пластин.
Как и в случае простой волновой обмотки, количество параллельных ветвей сложноволновой обмотки не зависит от числа полюсов машины.
В простой волновой обмотке, сделав число шагов обмотки равным числу пар полюсов машины, обходят один раз вокруг якоря и подходят к секционной стороне, лежащей рядом с исходной. Далее продолжают обход вокруг якоря. В сложноволновой обмотке между исходной секционной стороной и началом следующего обхода необходимо оставить свободных элементарных пазов, которые будут заняты остальными простыми волновыми обмотками. Результирующий шаг обмотки по элементарным пазам
.
Таким образом, результирующий шаг обмотки .
Шаг по коллектору будет равен результирующему шагу по элементарным пазам. Первый частичный шаг по элементарным пазам и второй частичный шаг .
Схема сложноволновой обмотки приведена на рис. 2.16.
Рис. 2.16
Обмотка состоит из двух изолированных друг от друга простых волновых обмоток. Секции одной из обмоток подключены к четным коллекторным пластинам, а секции другой обмотки подключены к нечетным коллекторным пластинам. В этом нетрудно убедиться, проследив соединение секций между собой. Количество коллекторных пластин равно произведению количества коллекторных пластин простой волновой обмотки, которое должно быть нечетным, и количества простых волновых обмоток. В рассматриваемом случае количество коллекторных пластин простой волновой обмотки равно девяти. Общее количество коллекторных пластин при двух простых волновых обмотках равно восемнадцати.
Для машины с двумя парами полюсов и двумя простыми волновыми обмотками . Щетки перекрывают в этом случае не менее двух полных коллекторных пластин. Обмотка якоря может иметь эквипотенциальные соединения.