Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
11
Добавлен:
10.06.2015
Размер:
97.56 Кб
Скачать

ИНДУКТОРНЫЕ МАШИНЫ

В индукторных машинах используют принцип генерирова­ния переменного тока, основанный на действии зубцовых гармонических.

Генераторы. На статоре индукторного генератора (рис. 9.8)   расположены   обмотка   возбуждения   и   обмотка якоря, в которой индуцируется переменная ЭДС. Обмотка возбуждения питается постоянным током и создает непо­движное относительно статора магнитное поле. Роторы индукторных генераторов всех типов выполняют без обмоток с большим количеством зубцов. Отсутствие обмотки воз­буждения на роторе, а следовательно, и скользящих кон­тактов для подвода к ней тока, существенно повышает надежность индукторных генераторов по сравнению с син­хронными генераторами нормального исполнения. Кроме того, индукторные генераторы позволяют получать токи повышенной частоты (4000... 30000 Гц), а в

Рис. 9.8. Устройство индукторного генератора с радиаль­ным и осевым возбуждением:

1 — ротор;   2 — пакет   статора;   3 — корпус;   4 — обмотка   якоря; 5 — обмотка  возбуждения;  6—полюсы  статора;   7—подшипни­ковый щит; 8 — втулка  ротора

 

 

 

 

синхронных генераторах нормального исполнения, частота которых f1 =pn2 /60, это затруднительно (увеличение частоты враще­ния их ротора ограничено его механической прочностью, а значительное увеличение числа полюсов 2р невозможно по условиям  размещения обмоток).

В зависимости от расположения обмотки возбуждения индукторные генераторы подразделяют на генераторы с ра­диальным и осевым  возбуждением.

При радиальном возбуждении (рис. 9.8,а) обмот­ка возбуждения создает магнитный поток Фв, проходящий через статор и ротор в радиальном направлении (см. штриховые линии). Обмотка якоря расположена в малых пазах пакета статора, а обмотка возбуждения — в больших пазах.

При осевом возбуждении (рис. 9.8,б) магнитный поток Фв замыкается в осевом направлении через ротор (см. штриховую линию). Обмотка якоря расположена в пазах

Рис. 9.9. Кривые распределения индукции вдоль окружности якоря в индукторной машине при отсутствии (а) и наличии полюсных

выступов  на статоре  (б, в): 1—статор;  2—ротор;  3 — обмотка  якоря;  4 — обмотка возбуждения

 

 

 

 

сердечника статора, а обмотка возбуждения охватывает втулку ротора. В некоторых конструкциях индукторных машин вместо обмотки возбуждения применяют постоянные магниты, потоки которых замыкаются в радиальном или осевом направлении.

Зубчатый ротор индукторного генератора создает в раз­личных точках воздушного зазора магнитное сопротивление, которое зависит от того, что находится под рассматриваемой точкой зазора — зубец или паз ротора. В результате индукция в зазоре распределяется вдоль окружности якоря по кривой (рис. 9.9, a), которая кроме постоянной составляющей Вср содержит еще и переменную составляющую, изменяющуюся от  Bmin  до   Втах.   Зубцам  ротора  придают  такую   форму, чтобы переменная составляющая индукции в воздушном зазоре приближалась к синусоидальной. Каждому зубцовому делению ротора соответствует один период изменения индукции от Bmin до Втахвследствие чего результирующее магнитное поле машины можно рассматривать как сумму двух полей — постоянного, создаваемого обмоткой возбуж­дения, и синусоидального с числом полюсов, равным числу зубцов ротора. При вращении ротора постоянное магнитное поле остается неподвижным, а переменное перемещается вместе с зубцами ротора, индуцируя в проводниках обмотки якоря ЭДС, изменяющуюся с чистотой f1=z2n2/60, где z2—число  зубцов  ротора,

                          (9.6)

где  ФПm = 0>5(Фп.mахп.min) — амплитуда   переменной  состав­ляющей магнитного  потока одного  полюса.

В обмотке возбуждения переменная ЭДС практически не наводится, так как поток, сцепленный с ней, не изменяется. Если на статоре имеются полюсные выступы, то кривая распределения индукции приобретает более сложную форму (рис. 9.9, б). Но и в этом случае первая гармоническая ее индуцирует в обмотке якоря ЭДС, частота изменения которой пропорциональна числу зубцов Z2  ротора.

Обмотку якоря в индукторных генераторах обычно выполняют с шагом, приблизительно равным зубцовому делению ротора; в этом случае ЭДС, индуцированные в двух сторонах каждой катушки, складываются ариф­метически. Однако в некоторых конструкциях применяют обмотки с шагом, равным нескольким зубцовым делениям. Отдельные катушки обмотки якоря могут соединяться между собой по различным схемам и образовывать различное число фаз в зависимости от числа и шага зубцов ротора.

В трехфазном индукторном генераторе (рис. 9.10) каждой фазе обмотки якоря соответствует одна пара полюсов статора. Обмотка возбуждения создает двухполюсное маг­нитное поле, т. е. каждый полюс, образованный этой обмоткой, состоит из трех полюсов статора (расцеплен на три части). Зубцы соседних полюсов статора смещены относительно   зубцов   ротора   на  1/6 зубцового   деления, поэтому максимум магнитного потока перемещается от одного полюса к другому при повороте ротора на  1/6 зубцового деления. При вращении ротора в каждой фазе обмотки якоря индуцируется ЭДС с той же частотой f1что и в однофазной машине, но ЭДС соседних фаз сдвинуты во времени на   120°.

Индукторные генераторы имеют более низкий КПД (0,4...0,5), чем синхронные генераторы нормального исполнения;

это объясняется значительным увеличением добавочных потерь мощности в стали сердечника и обмотке якоря из-за высокой частоты перемагничивания.

Двигатели. Трех- и двух­фазные индукторные машины широко применяют не только в качестве генераторов, но и в качестве двигателей. Син­хронная частота вращения их n2 = 60f1/z2,частота вращения магнитного поля статора n 1 = 60f1.  Отношение

                 (9.7)

называют коэффициентом ре­дукции', он показывает, во сколько раз частота вращения ротора меньше частоты вращения магнитного поля, поэтому индукторные двигатели часто называютредукторными. Редукторные двигатели могут быть трех типов: с электромаг­нитным возбуждением (на статоре или роторе), с постоян­ными магнитами или без возбуждения(реактивные). В за­висимости от расположения обмотки возбуждения или постоянных магнитов различают двигатели с осевым и ради­альным возбуждением.

 

 

 

 

 

 

Рис. 9.10. Электромагнитная

схема трехфазного индукторного гене­ратора: 1-1',   2-2',   3-3'— полюсы; 4 — обмотка якоря; 5 — ротор; 6—обмотка возбуж­дения

 

 

Принцип действия реактивного индукторного двигателя можно рассмотреть на примере схемы трехфазной индук­торной машины (рис. 9.10), полагая, что ее обмотка воз­буждения разомкнута, а обмотка якоря, расположенная на полюсах, создает вращающееся магнитное поле. В исходный момент времени ось магнитного потока совпадает с осью полюсов 2-2', и ротор расположен так, что магнитное сопротивление для потока, замыкающегося по этой оси, является минимальным. Когда ось вращающегося магнит­ного потока поворачивается и совпадает с осью полюсов 3-3', на зубцы, расположенные под этими полюсами, дей­ствует реактивный момент (см. § 9.3). При этом ротор поворачивается на 1/3 зубцового деления против направления вращения поля так, что зубцы на роторе встают против зубцов на полюсах 3-3'. При дальнейшем вращении маг­нитного поля происходит вращение ротора, но повороту поля на половину окружности якоря 0,5πDa соответствует поворот ротора всего на одно зубцовое деление πDα/z2. Таким образом,  коэффициент редукции

                             (9.8)

 

Рис. 9.11.   Устройство   редукторного  реактивного двигателя: 1— пакет статора;  2—обмотка  якоря;  3— полюсы ста­тора;  4 — ротор

 

 

 

 

 

 

 

В общем случае частота вращения ротора

n2 = nilkpeд = 2*60fil(pz2).                       (9.9)

Обычно  2p = 2 и частота  вращения ротора

n2 = 120f12.                                                         (9.9а)

На рис. 9.11 показана другая разновидность редукторного реактивного двигателя, в котором на статоре нет гребен­чатых выступов, а имеются пазы, число которых больше или меньше числа пазов ротора, т. е. зубцовые деления статора и ротора различны. Вращающий момент в таком двигателе возникает по тем же причинам, что и в рассмотренном выше двигателе (см. рис. 9.10). Ротор в редукторном двигателе может вращаться как по направлению, так и против направления вращения магнитного поля статора. Это зависит от соотношения  зубцовых делений статора и ротора.

Пуск редукторных двигателей осуществляется с помощью короткозамкнутой обмотки, расположенной на роторе. Если частота вращения низка, а ротор имеет малый момент инерции, то он может втягиваться в синхронизм непосредст­венно, без каких-либо пусковых приспособлений. Таким способом запускаются двигатели, у которых ротор вращается в сторону, противоположную направлению вращения маг­нитного  поля.

Редукторные двигатели обычно выполняют на небольшие частоты вращения и мощности от 1 до 40 Вт; КПД этих двигателей составляет 20...40%. Вследствие низкой частоты вращения редукторные двигатели не требуют ухода в течение всего срока службы.

Соседние файлы в папке Попов билеты