Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Казанский государственный энергетический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА / лекции эл и эл / 4,5,6. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ.doc

Скачиваний:

113

Добавлен:

29.03.2016

Размер:

678.91 Кб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 55

Реакция якоря

Реакцией якоря называется воздействие тока якоря на магнитное поле машины. Реакция якоря в большинстве случаев – явление нежелательное, искажающие главное магнитное поле.

Пока магнитное поле машины создается только током в обмотке возбуждения (I_я= 0), оно симметрично по отношению к оси сердечников полюсов и под полюсами равномерно. Геометрическая нейтраль совпадает с физической – рис. а)

Геометрическая нейтраль - линия перпендикулярная оси полюсов.

- физическая нейтраль, т.е. линия проходящая через точки, где магнитная индукция =0. Щетки располагаются на геометрической нейтрали.

Как только в обмотке якоря возникает ток, он становится электромагнитом. поле якоря поперечное – рис.б).

При нагрузке машины реакция якоря, воздействует на главное поле, создает результирующее поле.

Линии магнитного поля смещаются по направлению вращения в генераторном режиме или против направления в двигательном – рис. в). Физическая нейтраль смещается по отношению к геометрической.

Искажение магнитного поля под полюсами сопровождается значительным местным повышением магнитной индукции. Мгновенное э.д.с. в секциях обмотки пропорционально этой индукции (при движении). Следовательно искажение поля может вызвать повышение напряжения между соседними пластинами коллектора. Это может привести к возникновению опасных дуговых разрядов.

Для ослабления реакции якоря применяют:

увеличивают магнитное сопротивление на пути потока якоря. Воздушный зазор между якорем и полюсными наконечниками делают достаточно большим. Для обеспечения нужного потока необходима соответствующая м.д.с. Увеличение м.д.с. главных полюсов ведет к увеличению габаритов и массы;
дополнительные полюса устанавливают на станине и соединяют последовательно с обмоткой якоря через щетки так, чтобы направление напряженности поля дополнительных полюсов было противоположно направлению поля якоря;
компенсационная обмотка полностью компенсирует реакцию якоря. Якорь вращается, а его магнитный остается неподвижным. Компенсационная обмотка помещается в специальных пазах главных полюсов и последовательном соединении с обмоткой якоря. Приводит к удорожанию, применяется в крайних случаях.

Синхронные машины

Синхронной называется электрическая машина, частота вращения которой связана постоянным соотношением с частотой f сети переменного тока, в которую эта машина включена.

Область применения:

генераторы переменного тока промышленной частоты на электрических станциях;
двигатели работающие при постоянной частоте вращения;
синхронные компенсаторы для получения регулируемого реактивного тока.

Основными частями синхронной машины являются статор и ротор.

Статор состоит из сердечника и обмотки. Сердечник статора собран из изолированных друг от друга пластин электротехнической стали и укрепленный внутри массивного корпуса. В пазах с внутренней стороны статора размещается в большинстве случаев трехфазная обмотка.

Ротор синхронной машины конструктивно выполняют:

- явнополюсным;

- неявнополюсным;

Ротор представляет собой электромагнит.

На роторе располагают обмотку возбуждения, питаемую от источника постоянного тока. Т.о. ротор синхронной машины имеет свой магнитный поток, который определяет его полярность. В этом заключается принципиальное отличие ротора синхронной машины от ротора асинхронной машины, полярность которой всегда определяет полярность статора.

Явнополюсной ротор изготавливается из листовой стали и имеет большое число полюсов, на которых располагается ОВ.

ОВ неявнополюсных роторов закладываются в пазы и создает два полюса ротора.

В синхронных электрических машинах с неявновыраженными полюсами частота вращения ротора 3000 об/мин, а с явновыраженными от 100 до 1000 об/ мин.

Питание к обмотке ротора подводится через скользящие контакты, состоящие из медных колец и графитовых щеток.

РЕЖИМЫ РАБОТЫ

СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР

При вращении ротора его магнитное поле пересекает витки витки обмотки статора, индуктируя в них э.д.с. Чтобы получить синусоидальную форму э.д.с., зазор между поверхностью ротора и статором увеличивают от середины полюсного наконечника к его краям. В быстроходных машинах с неявными полюсами используется соответствующее распределениеобмотки вдоль окружности ротора.

В режиме генератора магнитные полюса ротора как бы тянут за собой магнитные полюса статора.

Частота индуктируемой э.д.с.

p – число пар полюсов;

n – число оборотов ротора в мин.

Внешняя характеристика синхронного генератора

Напряжение на режимах генератора повышается при увеличении емкостной нагрузки.

СИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Если приложить к валу машины вместо вращающего тормозной момент механической нагрузки, то ось полюсов ротора повернется на угол относительно полюсов статора против направления вращения. В результате взаимодействие токов в роторе с вращающим магнитным полем статора на проводники ротора действуют силы, которые будут стремиться увлечь ротор в направление вращения.

РЕАКЦИЯ ЯКОРЯ

В теории электрических машин обмотка в которой э.д.с. индуктируется основным магнитным потоком, называется обмоткой якоря. Поэтому у синхронных машин обмотка статора является обмоткой якоря. Если к такой обмотке присоединена нагрузка, то по ней протекает ток I, создающий магнитный поток якоря. Воздействие магнитного потока якоря на основной магнитный поток называется реакцией якоря и зависит от характера нагрузки.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС И КПД СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

Уравнение активной электрической мощности для одной фазы генератора

;

Для генератора

;

т.о. .

Уравнение показывает, что электрическая мощность статора Р_эс складывается из мощности потерь в проводах и электрической мощности.

Но кроме мощности потерь в проводах в генераторе имеют место еще мощность механических потерь из – за гистерезиса и вихревых токов в стали Р_с статора и полюсных наконечников. Мощность этих потерь покрывается за счет механической мощности первичного двигателя.

Энергетическая диаграмма

Р_воз – мощность потерь на возбуждение генератора = мощности источника постоянного ток.

- электрическая мощность генератора при .

Номинальной мощностью генератора считается его полная мощность

С увеличением мощности генератора возрастает необходимость в искусственном охлаждении.

Для генераторов с S > 25000ВА применяют водородное охлаждение.

КПД СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

- мощность постоянных потерь;

- мощность переменных потерь.

С уменьшением нагрузки к.п.д. уменьшается.

Увеличением номинальной мощности генератора к.п.д. увеличивается и увеличивается к.п.д. первичного двигателя.

ПОНЯТИЕ ОБ ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ

Электроприводом называется электромеханическое устройство, предназначенное для электрофикации и автоматизации рабочих процессов.

Структурная схема

Преобразующее устройство ПрУ преобразует напряжение, ток или частоту напряжения. Оно может быть выполнено в виде магнитного усилителя, магнитного усилителя с выпрямителем, управляемого выпрямителя на тиристорах и т.д.

ЭДУ – электродвигательное устройство, где происходит преобразование эл.эн. в механическую.

ПУ – передаточное устройство для изменения скорости до рабочего значения (коробка передач).

РМ – рабочий механизм (нагрузка).

УУ – управляющее устройство регулирует работу всех блоковю

Электроприводы делят на три группы:

групповые;
одиночные;
многодвигательные.

Групповые, где с помощью механической передачи приводят в действие несколько механизмов.

Одиночные, где механизм приводится в действие индивидуальным двигателем.

В многодвигательных электроприводах каждый орган рабочего механизма снабжен своим двигателем.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

Измерительные приборы бывают аналоговыми и цифровыми.

К аналоговым относятся измерительные приборы, показания которых являются непрерывной функцией измеряемой величины.

Цифровые – это приборы автоматически вырабатывающие дискретные сигналы измерительной информации. Результат измерений представлен в цифровой форме.

Аналоговые приборы можно разделить на 4 группы:

Электромеханические приборы прямого действия
Приборы сравнения
Самопишущие приборы
Электронные приборы.

Электромеханические приборы прямого действия

По принципу действия. Магнитоэлектрические

с подвижной рамкой

с подвижным магнитом

Работа измерительного механизма (ИМ) основана на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита с током, протекающим в рамке.

Работают только на постоянном токе. Для работы на переменном токе необходимо наличие выпрямительного преобразователя.

Электромагнитные

Работа ИМ основана на взаимодействии магнитного поля неподвижной катушки с ферромагнитным сердечником. Работают в цепях постоянного и переменного тока.