6. Обмотки роторов асинхронных двигателей, их конструктивные особенности в связи с улучшением пусковых свойств двигателей.

Существуют АД с фазным и короткозамкнутым ротором.

1. С фазным: число полюсов обмотки статора равно числу полюсов ротора. Они имеют более сложную конструкцию и менее надежны, но они обладают лучшими регулировочными и пусковыми свойствами, чем АД с к.з ротором. Обмотка ротора соединена с пусковым реостатом, создающим в цепи ротора добавочное сопротивление.

2. С к.з ротором: обмотка этого ротора напоминает «беличье колесо» (алюминиевые или медные стержни), расположенных в пазах сердечника ротора, замкнутых с двух сторон кольцами. Сердечник ротора так же имеет шихтованную конструкцию, но листы ротора не покрыты лаком, а имеют на своей поверхности тонкую пленку окисла. Это достаточно для ограничения вихревых токов.

Эта обмотка имеет универсальные качества. Сколько пазов столько и фаз число витков равно 0.5, все коэфф. равны единице.

Улучшение пусковых свойств.

1. Глубокий паз на роторе: паз выполняем в виде узких глубоких щелей, чтобы отношение высоты к ширине было равным 9-10. В момент включения АД когда частоты равны, индуктивное сопротивление нижней части стержня значительно больше верхней (это хорошо видно на электрической схеме). Объясняется это тем, что нижняя часть стержня сцеплена с большим числом магнитных силовых линий поля рассеяния (индуктивное сопротивление ротора пропорционально его частоте). Почти весь ток ротора проходит по верхней части стержня (происходит вытеснение тока), поперечное сечение которого намного меньше сечения всего стержня. Это равноценно увеличению активного сопротивления стержня ротора, что, как известно, способствует росту пускового момента и некоторому ограничению пускового тока. Таким образом, АД с глубоким пазом обладает благоприятным соотношением пусковых параметров: большим пусковым моментом при сравнительно небольшом пусковом токе. Эффект вытеснения тока хорошо проявляется при пазах ротора «бутылочной» формы.

2. С двумя клетками на роторе: (рабочая(больше) и пусковая(сверху)). Стержни пусковой клетки выполняются из латуни или бронзы- материалов, обладающих более высоким, чем у меди активным сопротивлением. Индуктивное сопротивление рассеяния у пусковой клетки невелико, т.к. ее стержни расположены вблизи воздушного зазора и имеют воздушные щели. Рабочая клетка из меди и больше тем самым у нее малое активное сопротивление, а инд. сопр. большое, особенно в начальный период. Происходит перераспределение.

7. Схема замещения ад как результат приведения вторич. Обмотки к первич. По частоте, числу фаз и эффект. Числу витков. Скольжение как фактор нагрузки.

Чтобы векторы ЭДС, напряжений и токов обмоток статора и ротора можно было изображать на одной векторной диаграмме следует параметры обмотки ротора привести к обмотке статора, т.е. обмотку ротора с числом фаз m, обмоточным коэфф. и числом витков заменить на первичные. При этом мощности и фазовые сдвиги векторов ЭДС и токов ротора после приведения должны остаться такими же , что и до приведения. У АД с к.з. ротором сколько пазов столько и фаз, число витков равно 0.5, все коэфф. равны единице.

К_т = W_1/W₂, W_1эф=W₁*К_об1, W_2эф=W₂*К_об2 , К_е = W₁ К_{об1 /}W₂К_об2, сл-но К_i = (m₁W₁ К_об1)/(Z*0.5), К_а= К_е К_i

E₂^/ - jx₂^/I₂^/ - r₂^/I₂^/ / S = 0 –это уравнение напряжений обмотки ротора. Иначе говоря, АД в электрическом отношении подобен трансформатору, работающему на чисто активную нагрузку. Р₂^/ = m₁ I₂^/2 r₂^/(1-S)/S.

Т- образная схема замещения. Магнитная связь обмоток ротора и статора в АД на схеме замещения заменена электрической связью цепей статора и ротора. Активное сопротивление r₂^/(1-S)/S можно рассматривать как внешнее сопротивление, включенное в обмотку неподвижного ротора. В этом случае АД аналогичен трансформатору работающего на акт. нагрузку. Сопротивление r₂^/(1-S)/S – единственные переменные параметр схемы. Значение этого сопр. определяется скольжением, а сл-но, механической нагрузкой на валу двигателя Так если нагр. момент на валу двигателя = 0, то скольжение тоже = 0, при этом r₂^/(1-S)/S = бесконечности, что соответствует работе двигателя в режиме х.х. Если скольжение = 1, то r₂^/(1-S)/S=0 сл-но к.з

8. Описание картины магн. потоков в установившемся режиме синхр. машины (на примере явнополюсного синхронного генератора). Реакция якоря. Влияние реакции якоря на характеристики синхр. генераторов.(19)

При х.х. в обмотке якоря ток практически отсутствует, а поэтому в машине действует МДС обмотки возбуждения. Магнитное поле в этом случае симметрично относитель-но оси полюсов. График распределения магнитной индукции в зазоре представляет собой кривую, близкую к трапеции. Допустим в машине МДС возб. равна нулю и машину нагрузили. Тогда будет действовать только МДС якоря направленная по линии щеток (по геом. нейтрали). Наибольшее значение МДС якоря на линии щеток, а по оси полюсов равна нулю. Однако распределение магнитной индукции в зазоре от потока якоря совпадает с графиком МДС лишь в пределах полюсных наконечников. В межполюсном пространстве магнитная индукция резко ослабляется.

Влияние МДС обмотки якоря на магнитное поле машины называют реакцией якоря . Реакция якоря искажает магнитное поле машины, делает его несимметричным относительно оси полюсов. Физическая нейтраль смещается относительно геометр. и чем больше нагрузка тем больше смещение. При работе машины в режиме «Г» физ. нейтраль смещается по направлению вращения якоря, а при «Д» против вращения якоря. Искажение рез. поля машины неблагоприятно отражается на ее рабочих свойствах. Во-первых, сдвиг физ. нейтрали относительно геом. приводит к более тяжелым условиям работы щеточного контакта и сл-но причина искрения. Во-вторых, искажение рез. поля влечет за собой перераспределение магнитной индукции в зазоре.

Влияние реакции якоря на работу машины усиливается при смещении щеток с геом. нейтрали. Вместе со щетками смещается также и вектор МДС якоря, т.о. помимо поперечной составл. приобретается и продольная сост. При «Г» и при смещении щеток в направление вращение МДС прод. сост. якоря действует встречно на МДС обм. возб., что ослабляет основной поток машины, а если встречно вызывает подмагничивание машины и может явиться причиной искрения на коллекторе. В «Д» наоборот.

Если МПТ размагничивается, то это скажется на внешней характеристике генератора (U от I) (хар-ка без насыщения выше чем с насыщением (начало от U_ном)).

в ДПТ , это скажется на механическую характеристику (скоростную) (n от I) ( без насыщения ниже, с насыщением выше (начало n_ном)) т.к . n↑= (U – IR)/(C_e Ф↓).

9. Потери мощности и КПД в эл. машинах. График η = f(β). Виды потерь в эл. машинах. Понятие о добавочных потерях в эл. машинах и тр-рах.

Зная потери в машине, можно определить коэффициент полезного действия (к. п. д.) машины. Как известно, для генераторов к. п. д. представляет собой отношение электрической полезной мощности к механической мощности на валу: η = P₂ * 100% / P₁.

При работе электрической машины часть потребляемой ею энергии теряется бесполезно и рассеивается в виде тепла, нагревая отдельные части машины. Потери в электрических машинах подразделяют на основные и добавочные. Основные потери возникают в результате происходящих в машине основных электромагнитных и механических процессов, а добавочные - вследствие продольной пульсации потока, обусловленной зубчатостью якоря, от неравномерного распределения в пазу основного магнитного потока и др. Независимо от режима, в котором работает машина (генератором или двигателем), основные потери подразделяются на электрические, магнитные, или потери в стали, и механические.

Электрические потери:

• Электрические потери в обмотке Рэл.

• потери в щеточных контактах.

Магнитные потери:

• потери на гистерезис,

• вихревые токи, вызванные перемагничиванием стали.

Механические потери:

• потери в подшипниках,

• на трение щеток о коллектор

• вентиляционные (потери на трение о воздух вращающихся частей машины).

Добавочные потери трудно учитываемые - это потери в полюсных наконечниках, возникающие при вращении якоря и обусловленные его зубчатостью, потери в стали якоря вследствие искажения основного поля реакцией якоря и др. Поэтому в машинах без компенсационной обмотки величину добавочных потерь принимают равной 1 % от полезной мощности для генераторов или 1% от подводимой мощности для двигателей. В машинах с компенсационной обмоткой величина добавочных потерь принимается равной 0,5%.

Возникающие в машине потери выделяются в виде теплоты и передаются охлаждающей среде (воздух, масло, вода, водород, гелий и т.д.).