Ёлектрические машины и трансформаторы

“рансформаторы
”стройство трансформаторов
¬екторна€ диаграмма трансформатора
ѕереходные процессы в трансформаторах
“рансформатор дл€ дуговой электросварки
»мпульсные трансформаторы
–асчет тока холостого хода
“рансформаторы специального назначени€
“рЄхфазной цепи
Ёлектрические машины
 лассификаци€ электрических машин
јсинхронные машины
–ежимы работы машин двигателем, тормозом и генератором
¬екторна€ диаграмма асинхронного двигател€
¬ращающий момент в асинхронной машине
–абочие характеристики двигателей
–егулирование скорости вращени€
ќднофазные асинхронные двигатели
ƒвухфазные двигатели.
јсинхронный преобразователь частоты
√енераторы переменного тока
“рехфазный синхронный генератор
»ндукционна€ нагрузочна€ характеристика
ќднофазный синхронный генератор

–еактивна€ машина

ѕотери и коэффициент полезного действи€

ћашины посто€нного тока

Ёлектродвижущие силы коммутируемой секции

—истема "генератор Ц двигатель"

–ежимы работы машин двигателем, тормозом и генератором

јсинхронна€ машина при изменении скольжени€ от 1 до 0 работает как двигатель. ¬ этом случае электромагнитна€ мощность Pэм передаетс€ магнитным полем со статора ротору и частично преобразуетс€ в механическую мощность  частично Ц в электрическую мощность –э2 = s–эм. ѕри работе машины двигателем сдвиг между э.д.с., наведенной в фазе обмотки статора, и током в этой фазе  больше 90∞, так же как дл€ первичной обмотки трансформатора.

»сход€ из полученных ранее соотношений между мощност€ми асинхронной машины, можно показать, что при изменении скольжени€ от s = l до s = ∞машина работает как тормоз. —кольжение s>l получаетс€ при вращении ротора против пол€. ѕри этом электрические потери в цепи ротора –э2 = s–эм будут больше мощности Pэм и, следовательно, только частично покрываютс€ за счет –эм, передаваемой полем со статора ротору. ƒруга€ часть электрических потерь в цепи ротора (s-1)–эм покрываетс€ за счет механической мощности, приложенной к ротору. ћеханическа€ мощность ротора будет отрицательной. Ёто значит, что она не отдаетс€ ротором, а подводитс€ к нему и преобразуетс€ в электрические потери в цепи ротора, т. е. поглощаетс€ в самой машине. ѕоэтому режим работы при s>l называетс€ тормозным режимом.

Ёлектромагнитный момент при этом действует на ротор в направлении вращени€ пол€, т. е. против вращени€ ротора; следовательно, он €вл€етс€ тормоз€щим по отношению к внешнему моменту, приложенному к валу машины.

ћожно также показать, что при отрицательных скольжени€х асинхронна€ машина работает генератором. ѕри < 0 ротор вращаетс€ в направлении вращени€ пол€, но с частотой, превышающей частоту пол€ (n2 > n1). ¬ этом случае

электромагнитна€ мощность –эм будет отрицательной, что следует из равенства

.          (3-75)

ћощность –эм при отрицательном скольжении передаетс€ полем с ротора статору. ћеханическа€ мощность –'2 при этом будет также отрицательной, что следует из равенства

.          (3-76)

ћеханическа€ мощность, следовательно, приложена к ротору. „асть ее идет на покрытие электрических потерь –э2 в цепи ротора, друга€ часть преобразуетс€ в электромагнитную мощность –эм, передаваемую полем статору. ѕри работе машины генератором сдвиг между  и  меньше 90∞ (І 3-12), так же как дл€ вторичной обмотки трансформатора.

Ќа рис. 3-30 приведена шкала скольжений дл€ режимов генератора, двигател€ и тормоза. ”казанные режимы работы асинхронной машины и их использование дл€ практических целей более подробно будут рассмотрены в последующем.

–ис. 3-30. Ўкала скольжений дл€ режимов генератора, двигател€ и тормоза.

3-7. јналоги€ с трансформатором

ћежду обмотками статора и ротора асинхронной машины, как отмечалось, существует только магнитна€ св€зь; здесь энерги€ из одной обмотки в другую передаетс€ через посредством магнитного пол€.

¬ последующем будет показано, что при любом скольжении машины н.с. обмоток статора и ротора вращаютс€ относительно статора с одной и той же частотой и, следовательно, неподвижны одна относительно другой. ѕоле в машине создаетс€ их совместным действием.

ѕримем, так же как дл€ трансформатора, что в асинхронной машине при ее работе имеют место основное поле и поле рассе€ни€. »ндукционные линии основного пол€ проход€т через воздушные зазоры, зубцы и €рма статора и ротора и сцепл€ютс€ с обеими обмотками Ц статорной и роторной. Ётому полю соответствует главный поток ‘ в воздушном зазоре.

»ндукционные линии полей рассе€ни€ проход€т между стенками пазов, вокруг лобовых частей обмоток и между коронками зубцов (І 3-16). “ак как магнитные сопротивлени€ дл€ потоков индукционных трубок рассе€ни€ определ€ютс€ в основном воздушными промежутками, то в первом приближении их можно прин€ть посто€нными и в соответствии с этим считать посто€нными индуктивности рассе€ни€ обмоток статора и ротора Lσ1 и Lσ2 (как дл€ первичной и вторичной обмоток трансформатора).

√лавный поток ‘ наводит в обмотке статора э.д.с.

          (3-77)

и в обмотке ротора, вращающегос€ относительно пол€ со скольжением s, э.д.с.

.          (3-78)

“ак как согласно (3-74) f2 = sf1, то можно написать:

,          (3-79)

где

          (3-80)

есть э.д.с., наведенна€ в обмотке ротора при s = l, т. е. при неподвижном роторе.

ѕол€ рассе€ни€ навод€т в обмотках статора и ротора э.д.с. рассе€ни€  и , которые можно считать пропорциональными соответствующим токам:

; .          (3-81)

»ндуктивное сопротивление рассе€ни€ статорной обмотки

.          (3-82)

»ндуктивное сопротивление рассе€ни€ роторной обмотки

,          (3-83)

где x2 = 2πf1Lσ2 Ц сопротивление при неподвижном роторе (при s = l).

Ќар€ду с индуктивными сопротивлени€ми рассе€ни€ обмотки статора и ротора имеют активные сопротивлени€ r1 и r2.

“аким образом, допустив, что в машине существуют основное поле (и соответствующий ему поток ‘) и отдельно пол€ рассе€ни€, мы можем дл€ обмотки статора, так же как дл€ первичной обмотки трансформатора, написать уравнение напр€жений

.          (3-84)

ƒл€ обмотки ротора уравнение напр€жений напишетс€ в следующем виде:

.          (3-85)

¬ дальнейшем мы покажем, что при составлении соотношений, устанавливающих св€зь между напр€жением, токами, мощност€ми, вращающим моментом и скольжением асинхронной машины, а также св€зи этих величин с ее параметрами, можно исходить из ее аналогии с трансформатором; при этом вращающа€с€ асинхронна€ машина замен€етс€

неподвижной, работающей как трансформатор с активным сопротивлением роторной цепи  и ее индуктивным сопротивлением рассе€ни€ х2.

ћногофазна€ обмотка.  ¬начале найдем н.с. трехфазной обмотки. ќна может быть найдена графически, путем сложени€ н.с. отдельных фаз с учетом пространственного сдвига осей фаз и сдвига во времени их токов.

ѕринцип действи€ асинхронного двигател€ и его энергетическа€ диаграмма ƒл€ лучшего понимани€ принципа действи€ асинхронного двигател€ вначале примем, что его вращающеес€ поле создаетс€ путем вращени€ двух полюсов (посто€нных магнитов или электромагнитов)

“рансформаторы широко примен€ютс€ в системах передачи и распределени€ электроэнергии. »звестно, что передача электроэнергии на дальние рассто€ни€ осуществл€етс€ при высоком напр€жении (до 500 к¬ и более), благодар€ чему значительно уменьшаютс€ электрические потери в линии электропередачи.

–Ш–Ј—Г–Љ–Є—В–µ–ї—М–љ—Л–µ –ї–µ–і–Є —Б –і–ї–Є–љ–љ—Л–Љ–Є –≤–Њ–ї–Њ—Б–∞–Љ–Є –≤–±–ї–Є–Ј–Є –Љ–µ—В—А–Њ –Ь–Є—В–Є–љ–Њ –≤–Њ–њ–ї–Њ—В—П—В –≤ –ґ–Є–Ј–љ—М –≤—Б–µ–≤–Њ–Ј–Љ–Њ–ґ–љ—Л–µ –Љ–µ—З—В—Л –±–Њ–≥–∞—В–Њ–≥–Њ –њ–Њ—В—А–µ–±–Є—В–µ–ї—П, —Б–і–µ–ї–∞—О—В –≤–µ—З–µ—А –≤–Њ–ї—И–µ–±–љ—Л–Љ –Є –Ј–∞—Б—В–∞–≤—П—В –≤–Њ–Ј–≤—А–∞—Й–∞—В—М—Б—П –Ї –љ–Є–Љ –љ–µ–Є–Ј–Љ–µ–љ–љ–Њ. | VIP –Ї–Њ—А–Њ–ї–µ–≤—Л –Є–љ—В–Є–Љ–∞ —Б –±—Г—Д–µ—А–∞–Љ–Є 6 —А–∞–Ј–Љ–µ—А–∞ —Б—В–∞—А–∞—О—В—Б—П –љ–∞ –њ–Њ–ї–љ—Г—О. –≠–ї–Є—В–љ—Л–µ –њ—А–Њ—Б—В–Є—В—Г—В–Ї–Є —Б—В–∞–љ—Г—В –ї—Г—З—И–Є–Љ –≤—Л–±–Њ—А–Њ–Љ. –Ю–љ–Є –≤–Њ–њ–ї–Њ—В—П—В –≤—Б–µ –≤–∞—И–Є –Є–љ—В–Є–Љ–љ—Л–µ –Љ—Л—Б–ї–Є: –Њ—А–∞–ї—М–љ—Л–є —Б–µ–Ї—Б, —В—А–∞—Е–∞–љ—М–µ –Є–ї–Є —З—В–Њ-—В–Њ –Є–љ–Њ–µ, –≤—Л–±–Є—А–∞—В—М –≤–∞–Љ. »спользование электрических машин в качестве генераторов и двигателей