Книги, научные публикации
Pages: | 1 | ... | 2 | 3 | 4 | ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ Издание четвертое, переработанное и дополненное Москва Высшая школа 2003 УДК 621.313 31.26 30 Рецензент: Е. П. вечерний электромеханический техникум им. Л. Б. Красина) М. ...
-- [ Страница 4 ] --витков в по люсной катушке обмотки возбуждения.
Реактивный треугольник построен для другого значения тока возбуждения Сторона треугольника осталась неиз менной = ab), что объясняется неизменностью тока нагруз ки, но сторона уменьшилась (b'c' < так как при меньшем токе возбуждения уменьшилась степень насыщения магнит ной цепи генератора, а следовательно, и размагничивающее дей ствие реакции якоря.
Внешняя характеристика генератора. Эта характеристика представляет собой зависимость напряжения выводах генера тора от тока нагрузки /. При снятии данных для построения внеш ней характеристики генератор приводят во вращение с номиналь ной скоростью и нагружают его до номинального тока при номинальном напряжении. Затем, постепенно уменьшая нагрузку вплоть до х.х. (/ снимают показания приборов. Сопротивле ние цепи возбуждения и частоту вращения в течение опыта под держивают неизменными.
На рис. 28.4, а представлена внешняя характеристика генера тора независимого возбуждения, из которой видно, что при увели чении тока нагрузки /напряжение на выводах генератора понижа ется;
это объясняется размагничивающим влиянием реакции якоря и падением напряжения в цепи якоря. Наклон внешней характери стики к оси абсцисс (жесткость внешней характеристики) оцени вается номинальным изменением напряжения генератора при сбросе нагрузки:
(28.9) Обычно для генератора независимого возбуждения = Регулировочная характеристика генератора. Характери стика = показывает, как следует менять ток в цепи возбуж дения, чтобы при изменениях нагрузки генератора напряжение на его выводах оставалось неизменным, равным номинальному. При этом частота вращения сохраняется постоянной (и = const).
При работе генератора без нагрузки в цепи возбуждения уста навливают ток при котором напряжение на выводах генератора становится равным номинальному. Затем постепенно увеличивают нагрузку генератора, одновременно повышают ток возбуждения таким образом, чтобы напряжение генератора во всем диапазоне нагрузок оставалось равным номинальному. Так получают восхо дящую ветвь характеристики (кривая на рис. 28.4, б). Постепен но уменьшая нагрузку генератора до х.х. и регулируя соответст вующим образом ток возбуждения, получают нисходящую ветвь характеристики (кривая 2 на рис. 28.4, Нисходящая ветвь регу лировочной характеристики расположена ниже восходящей, что объясняется влиянием возросшего остаточного намагничивания магнитной цепи машины в процессе снятия восходящей ветви.
Среднюю кривую 3, проведенную между восходящей и нисходя Рис. 28.4. Внешняя (а) и регулировочная (б) характери стики генератора независимого возбуждения щей ветвями, называют практической регулировочной характери стикой генератора.
Основной недостаток генераторов независимого возбужде ния Ч это необходимость в постороннем источнике энергии по стоянного тока Ч возбудителе. Однако возможность регулирова ния напряжения в широких пределах, а также сравнительно жесткая внешняя характеристика этого генератора являются его достоинствами.
з 28.3. Генератор параллельного возбуждения Принцип самовозбуждения генератора постоянного тока ос нован на том, что магнитная система машины, будучи намагни ченной, сохраняет длительное время небольшой магнитный поток остаточного магнетизма сердечников полюсов и станины (по рядка от полного потока). При вращении якоря поток 1, Рис. 28.5. Принципиальная схема (а) и характеристика х.х. (б) генератора параллельного возбуждения индуцирует в якорной обмотке ЭДС под действием которой в обмотке возбуждения возникает небольшой ток Если обмотки возбуждения имеет такое же направление, как и поток то она увеличивает поток главных полюсов. Это, в свою очередь, вызывает увеличение ЭДС генератора, отчего ток возбуждения вновь увеличится. Так будет продолжаться до тех пор, пока напряжение генератора не будет уравновешено падени ем напряжения в цепи возбуждения, т. е. На рис. 28.5, а показана схема включения генератора парал лельного возбуждения, на рис. 28.5, Ч характеристика х.х. гене ратора (кривая и зависимость падения напряжения от тока воз буждения = (прямая 2). Точка пересечения А соответствует окончанию процесса самовозбуждения, так как именно в ней = Угол наклона прямой ОА к оси абсцисс определяется из тре угольника (28.10) где от, тока (по оси абсцисс), Ч масштаб на пряжения (по оси ординат), В/мм.
Из (28.10) следует, что угол наклона прямой = к оси абсцисс прямо пропорционален сопротивлению цепи возбужде ния. Однако при некотором значении сопротивления реостата сопротивление достигает значения, при котором зависимость = становится касательной к прямолинейной части ха рактеристики х.х. (прямая 3). В этих условиях генератор не само возбуждается. Сопротивление цепи возбуждения, при которой прекращается самовозбуждение генератора, называют критиче ским сопротивлением отметить, что самовозбуж дение генератора возможно лишь при ' частоте вращения, превышающей крити ческую Это условие вытекает из ха рактеристики самовозбуждения гене ратора (рис. 28.6), представляющей собой зависимость напряжения генера тора в режиме х.х. от частоты враще ния при неизменном сопротивлении цепи возбуждения, т. е. /(и) при Ч const. ка самовозбуждения Анализ характеристики самовозбуж дения показывает, что при п < увели чение частоты вращения якоря генератора сопровождается незна чительным увеличением напряжения, так как процесса самовоз буждения нет и появление напряжения на выходе генератора обу словлено лишь остаточным намагничиванием магнитной цепи генератора. Процесс самовозбуждения начинается при и > В этом случае увеличение частоты вращения сопровождается резким ростом напряжения Однако при частоте вращения, близкой к номинальной, рост напряжения несколько замедляется, что объяс няется магнитным насыщением генератора. Критическая частота вращения зависит от сопротивления цепи возбуждения и с ростом последнего увеличивается.
Таким образом, самовозбуждение генераторов постоянного тока возможно при соблюдении следующих условий: а) магнитная система машины должна обладать остаточным магнетизмом;
б) присоединение обмотки возбуждения должно быть таким, что бы МДС обмотки совпадала по направлению с потоком остаточ ного магнетизма в) сопротивление цепи возбуждения должно быть меньше критического;
г) частота вращения якоря должна быть больше критической.
Так как генератор параллельного возбуждения самовозбужда ется лишь в одном направлении, то и характеристика х.х. этого генератора может быть снята только для одного квадранта осей координат.
Нагрузочная и регулировочная характеристики генератора па раллельного возбуждения практически не отличаются от соответ ствующих характеристик генератора независимого возбуждения.
Внешняя характеристика генератора параллельного возбуж дения / (рис. 28.7) менее жесткая, чем у генератора независимого возбуждения. Объясняется это тем, что в генераторе параллельно го возбуждения помимо причин, вызывающих уменьшение на пряжения в генераторе независимого возбуждения (реакция якоря и падение напряжения в цепи якоря), действует еще и третья при чина Ч уменьшение тока возбуждения, вызванное снижением на пряжения от действия первых двух причин. Этим же объясняется и то, что при постепенном уменьшении сопротивления нагрузки ток увеличивается лишь до критического значе ния а затем при дальней шем уменьшении сопротив ления нагрузки ток начинает уменьшаться. Наконец, ток нагрузки при коротком замы кании < Дело в том, что с увеличением тока усилива Рис. 28.7. Внешняя характеристика размагничивание генера и уменьшение тока возбуж дения), машина переходит в состояние, при котором даже небольшое уменьшение сопротивления нагрузки вызывает резкое уменьшение ЭДС машины (см. рис. 28.5, Так как ток определяется напряжением на выводах генератора U и сопротивлением нагрузки т. е. / = то при токах нагруз ки I < когда напряжение генератора уменьшается медлен нее, чем убывает сопротивление нагрузки, происходит рост то ка нагрузки. После того как / = дальнейшее уменьшение сопровождается уменьшением тока нагрузки, так как в этом случае напряжение U убывает быстрее, чем уменьшается со противление нагрузки Таким образом, короткое замыкание, вызванное медленным уменьшением сопротивления нагрузки, не опасно для генератора параллельного возбуждения. Но при внезапном к.з. магнитная сис тема генератора не успевает размагнититься и ток достигает опасных для машины значений = (кривая 2). При та ком резком возрастании тока нагрузки на валу генератора возни кает значительный тормозящий момент [см. (25.24)], а на коллек торе появляется сильное искрение, переходящее в круговой огонь.
Поэтому необходимо защищать генератор от перегрузки и к.з. по средством плавких предохранителей или же применением релей ной защиты.
Генераторы параллельного возбуждения широко применяют в установках постоянного тока, так как отсутствие возбудителя вы годно отличает эти генераторы генераторов независимого воз буждения. Номинальное изменение напряжения генератора парал лельного возбуждения [см. (28.9)] составляет з 28.4. Генератор смешанного возбуждения Генератор смешанного возбуждения (рис. 28.8, а) имеет па раллельную и последовательную обмотки возбуждения. Поток возбуждения создается в основном параллельной обмоткой. По следовательная обмотка обычно включается согласно с парал лельной (чтобы МДС обмоток складывались), что обеспечивает получение жесткой внешней характеристики генератора.
В режиме х.х. генератор имеет только параллельное возбуждение, так как / = 0. С появлением нагрузки возника ет МДС последовательной об мотки возбуждения, которая, подмагничивая машину, ком пенсирует размагничивающее действие реакции якоря и па дение напряжения в якоре.
Внешняя характеристика в этом случае становится наибо лее жесткой (рис. 28.8, б, кри вая 2), т. е. напряжение на за жимах генератора при увели чении тока остается почти не изменным. Если же Рис. 28.8. Схема включения генера чтобы напряжение на зажимах тора смешанного возбуждения (а) и потребителя (в конце линии) его внешние характеристики (б) оставалось практически неиз менным, то число витков последовательной обмотки увеличивают так, чтобы МДС этой обмотки компенсировала еще и падение на пряжения в проводах линии (кривая /).
При встречном включении обмоток возбуждения напряже ние генератора с ростом тока нагрузки резко уменьшается (кривая 3), что объясняется размагничивающим действием последовательной обмотки возбуждения, МДС которой направлена против МДС парал лельной обмотки. Встречное включение обмоток применяют лишь в генераторах специального назначения, например в сварочных, где необходимо получить круто падающую внешнюю характеристику.
Генераторы смешанного возбуждения с согласным включени ем обмоток возбуждения применяют для питания силовой нагруз ки в случаях, когда требуется постоянство напряжения в линии.
Контрольные вопросы 1. Какие характеристики определяют свойства генераторов постоянного тока?
2. Почему у генератора параллельного возбуждения изменение напряжения при сбросе нагрузки больше, чем у генератора независимого возбуждения?
3. Каковы условия самовозбуждения генераторов постоянного тока?
4. При каком включении обмоток возбуждения генератора смешанного возбу ждения внешняя характеристика получается более жесткой?
Коллекторные двигатели з 29.1. Основные понятия Коллекторные машины обладают свойством об ратимости, т. е. они могут работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Поэтому если машину постоянного тока подключить к источнику энергии постоянного тока, то в обмотке возбужде ния и в обмотке якоря машины появятся токи. Взаи модействие тока якоря с полем возбуждения создает на якоре электромагнитный момент М, который яв ляется не тормозящим, как это имело место в гене раторе, а вращающим.
Под действием электромагнитного момента яко ря машина начнет вращаться, т. е. машина будет ра ботать в режиме двигателя, потребляя из сети элек трическую энергию и преобразуя ее в механичес кую. В процессе работы двигателя его якорь враща ется в магнитном поле. В обмотке якоря индуциру ется ЭДС направление которой можно опреде лить правилу правой руки. По своей природе она не отличается от ЭДС, наводимой в обмотке якоря генератора. В двигателе же ЭДС направлена против тока и поэтому ее называют противо электродвижущей силой (противо-ЭДС) якоря (рис. 29.1).
Для двигателя, работающего с постоянной час тотой вращения, = (29.1) Из (29.1) следует, что подведенное к двигателю напряжение уравновешивается противо-ЭДС обмот ки якоря и падением напряжения в цепи якоря. На основании ток якоря (29.2) Умножив обе части уравнения (29.1) на ток яко ря получим уравнение мощности для цепи якоря:
(29.3) где в цепи обмотки якоря;
Ч мощность электрических потерь в цепи якоря.
Для выяснения сущности выражения проделаем следую щее преобразование:
Но, согласно (25.24), тогда где = Ч угловая частота вращения якоря;
Ч электромаг- 29.1. Направление проти во-ЭДС в обмотке якоря двига нитная мощность двигателя.
теля Следовательно, выражение представляет собой электромаг нитную мощность двигателя.
у щ ( Преобразовав выражение (29.3) с учетом (29.4), получим Анализ этого уравнения показывает, что с увеличением на грузки на вал двигателя, т. е. с увеличением электромагнитного момента М, возрастает мощность в цепи обмотки якоря т. е.
мощность на входе двигателя. Но так как напряжение, подводимое к двигателю, поддерживается неизменным const), то увеличе ние нагрузки двигателя сопровождается ростом тока в обмотке якоря В зависимости от способа возбуждения двигатели постоянного тока, так же как и генераторы, разделяют на двигатели с возбуждени ем от постоянных магнитов (магнитоэлектрические) и с электромаг нитным возбуждением. Последние в соответствии со схемой включе ния обмотки возбуждения относительно обмотки якоря подразделяют на двигатели параллельного (шунтовые), последовательного (сериес ные) и смешанного (компаундные) возбуждения.
В соответствии с формулой ЭДС Ч частота вращения двигателя (об/мин) Подставив значение из получим (об/мин) (29.5) т. в. частота вращения двигателя прямо пропорциональна на пряжению и обратно пропорциональна магнитному потоку воз буждения. Физически это объясняется тем, что повышение на пряжения U или уменьшение потока Ф вызывает увеличение разности - это, в свою очередь, ведет к росту тока [см.
(29.2)]. Вследствие этого возросший ток повышает вращающий момент, и если при этом нагрузочный момент остается неизмен ным, то частота вращения двигателя увеличивается.
Из (29.5) следует, что регулировать частоту вращения двига теля можно изменением либо напряжения U, подводимого к дви гателю, либо основного магнитного потока Ф, либо электрическо го сопротивления в цепи якоря Направление вращения якоря зависит от направлений магнит ного потока возбуждения Ф и тока в обмотке якоря. Поэтому, из менив направление какой-либо из указанных величин, можно из менить направление вращения якоря. Следует иметь в виду, что переключение общих зажимов схемы у рубильника не дает изме нения направления вращения якоря, так как при этом одновремен но изменяется направление тока и в обмотке якоря, и в обмотке возбуждения.
з 29.2. Пуск двигателя Ток якоря двигателя определяется формулой (29.2). Если при нять неизменными, то ток зависит от противо-ЭДС Наибольшего значения ток достигает при пуске двигателя в ход.
В начальный момент пуска якорь двигателя неподвижен (и = 0) и в его обмотке не ЭДС = 0). Поэтому при непо средственном подключении двигателя к сети в обмотке его якоря возникает пусковой ток (29.6) Обычно сопротивление невелико, поэтому значение пус кового тока достигает недопустимо больших значений, в раз превышающих номинальный ток двигателя.
Такой большой пусковой ток весьма опасен для двигателя. Во первых, он может вызвать в машине круговой огонь, а во-вторых, при таком токе в двигателе развивается чрезмерно большой пус ковой момент, который оказывает ударное действие на вращаю щиеся части двигателя и может механически их разрушить. И на конец, этот ток вызывает резкое падение напряжения в сети, что неблагоприятно отражается на работе других потребителей, вклю ченных в эту сеть. Поэтому пуск двигателя непосредственным подключением в сеть (безреостатный пуск) обычно применяют для двигателей мощностью не более кВт. В этих двигате лях благодаря повышенному сопротивлению обмотки якоря и не большим вращающимся массам значение пускового тока лишь в раз превышает номинальный, что не представляет опасности для двигателя. Что же касается двигателей большей мощности, то при их пуске для ограничения пускового тока используют пуско вые реостаты включаемые последовательно в цепь якоря (реостатный пуск).
Перед пуском двигателя необходимо рычаг Р реостата поста вить на холостой контакт О (рис. 29.2). Затем включают рубиль ник, переводят рычаг на первый промежуточный контакт 1 и цепь 29.2. Схема включения пускового реостата якоря оказывается подключенной к сети через наиболь шее сопротивление реостата + + Одновременно через рычаг Р и шину Ш к сети подключается обмотка возбуждения, ток в которой в течение всего периода пус ка не зависит от положения рычага Р, так как сопротивление ши ны по сравнению с сопротивлением обмотки возбуждения пренеб режимо мало.
Пусковой ток якоря при сопротивлении пускового реостата С появлением тока в цепи якоря возникает пусковой мо мент МД под действием которого начинается вращение якоря.
По мере нарастания частоты вращения увеличивается противо ЭДС = что ведет к уменьшению пускового тока и пуско вого момента.
По мере разгона якоря двигателя рычаг пускового реостата переключают в положения 2, 3 и т. д. В положении 5 рычага рео стата пуск двигателя заканчивается = 0). Сопротивление пус кового реостата выбирают обычно таким, чтобы наибольший пус ковой ток превышал номинальный не более чем в раза.
Так как вращающий момент двигателя М прямо пропорциона потоку Ф [см. (25.24)], то для облегчения пуска двигателя па раллельного и смешанного возбуждения сопротивление реостата в возбуждения следует полностью вывести 0). Поток возбуждения Ф в этом случае получает наибольшее значение и двигатель развивает необходимый вращающий момент при мень шем токе якоря.
Для пуска двигателей большей мощности применять пусковые реостаты нецелесообразно, так как это вызвало бы значительные потери энергии. Кроме того, пусковые реостаты были бы громозд кими. Поэтому в двигателях большой мощности применяют без реостатный пуск двигателя путем понижения напряжения. Приме рами этого являются пуск тяговых двигателей электровоза переключением их с последовательного соединения при пуске на параллельное при нормальной работе (см. з 29.6) или пуск двига теля в схеме (см. з 29.4).
з 29.3. Двигатель параллельного возбуждения Схема включения в сеть двигателя параллельного возбужде ния показана на рис. 29.3, а. Характерной особенностью этого двигателя является то, что ток в обмотке возбуждения (ОВ) не за висит от тока нагрузки (тока якоря). Реостат в цепи возбуждения служит для регулирования тока в обмотке возбуждения и маг нитного потока главных полюсов.
Эксплуатационные свойства двигателя определяются его ра бочими характеристиками, под которыми понимают зависимость частоты вращения и, тока полезного момента вращающего момента М от мощности на валу двигателя при UЧ const и = = const (рис. 29.3, Для анализа зависимости п = которую обычно называ ют скоростной характеристикой, обратимся к формуле (29.5), из которой видно, что при неизменном напряжении U на частоту вращения влияют два фактора: падение напряжения в цепи якоря поток возбуждения Ф. При увеличении нагрузки умень шается числитель - при этом вследствие реакции якоря уменьшается и знаменатель Ф. Обычно ослабление потока, вы званное реакцией якоря, невелико и первый фактор влияет на час тоту вращения сильнее, чем второй. В итоге частота вращения двигателя с ростом нагрузки уменьшается, а график п = приобретает падающий вид с небольшой выпуклостью, обращен ной к оси абсцисс. Если же реакция якоря в двигателе сопровож дается более значительным ослаблением потока Ф, то частота вращения увеличением нагрузки будет возрастать, как это пока зано штриховой кривой на рис. 29.3, Однако такая зависимость n является нежелательной, так как она, как правило, не удовлетворяет условию устойчивой работы двигателя: с ростом нагрузки на двигатель возрастает частота вращения, что ведет к дополнительному росту нагрузки и т. д., т. е. частота вращения и двигателя неограниченно увеличивается и двигатель идет в раз Чтобы обеспечить характеристике частоты вращения форму падающей кривой, в некоторых двигателях параллельного возбу ждения применяют легкую (с небольшим числом витков) последо вательную обмотку возбуждения, которую называют стаби лизирующей обмоткой. При включении этой обмотки согласован Рис. 29.3. Схема двигателя параллельного возбуждения (о) и его рабочие характеристики (б) но с параллельной обмоткой возбуждения ее МДС компенсирует размагничивающее действие реакции якоря так, что поток Ф во всем диапазоне нагрузок остается практически неизменным.
Изменение частоты вращения двигателя при переходе от но минальной нагрузки к х.х., выраженное в процентах, называют номинальным изменением частоты вращения:
_ 0 _ (29.8) где Ч частота вращения двигателя в режиме х.х.
Обычно для двигателей параллельного возбуждения = поэтому характеристику частоты вращения двигателя па раллельного возбуждения называют жесткой.
Зависимость полезного момента от нагрузки установлена формулой =. При п = const график имел бы вид прямой. Однако с увеличением нагрузки частота вращения двига теля снижается, и поэтому зависимость криволинейна.
При и const вращающий момент двигателя М= Так как рабочие характеристики двигателя строят при условии = = const, что обеспечивает магнитных потерь в двига теле, то момент х.х. Л/о = const. Поэтому график зависимости М = проходит параллельно кривой = Если принять по ток Ф = const, то график является в то же время выраже нием зависимости / так как М = Для получения аналитического выражения механической ха рактеристики п преобразуем выражение (29.5):
JT т подставив в него из (25.24) значение тока якоря (29.10) получим Х = - Х i п = где Ч частота вращения в режиме х.х.;
Аи Ч изменение часто ты вращения, вызванное изменением нагрузки на валу двигателя.
а) 5} Рис. 29.4. Механические характеристики двигателя параллельно го возбуждения:
а Ч при введении в цепь якоря добавочного сопротивления;
б Ч при изменении основного магнитного потока;
в Ч при изменении напряже ния в цепи якоря Если пренебречь реакцией якоря, то (так как = const) можно принять Ф = const. Тогда механическая характеристика двигателя па раллельного возбуждения представляет собой прямую линию, не сколько наклоненную к оси абсцисс (рис. 29.4, а). Угол наклона меха нической характеристики тем больше, чем больше значение сопротивления, включенного в цепь якоря. Механическую характери стику двигателя при отсутствии дополнительного сопротивления в цепи якоря называют естественной (прямая 1). Механические харак двигателя, полученные при введении дополнительного со противления в цепь называют искусственными (прямые 2 и 3).
Вид механической характеристики зависит также и от значе ния основного магнитного потока Ф. Так, при уменьшении Ф уве личивается частота вращения х.х. и одновременно увеличивает ся т. е. увеличиваются оба слагаемых уравнения Это приводит к резкому увеличению наклона механической характе ристики, т. е. к уменьшению ее жесткости (рис. 29.4, При изменении напряжения на якоре U меняется частота вра щения a остается неизменной. В итоге жесткость механиче ской характеристики (если пренебречь влиянием якоря) не меняется (рис. 29.4, в), т. е. характеристики смещаются по вы соте, оставаясь параллельными друг другу.
з 29.4. Регулирование частоты вращения двигателей параллельного возбуждения Способы регулирования частоты вращения двигателей оцени ваются следующими показателями: плавностью регулирования;
диапазоном регулирования, определяемым отношением наиболь шей частоты вращения к наименьшей;
экономичностью регулиро вания, определяемой стоимостью регулирующей аппаратуры и потерями электроэнергии в ней.
Из (29.5) следует, что регулировать частоту вращения двига теля параллельного возбуждения можно изменением сопротивле ния в цепи якоря, изменением основного магнитного потока Ф, изменением напряжения в цепи якоря.
Введение дополнительного сопротивления в цепь якоря.
Дополнительное сопротивление (реостат включают в цепь яко ря аналогично пусковому реостату Однако в отличие от по следнего оно должно быть рассчитано на продолжительное проте кание тока.
При включении сопротивления в цепь якоря выражение частоты (29.5) принимает вид где = Ч частота вращения в режиме х.х.;
+ Ч изменение частоты вращения, вызван ное падением напряжения в цепи якоря.
С увеличением возрастает Ля, что ведет к уменьшению час тоты вращения. Зависимость п = иллюстрируется также и механическими характеристиками двигателя параллельного воз буждения (рис. 29.4, с повышением увеличивается наклон механических характеристик, а частота вращения при заданной нагрузке на валу (А/ = уменьшается. Этот способ обеспечи вает плавное регулирование частоты вращения в широком диапа зоне (только в сторону уменьшения частоты от номинальной), од нако он неэкономичен из-за значительных потерь электроэнергии в регулировочном реостате которые интенсивно растут с увеличением мощности двигателя.
Изменение основного магнитного потока. Этот способ ре гулирования в двигателе параллельного возбуждения реализуется посредством реостата Цепи обмотки возбуждения (см. рис.
29.3, Так, при уменьшении сопротивления реостата возрастает магнитный поток обмотки возбуждения, что сопровождается по нижением частоты вращения [см. (29.5)]. При увеличении час тота вращения растет. Зависимость частоты вращения от тока воз буждения регулировочной характеристикой двигателя и = при = const и U = Из выражения (29.5) следует, что с уменьшением магнитного потока Ф частота вращения и увеличивается по гиперболическому Рис. 29.5. Регулировочные характеристики двигателя парал лельного возбуждения закону (рис. 29.5, а). Но одновременно уменьшение Ф ведет к рос ту тока якоря = При потоке Ф = Ф' ток якоря дости гает значения = т. е. падение напряжения в цепи яко ря достигает значения, равного половине напряжения, подведенного к якорю этих условиях частота вращения двигателя достигает максимума При дальнейшем уменьшении потока (Ф < частота вращения двигателя начинает убьшать, так как из-за интенсивного роста тока второе слагаемое выражения (29.9) нарастает быстрее первого.
При небольшом нагрузочном моменте на валу двигателя мак симальная частота вращения во мною раз превосходит номи нальную частоту вращения двигателя и является недопусти мой по условиям механической прочности двигателя, т. е. может привести к его разносу. Учитывая это, при реостата необходимо следить за тем, чтобы при полностью введенном его сопротивлении частота вращения двигателя не превысила допус тимого значения.
Например, для двигателей серии 2П (см. з 29.9) допускается превышение частоты вращения над номинальной не более чем в раза. Необходимо также следить за надежностью электриче ских соединений в цепи обмотки возбуждения двигателя, так как при разрыве этой цепи магнитный поток уменьшается до значения потока остаточного магнетизма при котором частота враще ния может достигнуть опасного значения.
Вид регулировочных характеристик и зависит от значе ния нагрузочного момента на валу двигателя: с ростом мак симальная частота вращения уменьшается (рис. 29.5, Недостаток рассмотренного способа регулирования частоты вращения состоит в том, что при изменении магнитного потока Ф меняется угол наклона механической характеристики двигателя.
Рассмотренный способ регулирования частоты вращения прост и экономичен, как в двигателях параллельного возбуж дения ток = а поэтому потери в регулировочном реостате невелики.
Однако диапазон регулирования обычно составляет = = Объясняется это тем, что нижний предел частоты вращения обусловлен насыщением машины, ограничивающим значение магнитного потока Ф, а верхний предел частоты Ч опасностью разноса двигателя и усилением влияния реакции якоря, иска жающее действие которого при ослаблении магнитного потока Ф усиливается и ведет к искрению на коллекторе или же к появлению кругового огня (см. з 27.5).
Изменение напряжения в цепи якоря. Регулирование часто ты вращения двигателя изменением питающего напряжения при меняется лишь при const, т. е. при раздельном питании цепей якоря и обмотки возбуждения при независимом возбуж дении.
Частота вращения в режиме х.х. пропорциональна напря жению, а Аи от напряжения не зависит [см. (29.11)], поэтому ме ханические характеристики двигателя при изменении напряжения не меняют угла наклона к оси абсцисс, а смещаются по высоте, оставаясь параллельными друг другу (см. рис. 29.4, в). Для осуще ствления этого способа регулирования необходимо цепь якоря двигателя подключить к источнику питания с регулируемым на пряжением. Для управления двигателями малой и средней мощно сти в качестве такого источника можно применить регулируемый выпрямитель, в котором напряжение постоянного тока меняется регулировочным автотрансформатором (AT), включенным на вхо де выпрямителя (рис. 29.6, Для управления двигателями большой мощности целесооб разно применять генератор постоянного тока независимого возбу ждения;
привод осуществляется посредством приводного двигате ля (ПД), в качестве которого обычно используют трехфазный двигатель переменного тока. Для питания постоянным током це пей возбуждения генератора и двигателя Д используется возбу дитель В Ч генератор постоянного тока, напряжение на выходе которого поддерживается неизменным. Описанная схема управле ния двигателем постоянного тока (рис. 29.6, б) известна под на званием системы Изменение напряжения в цепи якоря позволяет регулировать частоту вращения двигателя вниз от номинальной, так как напря жение свыше номинального недопустимо. При необходимости регулировать частоту вращения вверх от номинальной можно вос пользоваться изменением тока возбуждения двигателя.
Изменение направления вращения (реверс) двигателя, рабо тающего по системе осуществляется изменением направле ния тока в цепи возбуждения т. е.
переменой полярности напряжения на его зажимах. Если Рис. Схемы включения двигателей постоянного тока при регули ровании частоты вращения изменением напряжения в цепи якоря постоянного тока работает в условиях резко переменной на то для смягчения колебаний мощности, потребляемой ПД из трехфазной на вал ПД помещают маховик М, который за пасает энергию в период уменьшения нагрузки на двигатель Д и отдает ее в период интенсивной нагрузки двигателя, частоты вращения изменением напряжения в цепи якоря обеспечивает плавное экономичное регулирование в широком диапазоне > 25. Наибольшая частота вращения здесь ограничивается условиями коммутации, а наименьшая Ч условиями охлаждения двигателя (см. з Еще одним достоинством рассматриваемого способа регули рования является то, что он допускает безреостатный пуск двига теля при пониженном напряжении.
Импульсное регулирование частоты вращения. Сущность этого способа регулирования иллюстрируется схемой, изображен ной на рис. 29.7, а. Цепь обмотки якоря двигателя параллельного (независимого) возбуждения периодически прерьшается ключом К. Во время замыкания цепи якоря на время t к обмотке якоря подводится напряжение U = и в ней достигает значения Затем ключом цепь якоря размыкают и ток в ней убывает, достигая к моменту следующего замыкания цепи значения (при размыкании ключа ток в обмотке якоря замыкается через диод VD). При следующем замыкании ключа ток достигает зна чения т. д. Таким образом, к обмотке якоря подводится не которое среднее напряжение (29.13) где Т Ч отрезок времени между двумя следующими друг за дру гом импульсами напряжения (рис. 29.7, б);
а = t/T Ч коэффици ент управления.
При этом в обмотке якоря проходит ток, среднее значение ко торого = + ).
При импульсном регулировании частота вращения двигателя (29.14) Таким образом, импульсное регулирование частоты вращения аналогично регулированию изменением подводимого к цепи якоря напряжения. С целью уменьшения пульсаций тока в цепи якоря включена индуктивности (дроссель) L, а частота подачи импульсов равна 200Ч400 Гц.
Рис. 29.7. Импульсное регулирование частоты вращения двига теля постоянного тока На рис. 29.7, представлена одна из возможных схем им пульсного регулирования, где в качестве ключа применен управ ляемый диод Ч тиристор VS. Открывается тиристор подачей крат ковременного импульса от генератора импульсов (ГИ) на управляющий электрод (УЭ) тиристора. Цепь L\C, шунтирующая тиристор, служит для запирания последнего в период между двумя управляющими импульсами. Происходит это следующим образом:
при открывании тиристора конденсатор С перезаряжается через контур L\C и создает на силовых электродах тиристора напряже ние, обратное напряжению сети, которое прекращает протекание через тиристор. Параметрами цепи определяется время (с) открытого состояния тиристора: t =. Здесь L\ выража ется в генри (Гн);
С Ч в фарадах (Ф).
Значение среднего напряжения регулируется изменением частоты следования управляющих импульсов от генератора им пульсов на тиристор Жесткие механические характеристики и возможность плав ного регулирования частоты вращения в широком диапазоне оп ределили области применения двигателей параллельного возбуж дения в станочных приводах, вентиляторах, а также во многих других случаях регулируемого электропривода, где требуется ус тойчивая работа при колебаниях нагрузки.
з 29.5. Режимы работы машины постоянного тока В двигателях параллельного возбуждения при неизменном то ке в обмотке возбуждения = const) магнитный поток изменяется при нагрузке весьма незначительно, поэтому с некоторым при ближением можно принять Ф = const. В этом случае электромаг нитный момент [см. (25.24)] пропорционален току в цепи якоря и механическая характеристика п = fiM) может быть представлена зависимостью п 29.8). Если эту характеристику про должить в обе стороны за пределы осей координат (прямая 1), то можно показать, что электрическая машина в зависимости от ве личины и знака внешнего момента, действующего на ее вал со стороны связанного с ним механизма, может работать в трех ре жимах: двигательном, тормозном и генераторном.
При работе двигателя без нагрузки ток в цепи якоря не большой. При этом частота вращения п = (точка А). Затем с по явлением на валу двигателя нагрузочного момента, противодейст вующего вращающему, ток в цепи якоря возрастает, а частота вращения уменьшается. Если увеличить противодействующий момент до значения, при котором якорь двигателя остановится (точка В), то ЭДС = 0 и ток двигателя достигает значения = = Если двигатель применяют для привода механизма, на грузочный момент которого может быть больше вращающегося (например, привод барабана, на который наматывается трос с гру зом), то при последующем увеличении нагрузочного момента это го механизма якорь машины вновь начнет вращаться, но теперь уже в другую сторону. Теперь момент, действующий на вал элек трической машины со стороны нагрузочного механизма, будет вращающим, а электромагнитный момент машины Ч тормозя щим, т. е. электрическая машина перейдет в тормозной ре При работе машины в этом режиме ЭДС якоря действует согласованно с напряжением, т. е. + При использовании машины в тормозном режиме необходимо принять меры для ограничения тока якоря. С этой целью в цепь якоря включают добавочное сопротивление, величина которого обеспечивает получение искусственной характеристики двигателя, пересекающейся с осью абсцисс при токе якоря < (штрихо вая прямая).
Если при работе двигателя в режиме х.х. к его валу приложить момент, направленный в сторону вращения якоря, то частота вра щения, а следовательно, и ЭДС начнут возрастать. Когда ЭДС = U, машина не будет потреблять тока из сети (точка и час тота вращения якоря достигает значения, называемого погранич ной частотой вращения режим ' режим Рис. 29.8. работы машины постоянного тока:
1 Ч с параллельным (независимым) возбуждением;
2 Ч со смешанным возбуждением;
3 Ч с последовательным возбуж дением При дальнейшем увеличении внешнего момента на валу ма шины ЭДС станет больше напряжения, а в цепи якоря опять возникает ток, но другого направления. При этом машина перей дет в генераторный режим: механическая энергия, затрачи ваемая на вращение якоря, будет преобразовываться в электриче скую и поступать в сеть.
Перевод машины из двигательного в генераторный режим ис пользуют для торможения двигателя, так как в генераторном ре жиме электромагнитный момент является тормозящим (рекупера тивное торможение).
з 29.6. Двигатель последовательного возбуждения В этом двигателе обмотка возбуждения включена последова тельно в цепь якоря 29.9, поэтому магнитный поток Ф в нем зависит от тока нагрузки / = = При небольших нагрузках магнитная система машины не насыщена и зависимость магнитно го потока от тока нагрузки прямо пропорциональна, т. е. Ф = В этом случае найдем по (25.24) электромагнитный момент:
Формула частоты вращения (29.5) примет вид (29.15) Здесь Ч коэффициент пропорциональности.
Таким образом, вращающий момент двигателя при ненасы щенном состоянии магнитной системы пропорционален квадрату тока, а частота вращения обратно пропорциональна току нагрузки.
в) Рис. 29.9. Двигатель последовательного возбуждения:
Ч принципиальная схема;
б Ч рабочие характеристики;
в Ч механические характеристики;
1 Ч естественная характеристика;
2 Ч искусственная характе ристика На 29.9, б представлены рабочие характеристики М = и п двигателя последовательного возбуждения. При больших нагрузках наступает насыщение магнитной системы В этом случае магнитный поток при возрастании нагрузки практически не изменяется и характеристики двигате ля приобретают почти прямолинейный характер. Характери стика частоты вращения двигателя последовательного возбуж дения показывает, что частота вращения двигателя значительно меняется при изменениях нагрузки. Такую характеристику принято называть мягкой.
При уменьшении нагрузки двигателя последовательного воз буждения частота вращения резко увеличивается и при нагрузке меньше 25% от номинальной может достигнуть опасных для дви гателя значений Поэтому работа двигателя последова тельного возбуждения или его пуск при нагрузке на валу меньше 25% от номинальной недопустима.
Для более надежной работы вал двигателя последовательного возбуждения должен быть жестко соединен с рабочим механиз мом посредством муфты и зубчатой передачи. Применение ремен ной передачи недопустимо, так как при обрыве или сбросе ремня может произойти разнос двигателя. Учитывая возможность ра боты двигателя на повышенных частотах вращения, двигатели по следовательного возбуждения, согласно ГОСТу, подвергают ис пытанию в течение 2 мин на превышение частоты вращения на 20% сверх максимальной, указанной на заводском щите, но не меньше чем на 50% сверх номинальной.
Механические характеристики двигателя последовательного возбуждения и ДМ) представлены на рис. 29.9, в. Резко падаю щие кривые механических характеристик (естественная 1 и искус ственная 2) обеспечивают двигателю последовательного возбуж дения устойчивую работу при любой механической нагрузке.
Свойство этих двигателей развивать большой вращающий момент, пропорциональный квадрату тока нагрузки, имеет важное значе ние, особенно в тяжелых условиях пуска и при перегрузках, так как с постепенным увеличением нагрузки двигателя мощность на его входе растет медленнее, чем вращающий момент. Эта особен ность двигателей последовательного возбуждения является одной из причин их широкого применения в качестве тяговых двигателей на транспорте, а также в качестве крановых двигателей в подъем ных установках, т. е. во всех случаях электропривода с тяжелыми условиями пуска и сочетания значительных нагрузок на вал двига теля с малой частотой вращения.
Номинальное изменение частоты вращения двигателя после довательного возбуждения где Ч частота вращения при нагрузке двигателя, составляю щей 25% от номинальной.
Частоту вращения двигателей последовательного возбуждения можно регулировать изменением либо напряжения либо маг нитного потока обмотки возбуждения. В первом случае в цепь якоря последовательно включают регулировочный реостат (рис. 29.10, а). С увеличением сопротивления этого реостата уменьшаются напряжение на входе двигателя и частота его вра щения. Этот метод регулирования применяют главным образом в двигателях небольшой мощности. В случае значительной мощно сти двигателя этот способ неэкономичен из-за больших потерь энергии в Кроме того, реостат рассчитываемый на рабочий ток двигателя, получается громоздким и дорогостоящим.
При совместной работе нескольких однотипных двигателей частоту вращения регулируют изменением схемы их включения относительно друг друга (рис. 29.10, б). Так, при параллельном включении двигателей каждый из них оказывается под полным напряжением а при последовательном включении двух дви гателей на каждый двигатель приходится половина напряжения сети. При одновременной работе большего числа двигателей воз можно большее количество вариантов включения. Этот способ регулирования частоты вращения применяют в электровозах, где установлено несколько одинаковых тяговых двигателей.
Изменение подводимого к двигателю напряжения возможно также при питании двигателя от источника постоянного тока с ре гулируемым напряжением (например, по схеме, рис.
29.6, При уменьшении подводимого к двигателю напряжения его механические характеристики смещаются вниз, практически не меняя своей кривизны (рис.
Регулировать частоту вращения двигателя изменением маг нитного потока можно тремя способами: шунтированием обмотки Рис. Регулирование частоты вращения двигателей ного возбуждения возбуждения реостатом секционированием обмотки возбужде ния и шунтированием обмотки якоря реостатом Включение реостата шунтирующего обмотку возбуждения (рис. 29.10, в), а также уменьшение сопротивления этого реостата ведет к сниже нию тока возбуждения Ч Ч а следовательно, к росту частоты вращения. Этот способ экономичнее предыдущего (см. рис. 29.10, применяется чаще и оценива ется коэффициентом регули рования 100%.
Обычно сопротивление рео стата таким, чтобы 50%.
При секционировании об мотки возбуждения 29.10, г) отключение части витков об мотки сопровождается ростом частоты вращения. При шунти Рис. Механические ровании обмотки якоря реоста стики двигателя последовательного том (см. 29.10, в) увели возбуждения при изменении подво чивается ток возбуждения димого напряжения + что вызывает уменьшение частоты вращения. Этот способ регулирования, хотя и обеспечивает глубокую регулировку, неэкономичен и применяется очень редко.
з 29.7. Двигатель смешанного возбуждения Двигатель смешанного возбуждения имеет две обмотки воз буждения: параллельную и последовательную (рис. 29.12. а). Час тота вращения этого двигателя Таблица 3. Задача 3.2. Трехфазный асинхронный двигатель с коротко замкнутым ротором серии 4А имеет технические данные, приве денные в табл. 3.2. Определить высоту оси вращения число по люсов скольжение при номинальной нагрузке момент на валу начальный пусковой и максимальный моменты, номинальный и пусковой токи и в питающей сети при со единении обмоток статора звездой и треугольником.
Таблица 3. Задача 3.3. Трехфазный асинхронный двигатель с коротко замкнутым ротором, работающий от сети частотой 50 Гц и напря жением U\ (фазное), имеет параметры, приведенные в табл. 3.3:
номинальная мощность коэффициент мощности магнитные потери механические потери активное сопро тивление фазы статора при рабочей температуре, ак тивное приведенное сопротивление обмотки ротора Рассчитать данные и построить график зависимости КПД от относительного значения мощности = При этом принять добавочные потери равными Ч а коэффициент мощ ности считать изменяющимся в функции в соответствии с графиком 2 на 13.9.
Таблица 3. Задача 3.4. Трехфазный асинхронный двигатель с коротко замкнутым ротором работает от сети переменного тока частотой 50 Гц. При номинальной нагрузке ротор двигателя вращается с частотой перегрузочная способность двигателя X, а крат ность пускового момента Рассчитать данные и построить механическую характеристику двигателя в относительных едини цах М* (табл. 3.4).
Таблица 3. Величины Варианты 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1450 2940 960 1420 720 2920 580 1430 730 об/МИН X 2,2 1,9 2,0 2,2 2,0 1,9 1,8 2,2 1,7 1, 1,4 1,4 1,2 1,0 1,0 1,2 1,4 1,0 1, 4. СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ Задача 4.1. Имеется трехфазный синхронный генератор мощ ностью с напряжением на выходе (обмотка статора со единена звездой) при частоте тока 50 Гц и частоте вращения КПД генератора при номинальной нагрузке (табл. 4.1). Гене ратор работает с cos 0,9. Требуется активную мощность генератора при номинальной нагрузке ток в обмотке статора требуемую первичному двигателю мощность и вращающий момент при непосредственном ме ханическом соединении валов генератора и первичного двигателя.
4. Величины Варианты 1 2 3 4 5 6 7 8 9 кВА 330 400 270 470 230 600 780 450 6,3 3,2 0,4 6,3 0,7 3,2 6,3 0,4 6,3 3, 92 92 90 91 90 93 93 91 93 об/мин 1000 750 600 1000 600 500 1000 500 1000 Задача 4.2. Трехфазный синхронный генератор номинальной мощностью и номинальным (фазным) напряжением работает с коэффициентом мощности cos = 0,8 (инд.). Об мотка фазы статора имеет индуктивное сопротивление рассеяния (табл. 4.2), отношение короткого замыкания = 0,7. Требу ется построить практическую диаграмму ЭДС и по ней определить номинальное изменение напряжения генератора при сбросе на грузки. Активным сопротивлением фазы обмотки статора пренеб речь. Характеристика х.х. генератора нормальная (см. с. 262).
4. Задача 4.3. Трехфазный синхронный двигатель номинальной мощностью и числом полюсов 2р работает от сети напряже нием (обмотка статора соединена звездой). КПД двигателя коэффициент мощности cos при опережающем токе ста тора. Перегрузочная способность двигателя X, а его пусковые па раметры определены кратностью пускового тока и кратно стью пускового момента Значения этих величин приведены табл. 4.3. Требуется определить: потребляемые из сети двигателем активную мощность Р\ и ток развиваемый двигателем при номинальной нагрузке вращающий момент суммарные потери пусковой момент и пусковой ток a также вращающий момент при котором двигатель выпадает из синхронизма.
4. Задача 4.4. В трехфазную сеть напряжением включен по требитель мощностью при коэффициенте мощности cos Определить мощность синхронного компенсатора который следует подключить параллельно потребителю, чтобы коэффици ент мощности в сети повысился до значения На сколько необходимо увеличить мощность синхронного компенсатора, что бы повысить коэффициент мощности сети еще на 0,05 (табл. 4.4).
4. КОЛЛЕКТОРНЫЕ МАШИНЫ Задача 5.1. По данным, приведенным в табл. 5.1, рассчитать параметры и начертить развернутую схему простой волновой (ПВ) либо простой петлевой (ПП) обмотки якоря. На схеме обозначить полюсы, расставить щетки и, задавшись направлением вращения якоря, определить полярность щеток в генераторном режиме. Вы полнить схему параллельных ветвей обмотки якоря и определить ее сопротивление, считая при этом сопротивление одной секции равным 0,02 Ом (секции Таблица 5. Задача 5.2. Генератор постоянного тока независимого возбу ждения с номинальным напряжением и номинальной часто той вращения имеет простую волновую обмотку якоря, со стоящую из N проводников. Число полюсов генератора 2р = 4, сопротивление обмоток в цепи якоря при рабочей температуре основной магнитный поток Ф. Требуется для номинального режима работы генератора определить: ЭДС ток нагрузки (размагничивающим влиянием реакции якоря пренебречь), полез ную мощность электромагнитную мощность и электро магнитный момент (табл. 5.2).
5. Задача 5.3. У генератора постоянного тока параллельного возбуждения мощностью и напряжением сопротивление обмоток в цепи якоря Х Необходимо определить электрические потери якоря и обмотки возбуждения, если в генераторе примене ны щетки марки ЭГ (см. табл. 27.1), а также определить КПД в режиме номинальной нагрузки. Ток возбуждения принять равным = где Ч коэффициент тока возбуждения, а сумму маг нитных и механических потерь принять + = где Ч коэффициент постоянных потерь (табл. 5.3).
Таблица 5. Задача 5.4. Двигатель постоянного тока номинальной мощно стью включен в сеть напряжением и при номинальной нагрузке потребляет ток развивая при этом частоту вращения Требуется определить: значение мощности потребляе мой двигателем из сети, суммарные потери КПД и мо мент на валу 5. Задача 5.5. Электродвигатель тока параллельно го возбуждения мощностью включен в сеть напряжением и его якорь вращается с частотой (табл. 5.5). Сопротив ление обмотки возбуждения при рабочей температуре а сопро тивление обмоток в цепи якоря В двигателе применены щет ки марки ЭГ (см. табл. 27.1). Требуется определить электромагнитную мощность и электромагнитный момент при но минальной нагрузке двигателя, сумму магнитных и механических потерь + а также сопротивление пускового реостата при котором начальный пусковой ток двигателя был бы равен 5. Список литературы 1. И. Электрические машины. Л., Ч 832 с.
2. Э., А. Е., Хвостов В. С. Электриче ские машины. Ч. I. Ч 282 с, Ч. II. Ч 303 с.
3. Иванов-Смоленский А. В. Электрические машины. М., 1980. с.
4. М. М. Электрические машины. М., 463 с.
5. Кацман М. Расчет и конструирование электрических машин. М., 1984. Ч 359 с.
6. Кацман Руководство к лабораторным работам по электрическим машинам и электроприводу. М., Ч с.
7. Кацман Электрические машины и электропривод автоматических 1987. Ч 334 с.
8. Копылов И. П. Электрические машины. М., Ч 360 с.
9. Костенко Г. Я, Пиотровский Л. Электрические ма шины. Л., Ч. I. Ч 544 с;
1973. Ч. II. Ч 648 с.
Обмотки электрических машин. В. И. Зимин, М. Я. Ка план, А. М. Палей и др. М., Ч 288 с.
Петров Г. Н. Электрические машины. Ч. I. Трансфор маторы. М., Ч 240 с.
Петров Г. Н. Электрические машины. Ч. II. Асинхрон ные и синхронные машины. Ч 416 с.
Петров Г. Н. Электрические машины. Ч. III. Коллек торные машины постоянного и переменного тока. М, 1968. Ч 224 с.
14. Пиотровский Л. М., С. Б., Е.
Д. Испытание электрических машин. Ч. 2. М., Ч 290 с.
Проектирование электрических машин./Под ред.
И. П. Копылова. 1980. Ч 495 с.
Специальные электрические ред. А. И. Бер Ч 552 с.
Справочник по электрическим машинам в 2 т.: Том пер вый / Под обшей ред. И. П. Копылова, Б. К. Клокова. Ч М., 455 с.
Юферов Ф. Электрические машины автоматических устройств. Ч с.
Предметный указатель Автотрансформатор 72 с короткозамкну - регулировочный 75 тым ротором - трехфазный 74 - - с фазным ротором - бесконтактный постоянного тока Вентилятор центробежный 240 Ветви параллельные обмотки фазы - исполнительный асинхронный 119 345 постоянного тока Возбуждение постоянными магни- - коллекторный параллельного тами 316, 433 возбуждения - электромагнитное последовательного возбуждения Высота оси вращения смешанного возбуждения Гармоники ЭДС зубцовые универсальный Генератор индукторный 328 - синхронный гистерезисный - независимого возбуждения 392 трехфазный - параллельного возбуждения 394 - - магнитоэлектрический - с когтеобразными полюсами 326 --реактивный - синхронный, принцип работы 99 - шаговый магнитоэлектрический Диаграмма векторная асинхронно - смешанного возбуждения 399 го двигателя Гидрогенератор 243 синхронного генератора Группа трансформаторная 36 трансформатора - катушечная обмотки статора Группы соединения трансформато- - круговая асинхронного двигателя ров 61 - ЭДС практическая Датчик ЭДС Холла 434 Дизель-генератор Двигатель асинхронный исполни- Дроссель тельный конденсаторный Запаздывание магнитное Зона несовпадения - - линейный Зона нечувствительности тахогене однофазный ратора принцип работы Ч, устройство с глубокими пазами на роторе Изменение вторичного напряжения 201 трансформатора клетками на роторе 203 - напряжения генератора постоян ного тока синхронного генератора 278 - укорочения шага обмотки Изоляция обмотки статора - усиления мощности Импидоры - формы поля возбуждения Искрение на коллекторе Каналы вентиляционные аксиаль- Магнитопровод трансформатора ные броневой радиальные стыковой Катушка полюсная бескаркасная шихтованный Малоинерционность Машины электрические синхрон Классы нагревостойкости изоляции ной связи Колебания синхронных машин 292 Кольца емкостные 82 МДС обмотки статора распреде Коллектор на пластмассе 340 ленной - с конусными шайбами Компенсатор синхронный 131, Коммутация замедленная 378 - прямолинейная Метод аналитический расчета ха -ускоренная 381 рактеристик Коэффициент воздушного зазора Метод вольтметра 150 - фазометра - заполнения паза 125 Момент асинхронного двигателя - магнитного насыщения - - рассеяния - асинхронный дополнительный - даости асинхронного двигате- ля 177 максимальный синхронного двигателя 309 --пусковой - обмоточный - входа в синхронизм Коэффициент полезного действия - гистерезисный асинхронного двигателя 166 - синхронизирующий постоянного тока 420 - - удельный машины 280 - электромагнитный машины по 56 стоянного тока - полюсного перекрытия основной синхронной машины - распределения обмотки - реакции якоря машины постоян- реактивный синхронной машины ного тока 364 - статической синхронной машины 290 Моменты паразитные асинхронно - типовой мощности 88 го двигателя - трансформации 26 Мощность полезная - - напряжений - проходная 160 - расчетная - типовая 88 - удельная синхронизирующая 295 - электромагнитная асинхронного двигателя машины постоянного тока 358 Передача синхронная индикаторная синхронной машины 287 Переключатель ответвлений обмоток Нагревание электрических машин 232 Перенапряжения в трансформато Нагрузка линейная 364 рах Нейтраль геометрическая 345 Петля гистерезиса - физическая 345 Пик-трансформатор Несимметрия магнитная Поле магнитное бегущее вращающееся круговое Обратимость электрических машин эллиптическое 9 пульсирующее Обмотка возбуждения 338 Полюсы добавочные - комбинированная 354 Потери добавочные - компенсационная 370 - - при нагрузке - простая волновая - - пульсационные петлевая 342 - магнитные - пусковая 203, 306 - механические 165, - ротора короткозамкнутая 143 - на возбуждение - сложная волновая 349 гистерезис петлевая 346 - электрические 54, 164, - рабочая 203 Поток вынужденного намагничива - статора двухслойная ния дробным числом пазов на - магнитный рассеяния 26, 152, 263, полюс и фазу концентрическая Преобразователь частоты 92, 122 Процессы переходные 78, 123 Причины искрения однофазная Противо-ЭДС - трансформаторная винтовая 22 Пуск асинхронного двигателя 196, концентрическая цилиндрическая 22 - двигателя постоянного тока Огонь круговой 388 - синхронного двигателя Опыт к. з. асинхронного двигателя 183 Работа параллельная синхронных трансформатора 46 генераторов - х. х. асинхронного двигателя 181 трансформаторов трансформатора 43 Радиопомехи коллекторных машин Охлаждение трансформаторов 95 - электрических машин 237 Разделение потерь асинхронного 260 двигателя Реакция якоря машины постоянно- Серия электрических машин го тока - 4А синхронного генератора 267 АИ Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей Синхронизация точная - - - двигателей параллельного Силы пондеромоторные возбуждения 407 Система бесконтактного возбужде возбуж- ния дения 415 генератор-двигатель Регулятор индукционный 220 Скольжение Режим постоянного момента 208 - критическое - постоянной мощности 209 Скос пазов Режим работы кратковременный Соединение обмоток в зигзаг 235 Соединения уравнительные второ повторно-кратковременный 236 го рода продолжительный 235 первого рода Режимы работы асинхронной ма- Сопротивление индуктивное главное шины 139 машины постоянного тока - - рассеяния 26, Реостаты пусковые 197, 403 - сверхпереходное Ротор короткозамкнутый 144 Сопротивления индуктивные реак - неявнополюсный 256 ции якоря - сборный 322 синхронные - с полюсами 326 Способность перегрузочная асин - явнополюсный 255 хронного двигателя - - синхронной машины 290, Самовентиляция электрических Способы возбуждения машин по машин 237 стоянного тока Самовозбуждение генераторов 253, Степени искрения 396 Схема замещения трансформатора Самосинхронизация синхронного 33, генератора 284 - асинхронного двигателя Самоход Свойства пусковые асинхронных Тахогенератор двигателей 195 Ток коммутации Секция обмотки якоря - к.з. асинхронного двигателя Сельсин бесконтактный - - трансформатора - контактный - х.х. асинхронного двигателя Сердечник ротора - статора ударный к. з. Торможение Условия симметрии обмотки якоря Устройства возбудительные тири Транспозиция сторные Трансформатор - вольтдобавочный Фазорегулятор - для выпрямителя Характеристика внешняя транс дуговой сварки форматора - импульсный синхронного генератора - приведенный постоянного тока - регулируемый намагничиванием 394, 398, шунтов --ЭМУ - с подвижным сердечником - выходная тахогенератора - трехобмоточный - к. з. синхронного генератора - трехфазный - механическая асинхронного дви Треугольник к.з. трансформатора гателя - нагрузочная генератора постоян Турбогенератор ного тока - регулировочная генератора по стоянного тока Угол гистерезисного сдвига синхронного генератора - рассогласования - самовозбуждения Укорочение шага обмотки относи - х.х. генератора постоянного тока тельное 392, Управление амплитудно-фазовое синхронного генератора Характеристики механические дви Уравнение МДС трансформатора гателя постоянного тока 406, 414,416, - моментов генератора постоянно - рабочие асинхронного двигателя го - мощностей генератора постоян - - двигателя постоянного тока ного тока 414, двигателя постоянного тока - напряжений асинхронного двига универсального коллекторного теля двигателя - - генератора постоянного тока - угловые синхронного генератора синхронного генератора трансформатора Характеристики U-образные син - токов асинхронного двигателя хронного генератора 159 двигателя трансформатора Частота вращения асинхронная катушки ЭДС обмотки ротора Ч критическая --синхронная якоря - приемистости - взаимоиндукции коммутирую -скольжения щей секции Число пазов на полюс и фазу -вращения-- - реактивная Ч - самоиндукции Ч Шаг обмотки второй частичный Ч трансформаторная Ч Электрические криогенные - - первый относительный Ч магнитогидродинамические по пазам Электромашинный усилитель - по коллектору Элемент фазосмещающий - потенциальный Эффект краевой Оглавление Предисловие Введение В.1. Назначение электрических машин и трансформаторов В.2. Электрические машины Ч электромеханические преобразователи энергии В.З. Классификация электрических машин Раздел 1. ТРАНСФОРМАТОРЫ Глава 1. Рабочий процесс трансформатора - 1.1. Назначение и области применения трансформаторов з 1.2. Принцип действия трансформаторов 1.3. Устройство трансформаторов Уравнения напряжений трансформатора з 1.5. Уравнения магнитодвижущих сил и токов Приведение параметров вторичной обмотки и схема замещения приведенного трансформатора з Векторная диаграмма трансформатора з1.8. Трансформирование трехфазного тока и схемы соединения обмоток трехфазных трансформаторов з Явления при намагничивании магнитопроводов трансформаторов 1.10. Влияние схемы соединения обмоток на работу трехфазных трансформаторов в режиме холостого хода з Опытное определение параметров схемы замещения трансформаторов.. 1.12. Упрощенная векторная диаграмма трансформатора 1.13. Внешняя характеристика трансформатора 1.14. Потери и КПД трансформатора з 1.15. Регулирование напряжения трансформаторов Контрольные вопросы Глава 2. Группы соединения обмоток и параллельная работа трансформаторов 2.1. Группы соединения обмоток 2.2. Параллельная работа трансформаторов Контрольные вопросы Глава 3. Трехобмоточные трансформаторы и автотрансформаторы з3.1. Трехобмоточные трансформаторы з 3.2. Автотрансформаторы Контрольные вопросы Глава 4. Переходные процессы в трансформаторах з4.1. Переходные процессы при включении и при внезапном коротком замыкании трансформаторов 4.2. Перенапряжения в трансформаторах и защита от перенапряжений Контрольные вопросы Глава 5. Трансформаторные устройства специального назначения 5. 1. Трансформаторы с плавным регулированием напряжения 5.2. Трансформаторы для выпрямительных установок з 5.3. Трансформаторы для автоматических устройств 5.4. Трансформаторы для дуговой электросварки 5.5. Охлаждение трансформаторов Контрольные вопросы Раздел 2. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ БЕСКОЛЛЕКТОРНЫХ МАШИН Глава 6. Принцип действия бесколлекторных машин переменного тока з Принцип действия синхронного генератора 6.2. Принцип действия асинхронного двигателя Контрольные вопросы Глава 7. Принцип выполнения обмоток статора Устройство статора бесколлекторной машины и основные понятия об обмотках статора 7.2. Электродвижущая сила катушки 7.3. Электродвижущая сила катушечной группы з 7.4. Электродвижущая сила обмотки статора !
7.5. Зубцовые гармоники ЭДС Контрольные вопросы Глава 8. Основные типы обмоток статора Трехфазные обмотки с целым числом пазов на полюс и фазу 8.2. Трехфазная двухслойная обмотка с дробным числом пазов на полюс и фазу 8.3. Однослойные обмотки статора з 8.4. Изоляция обмотки статора Контрольные вопросы Глава 9. сила обмоток статора сила сосредоточенной обмотки i 9.2. Магнитодвижущая сила распределенной обмотки з 9.3. Магнитодвижущая сила трехфазной обмотки статора 9.4. Круговое, эллиптическое и пульсирующее магнитные поля 9.5. Высшие пространственные гармоники магнитодвижущей силы трехфазной обмотки Контрольные вопросы Раздел 3. АСИНХРОННЫЕ МАШИНЫ Глава 10. Режимы работы и устройство асинхронной машины 10.1. Режимы работы асинхронной машины 10.2. Устройство асинхронных двигателей Контрольные вопросы Глава 11. Магнитная цепь асинхронной машины Основные понятия з Расчет магнитной цепи асинхронного двигателя Магнитные потоки рассеяния асинхронной машины Роль зубцов сердечника в наведении ЭДС и создании элекромагнитного момента Контрольные вопросы Глава 12. Рабочий процесс трехфазного асинхронного двигателя 12.1. Уравнения напряжений асинхронного двигателя 12.2. Уравнения МДС и токов асинхронного двигателя Приведение параметров обмотки ротора и векторная диаграмма асинхронного двигателя Контрольные вопросы Глава 13. Электромагнитный момент и рабочие характеристики асинхронного двигателя Потери и КПД асинхронного двигателя з Электромагнитный момент и механические характеристики асинхронного двигателя з Механические характеристики асинхронного двигателя при изменениях напряжения сети и активного сопротивления обмотки ротора 13.4. Рабочие характеристики асинхронного двигателя Электромагнитные моменты от высших пространственных гармоник магнитного поля асинхронного двигателя Контрольные вопросы Глава 14. Опытное определение параметров и расчет рабочих характеристик асинхронных двигателей з 14.1. Основные понятия з 14.2. Опыт холостого 14.3. Опыт короткого замыкания з 14.4. Круговая диаграмма асинхронного двигателя 14.5. Построение рабочих характеристик асинхронного двигателя по круговой диаграмме з Аналитический метод расчета рабочих характеристик асинхронных двигателей Контрольные вопросы Глава 15. Пуск и регулирование частоты вращения трехфазных асинхронных двигателей Пуск двигателей с фазным ротором з 15.2. двигателей с короткозамкнутым ротором Короткозамкнутые асинхроные двигатели с улучшенными пусковыми характеристиками 15.4. Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей Контрольные вопросы Глава Однофазные и конденсаторные асинхронные двигатели Принцип действия и пуск однофазного асинхронного двигателя 16.2. Асинхронные конденсаторные двигатели 16.3. Работа трехфазного асинхронного двигателя от однофазной сети 16.4. Однофазный двигатель с экранированными полюсами Контрольные вопросы Глава 17. Асинхронные машины специального назначения Индукционный регулятор напряжения и фазорегулятор 17.2. Асинхронный преобразователь частоты 17.3. Электрические машины синхронной связи 17.4. Асинхронные исполнительные двигатели з 17.5. Линейные асинхронные двигатели Контрольные вопросы Глава 18. Конструктивные формы исполнения электрических машин з 18.1. Нагревание и охлаждение электрических машин Способы охлаждения электрических машин Конструктивные формы исполнения электрических машин Серии трехфазных асинхронных двигателей Контрольные вопросы Раздел 4. СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ Глава 19. Способы возбуждения и устройство синхронных машин з 19.1. Возбуждение синхронных машин з 19.2. Типы синхронных машин и их устройство 19.3. крупных синхронных машин Контрольные вопросы Глава 20. Магнитное поле и характеристики синхронных генераторов з 20.1. синхронной машины з 20.2. Магнитное поле синхронной машины з 20.3. Реакция якоря синхронной машины з 20.4. Уравнения напряжений синхронного генератора з 20.5. Векторные диаграммы синхронного генератора з 20.6. Характеристики синхронного генератора з 20.7. Практическая диаграмма ЭДС синхронного генератора 20.8. Потери и КПД синхронных машин Контрольные вопросы Глава 21. Параллельная работа синхронных генераторов з21.1. Включение генераторов на параллельную работу Нагрузка генератора, включенного на параллельную работу Угловые характеристики синхронного генератора Колебания синхронных генераторов 21.5. Синхронизирующая способность синхронных машин з 21.6. U-образные характеристики синхронного генератора 21.7. Переходные процессы в синхронных генераторах Контрольные вопросы Глава 22. Синхронный двигатель и синхронный компенсатор Принцип действия синхронного двигателя з 22.2. Пуск синхронных двигателей 22.3. U-образные характеристики и рабочие характеристики синхронного двигателя 22.4. Синхронный компенсатор Контрольные вопросы Глава 23. Синхронные машины специального назначения 23.1. Синхронные машины с постоянными магнитами 23.2. Синхронные реактивные двигатели з 23.3. Гистерезисные двигатели 23.4. Шаговые двигатели Х. 23.5. Синхронный генератор с когтеобразными полюсами и электромагнитным возбуждением 23.6. Индукторные синхронные машины Контрольные вопросы Раздел 5. КОЛЛЕКТОРНЫЕ МАШИНЫ Глава 24. Принцип действия и устройство коллекторных машин постоянного тока 24.1. Принцип действия генератора и двигателя постоянного тока з 24.2. Устройство коллекторной машины постоянного тока Контрольные вопросы Глава 25. Обмотки якоря машин постоянного тока 25.1. Петлевые обмотки якоря з 25.2. Волновые обмотки якоря 25.3. Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря з 25.4. Электродвижущая сила и электромагнитный момент машины постоянного тока з 25.5. Выбор типа обмотки якоря Контрольные вопросы Глава 26. Магнитное поле машины постоянного тока Магнитная цепь машины постоянного тока 26.2. Реакция якоря машины постоянного тока 26.3. Учет размагничивающего влияния реакции якоря, 26.4. Устранение вредного влияния реакции якоря 26.5. Способы возбуждения машин постоянного тока Контрольные вопросы Глава 27. Коммутация в машинах постоянного тока з Причины, вызывающие искрение на коллекторе 27.2. Прямолинейная коммутация 27.3. Криволинейная замедленная коммутация з 27.4. Способы улучшения коммутации 27.5. Круговой огонь по коллектору 27.6. Радиопомехи от коллекторных машин и способы их подавления Контрольные вопросы Глава 28. Коллекторные генераторы постоянного тока 28.1. Основные понятия, 28.2. Генератор независимого возбуждения 28.3. Генератор параллельного возбуждения 28.4. Генератор смешанного возбуждения Контрольные вопросы Глава 29. Коллекторные двигатели з 29.1. Основные понятия 29.2. Пуск двигателя 29.3. Двигатель параллельного возбуждения з 29.4. Регулирование частоты вращения двигателей параллельного возбуждения 29.5. Режимы работы машины постоянного тока з 29.6. Двигатель последовательного возбуждения з 29.7. Двигатель смешанного возбуждения 29.8 Потери и коэффициент полезного действия коллекторной машины постоянного тока 29.9. Машины постоянного тока серий 4П и 2П 29.10. Универсальные коллекторные двигатели Контрольные вопросы Глава 30. Машины постоянного тока специального назначения 30.1. Электромашинный усилитель з 30.2. Тахогенератор постоянного тока 30.3. Бесконтактный двигатель постоянного тока 30.4. Исполнительные двигатели постоянного тока Контрольные вопросы Заключение Задачи для самостоятельного решения Список литературы Предметный указатель Учебное издание Марк Михайлович Электрические машины Редакторы Н, Е. Л. А. Савина Художник А. Дмитриев Художественный редактор Ю. Э. Иванова Корректор Г. Н. Петрова Лицензия ИД № 06236 от Изд. № в печать 27.09.02. Формат 60 х Бум. газетная.
Гарнитура Печать офсетная. Объем 29,5 усл. печ. л.
30,0 усл. 28,26 л. Тираж 10000 экз. Заказ № Б-77.
ФГУП Издательство Высшая школа, 127994, Москва, ГСП-4, Неглинная ул., 29/14.
Тел.: (095) 200-04- Отдел реализации: (095) 200-07-69, 200-59-39, факс: (095) 200-03-01.
E-mail: sales@v-shkola.ru Отдел Книга-почтой: (095) 200-33-36.
E-mail;
Отпечатано в типографии ГУП ПИК Идел-Пресс.
420066, г. Казань, ул. Декабристов, 2.
Pages: | 1 | ... | 2 | 3 | 4 | Книги, научные публикации