9. Электрические машины переменного тока

1. Назначение и типы машин переменного тока .......................................................... 118

2. Получение вращающегося магнитного поля трёхфазной обмотки,

частота его вращения .................................................................................................. 118

3. Асинхронный двигатель и его устройство ............................................................... 120

4. Рабочие характеристики асинхронного двигателя. Механические

характеристики ........................................................................................................... 121

5. Пуск в ход асинхронных двигателей с короткозамкнутым и фазным ротором ... 122

6. Регулирование частоты вращения ротора. Реверсирование .................................. 123

7. Потери, КПД и коэффициент мощности асинхронного двигателя ....................... 123

8. Понятие о синхронном двигателе ............................................................................. 124

Основные формулы ................................................................................................. 125

Обозначения ............................................................................................................. 126

Примеры решения задач ......................................................................................... 126

Контрольные вопросы ............................................................................................ 127

Задачи для самостоятельного решения ................................................................. 128

9.1 Назначение и типы машин переменного тока

Физическую основу работы электрических машин всех типов составляют электромагнитные явления: силовое действие магнитного поля и электромагнитная индукция. Принципиальные возможности для взаимного преобразования механической и электрической энергий в промышленных масштабах реализуют посредством электрических машин.

Для преобразования механической энергии в электрическую служат электрогенераторы, а электрической энергии в механическую – электродвигатели.

В настоящее время наибольшее применение находят электрические машины переменного тока синхронные и асинхронные. Машины обоих типов могут работать в режимах генератора и двигателя, но в практике наиболее широко применяются синхронные генераторы и асинхронные двигатели.

2. Получение вращающегося магнитного поля, частота его вращения

Общее магнитное поле трехфазной обмотки образуется наложением полей отдельных фаз. Наглядное представление об этом дает рис.9.1, где определены направления магнитных полей фаз и результирующего поля в связи с изменением токов в фазах.

Величину и направление мгновенных токов указывают векторные диаграммы, которые соответствуют уравнениям симметричной системы токов:

i_А = _m Sin ωt, i_В = _m Sin (ωt - 120), i_С = _m Sin (ωt + 120),

. ωt = 0

i_А = 0

i_В  0

i_С 0

Рис. 9.1

Вся система проводников делится на две части: в одной из них направление тока отмечено крестиком, а в другой точкой. По правилу буравчика определены направления магнитной индукции поля каждой катушки и результирующего поля, которое изображено двумя замкнутыми (штриховыми линиями).

Направление этих линий определяет положение полюсов: слева от нейтрали находится северный полюс ротора и южный полюс статора, справа от нейтрали южный полюс ротора и северный полюс статора.

. ωt = = 30

i_А = _mА

i_В  0

i_С 0

Рис. 9.1



. ωt = = 90

i_А  0

i_В  0

i_С  0

Рис. 9.1

Система проводников делится на 2 части равные с одинаковым направлением тока в каждой из них. Результирующее магнитное поле направлено по чертежу вверх. За время, соответствующее фазовому углу /2, ось полюсов в пространстве повернулась, т.е. северный и южный магнитные полюса переместились относительно неподвижных обмоток на такой же угол /2.

Частота вращения магнитного поля статора равна частоте переменного тока: n₁ = 60 f , об/мин.

Если число пар полюсов магнитного поля р, то частота вращения магнитного поля статора: n₁ = , об/мин, где f – частота переменного тока = 50 Гц.