16. Соединение генератора треугольником.
При соединении обмоток генератора треугольником (рис. 68) начало (или конец) каждой фазы соединяется с концом (или началом) другой фазы. Таким образом, три фазы генератора образуют замкнутый контур, в котором действует э. д. с, равная геометрической сумме э. д. с, индуктированных в фазах генератора, т. е. Еа+Ев +Ес. Так как э. д. с. в фазах генератора равны и сдвинуты
на 1/3 периода по фазе, то геометрическая сумма их равна нулю и, следовательно, в замкнутом контуре трехфазной системы, соединенной треугольником, никакого тока при отсутствии внешней нагрузки не будет.
Линейные провода при соединении треугольником подключаются к точкам соединения начала одной фазы и конца другой. Напряжение между линейными проводами равно напряжению между началом и концом одной фазы Таким образом при соединении обмоток генератора треугольником линейное напряжение равно фазному, т. е.
При равномерной нагрузке в фазах обмоток генератора протекают равные токи, сдвинутые относительно фазных напряжений на одинаковые углы j, т. е. IAB = IBC=ICA
На рис. 69, а изображена векторная диаграмма, на которой показаны векторы фазных напряжений и токов.
Точки соединений фаз и линейных проводов А, В и С являются точками разветвления, и линейные токи не равны фазным. Приняв за положительное направление фазных и линейных токов, указанное на рис. 69, на основании первого закона Кирхгофа для мгновенных значений токов можно написать следующие выражения:
Так как токи синусоидальны, то заменим алгебраическое вычитание мгновенных значений токов геометрическим вычитанием векторов, изображающих их действующие значения:
Ток линейного провода АIА определится геометрической разностью: векторов фазных токов IAB и ICA.
Для построения вектора линейного тока IA изобразим вектор фазного тока IAB (рис. 69,6), из конца которого построим вектор -ICA, равный и противоположно направленный вектору ICA. Вектор, соединяющий начало вектора IAB с концом вектора -ICA, является вектором линейного тока IA Аналогично могут быть построены векторы линейных токов IB и IC.
Из векторной диаграммы (рис. 69, б) легко вывести соотношение между линейными и фазными токами при соединении обмоток генератора треугольником. Из треугольника оаб можно записать:
Откуда
т. е. присоединении обмоток генератора треугольником линейный ток в раза больше фазного (при равномерной нагрузке).
Пример. Трехфазный генератор переменного тока, обмотка статора которого соединена звездой, при полной нагрузке имеет линейное напряжение 220 в при линейном токе 10 а. Определить линейное напряжение и ток при полной нагрузке генератора, если обмотка статора его будет соединена треугольником.
Решение. Фазное напряжение генератора
и фазный ток Iф =Iл=10 а.
При соединении обмотки генератора треугольником линейное напряжение равно фазному, т. е.
а линейный ток в раз больше фазного, т. е.
17. Устройство и принцип действия машины постоянного тока.
Машина постоянного тока — электрическая машина, предназначенная для преобразования механической энергии в электрическую постоянного тока (генератор) или для обратного преобразования (двигатель). Машина постоянного тока обратима.
Машина постоянного тока образуется из синхронной обращённой конструкции, если её якорь снабдить коллектором, который в генераторном режиме играет роль выпрямителя, а в двигательном — преобразователя частоты. Благодаря наличию коллектора по обмотке якоря проходит переменный ток, а во внешней цепи, связанной с якорем, — постоянный.
Типы
Различают следующие виды машин постоянного тока:
по наличию коммутации:
с коммутацией (обычные);
без коммутации (униполярный генератор и униполярный электродвигатель);
по типу переключателей тока:
с коллекторными переключателями тока (с щёточно-коллекторным переключателем);
с бесколлекторными переключателями тока (с электронным переключателем (вентильный электродвигатель)).
по мощности:
микромашины — до 500 мВт;
малой мощности — 0,5-10 кВт;
средней мощности — 10-200 кВт;
большой мощности — более 200 кВт.
в зависимости от частоты вращения:
тихоходные — до 300 об./мин.;
средней быстроходности — 300—1500 об./мин.;
быстроходные — 1500-6000 об./мин.;
сверхбыстроходные — более 6000 об./мин.
по расположению вала:
горизонтальные;
вертикальные.
Принцип действия
Машина постоянного тока может работать в двух режимах: двигательном и генераторном, в зависимости от того, какую энергию к ней подвести — если электрическую, то электрическая машина будет работать в режиме электродвигателя, а если механическую — то будет работать в режиме генератора. Однако электрические машины, как правило предназначены, заводом изготовителем, для одного определенного режима работы — или в режиме генератора, или электродвигателя.
Электродвигатель
Электродвигатели постоянного тока стоят почти на каждом автомобиле, это стартер, электропривод стеклоочистителя, вентилятор «печки» и др.
В роли индуктора выступает статор, на котором расположена обмотка. На неё подаётся постоянный ток, в результате чего вокруг неё создаётся постоянное магнитное поле. Обмотка ротора состоит из проводников, запитанных через коллектор. В результате на них действуют пары сил Ампера, которые вызывают вращающий момент. Направление сил определяется по правилу «буравчика». Однако этот вращающий момент способен повернуть ротор только на 180 градусов, после чего он остановится. Чтобы это предотвратить, используется щёточно-коллекторный узел, выполняющий роль переключателя полюсов и датчика положения ротора (ДПР).
Генератор
В генераторе индуктором также является статор, создающий постоянное магнитное поле между соответствующими полюсами. При вращении ротора, в проводниках обмотки якоря, перемещающихся в магнитном поле, по закону электромагнитной индукции наводится ЭДС, направление которой определяется по правилу правой руки. Переменная ЭДС обмотки якоря выпрямляется с помощью коллектора, через неподвижные щетки, посредством которых обмотка соединяется с внешней сетью.
Автомобильный генератор представляет собой генератор переменного трёхфазного тока с трёхфазным выпрямителем на шести диодах по схеме академика Ларионова.