Тема 7.2. Электрические машины переменного тока

Назначение и типы машин переменного тока. Устройство. Рабочие характеристики.

Регулирование частоты вращения, реверсирование, потери, КПД и применение асинхронных двигателей. Понятие о синхронном двигателе.

Методические указания по изучению темы 7.2

Асинхронные машины находят применение в основном как электродвигатели. Подавляющая часть производственных механизмов приводится в движение асинхронными электродвигателями.

Изучение данного раздела следует начинать с краткого исторического очерка развития электрических машин. В нем не только приводятся основные этапы развития электромашиностроения в историческом аспекте, но и в доступной форме раскрываются проблемы и трудности, которые необходимо было решать при совершенствовании электрических машин. Этот материал не обязательно запоминать, но разобраться в нем необходимо. Это облегчит понимание принципа действия асинхронных электродвигателей и сущность процессов, происходящих в них. Следующим этапом при работе над этой темой является изучение устройства и принципа действия асинхронного электродвигателя.

Синхронная машина, присоединенная к сети, может работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. В обоих режимах вращение ротора происходит с постоянной частотой, при этом нет необходимости в каких-либо устройствах для поддержания постоянства частоты вращения.

Понимание процессов, происходящих в синхронной машине, существенно облегчается, если воспользоваться механической моделью.

Усложнение процесса пуска является существенным недостатком синхронных двигателей.

Важную роль в синхронной машине играет реакция якоря, т. е. воздействие магнитодвижущей силы МДС якоря на основное магнитное поле, создаваемое магнитодвижущей СИЛОЙ обмотки возбуждения ротора. Литература: [1] глава 8, стр. 199-239

Вопросы для самопроверки

1. Какой формулой выражается зависимость частоты вращения магнитного поля токов статора асинхронного двигателя от числа пар полюсов и частоты напряжения сети?

2. Объяснить принцип образования вращающегося магнитного поля с помощью трехфазной системы токов и трех катушек, сдвинутых в пространстве на 120°.

3. Почему ротор асинхронного двигателя вращается с частотой, меньшей частоты вращения магнитного поля?

4. Каков порядок значения скольжения асинхронного двигателя при его нормальной работе?

5. Каков КПД современных асинхронных двигателей?

6. Как изменяется коэффициент мощности асинхронного двигателя при изменении нагрузки?

7. Изобразить механическую характеристику асинхронного двигателя.

8. В каких случаях применяются двигатели с фазным ротором?

9. Чем объясняется увеличение пускового момента двигателя с ротором типа «двойная беличья клетка» и глубоким пазом по сравнению с двигателем, имеющим одноклеточный ротор?

10. Как осуществляется реверсирование асинхронных двигателей?

11. Перечислить способы регулирования частоты вращения асинхронных двигателей.

12. В чем состоят недостатки регулирования частоты вращения асинхронного двигателя с фазным ротором путем введения реостата в цепь ротора?

13. Какие частоты вращения может иметь ротор синхронной машины при частоте напряжения сети 50 Гц в зависимости от числа пар полюсов статора?

14. Назвать условия, необходимые для получения сину­соидальной ЭДС в обмотке якоря синхронного генератора.

15. Какой будет реакция якоря в синхронном генераторе при индуктивной нагрузке?

16. Какой будет реакция якоря в синхронном генераторе примитивной нагрузке?

17. Как используется синхронный двигатель для улучшения коэффициента мощности потребителя?

18. Описать способ пуска синхронных двигателей.