МУ РГР 1-2 методичка

Магнитный поток статора индуцирует в обмотках статора и ротора ЭДС: Е1, Е2. В замкнутой обмотке ротора под действием ЭДС Е2 возни- кает ток I2. Частота ЭДС в роторе f2= f1*s.

В результате взаимодействия тока ротора с вращающимся магнит- ным потоком возникает вращающий электромагнитный момент М и ро- тор приходит во вращение с частотой n, но

n < n1 -

это неравенство является условием работы асинхронного двигателя; т.е. ротор всегда отстает от магнитного поля статора, что выражается величиной, называемой скольжением:

При работе асинхронной машины двигателем 0 < s ≤ 1, зависит от на- грузки.

При пуске s=1, при номинальной нагрузке у двигателей обычного ис-

полнения s=0,01÷0,07.

Частота вращения ротора зависит от нагрузке и определяется фор- мулой:

Как следует из принципа асинхронного двигателя, обмотка ротора (в случае двигателя с фазным ротором) не имеет электрической связи с обмоткой статора.

Между этими обмотками существует только магнитная связь. В этом отношении асинхронная машина аналогична трансформатору: обмотка статора является первичной, ее величины имеют индекс «1» (Е1, w1, I1 и т.д.), обмотка ротора – вторичной, ее величины имеют индекс «2» (Е2,

w2, I2 и т.д.).

При работе под нагрузкой результирующий магнитный поток, вра- щающейся с синхронной частотой вращения n1, создается совместным действием магнитодвижущих сил (МДС) статора и ротора. Этим потоком в статоре и в неподвижном роторе наводятся ЭДС:

31

где w1, w2 – число витков фазных обмоток статора и ротора;

Коб1, Коб2 – обмоточные коэффициенты, учитывающие уменьшение ЭДС из-за распределения обмоток по окружности и укорочения шага.

Ток в неподвижном роторе – это ток в момент пуска

где R2 – активное сопротивление;

х2 – индуктивное сопротивление; z2 – полное сопротивление ротора.

В процессе работы асинхронного двигателя ротор вращается в сто- рону поля статора с частотой n. Основной магнитный поток Ф, обгоняя ротор с частотой вращения n2=n1-n, индуцирует в обмотке ротора ЭДС:

32

Электромагнитный (вращающийся момент), развиваемый двигате- лем, зависит от тока ротора и магнитного потока и определяется по формуле:

где См – постоянный коэффициент; I2 – ток в роторе;

Ф – вращающийся магнитный поток; φ2 – угол сдвига фаз между током и ЭДС ротора.

Вращающийся момент, развиваемый двигателем, при установившем- ся режиме уравновешивается моментом холостого хода М0 и полезным моментом М2 на валу двигателя, обусловленным приводом, на который работает двигатель, т.е.

Из сети двигатель потребляет активную электрическую мощность Р1, которая в нем преобразуется в механическую мощность Р2 за вычетом потерь тепла, и реактивную мощность Q1 для создания вращающегося магнитного потока:

где U1, I1 – линейные: напряжение и ток статора.

Надо учесть, что Uн= Uн1, Iн= Iн1.

Полезная механическая мощность, отдаваемая двигателем:

В трехфазном асинхронном двигателе, как и в любой другой электри- ческой машине, при работе возникают потери мощности (в обмотках, в стали и механические):

Коэффициент полезного действия трехфазного асинхронного двига- теля:

33

При номинальной нагрузке для двигателя общего назначения:

Пуск асинхронного двигателя характеризуется значительным броском тока:

Пусковой момент двигателей обычного использования небольшой. Кратность пускового момента:

Поэтому двигатели, как правило, пускают без нагрузки.

Задачи №4 и №5 выполняются после изучения раздела 5. Синхрон- ные генераторы.

Синхронной называется такая машина, частота вращения которой n находится в строго постоянном отношении к частоте сети f, а именно:

где р – число пар полюсов.

Принцип действия синхронного генератора состоит в следующем: ро- тор приводится во вращение с частотой n, с такой же частотой вращает- ся магнитный поток, созданный обмоткой возбуждения ротора. Вра-

щающемся магнитным потоком ротора в фазах статора индуктируются

переменные ЭДС: ЕА, ЕВ, ЕС (ЭДС фазы Еф), частота их f = p60× n .

ЭДС - ЕА, ЕВ, ЕС, будучи одинаковыми по значению и сдвинутыми по фазе друг относительно друга на 1/3 периода, образуют трехфазную симметричную систему ЭДС.

34

ЭДС фазной обмотки определяется по формуле:

где w – число витков фазных обмоток статора и ротора; Ф – основной магнитный поток;

f – частота ЭДС

Коб – обмоточные коэффициенты, учитывающие уменьшение ЭДС из- за распределения обмоток по окружности и укорочения шага.

Синхронный генератор потребляет механическую мощность Р1. По- требителю поставляется полезная электрическая мощность (активная) Р2

где Uл, Iл – линейные: напряжение и ток статора; cosφ – коэффициент мощности.

Как и в любой другой электрической машине, в трехфазном синхрон- ном генераторе, при работе возникают потери мощности:

Коэффициент полезного действия генератора:

При номинальной нагрузке для двигателя общего назначения

КПД синхронных генераторов составляет η = (92L99)%, более высо-

кие значения КПД относятся к турбо- и гидрогенераторам мощностью в десятки и сотни тысяч кВт.

Коэффициент мощности синхронных генераторов меньше 1

cosϕ < 1

т.е. генераторы отдают в сеть не только активную мощность Р2, но и реактивную Q2

Если учесть все, что вырабатывает синхронный генератор, получим

35

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1Кацман М. М. Электрические машины. – М., 2006. – 475с.

2Кацман М. М. Справочник по электрическим машинам. – М., 2005. – 479с.

3Кацман М. М. Сборник задач по электрическим машинам : учеб. по- собие для студ. Учреждений сред. проф. Образования. – 5-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2009. – 160 с.

4Токарев Б. Ф. Электрические машины: Учеб. пособие для вузов.-М.: Энергоатомиздат, 1990. – 624 с.

5В.В. Москаленко. Электрический привод: Учебн. пособие для студ.

– М.: ВШ, 2000.- 368 с.

36

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………….. 3

1Общие методические указания…………………………………………... 4

2Задание на расчетно-графическую и контрольную работу №1…….. 5

2.1Задача 1……………………………………………………………….. 5

2.2Задача 2……………………………………………………………….. 8

2.3Задача 3……………………………………………………………….. 10

2.4Задача 4………………………………………………………………. 12

3Методические указания по выполнению задач

расчетно-графической и контрольной работы №1…………………… 14

4Задание на расчетно-графическую и контрольную работу №2…….. 19

4.1Задача 1………………………………………………………………. 19

4.2Задача 2………………………………………………………………. 20

4.3Задача 3………………………………………………………………. 22

4.4Задача 4………………………………………………………………. 24

4.5Задача 5………………………………………………………………. 26

5Методические указания по выполнению задач

37