Основные понятия и определения

Одной из основных характеристик двигателя является механическая характеристика (рис.12.1). Она определяется уравнением:

, (12.5)

где ω₂ – скорость вращения ротора;

М₂ – нагрузка на валу.

Рис. 12.1. График механических характеристик

У синхронных двигателей характеристика жесткая. Понятие жесткости характеризует уменьшение угловой скорости ω₂ при увеличении момента на валу М₂.

В основе принципа действия любой машины лежат два закона – закон Ампера и закон Фарадея.

Закон Ампера:

. (12.6)

Направление силы Ампера определяется правилом левой руки: левую руку необходимо расположить так, чтобы силовые линии входили в ладонь, пальцы по направлению протекания тока в проводнике, тогда большой палец укажет на направление силы Ампера (рис. 12.2).

Рис. 12.2. Правило левой руки

Рис. 12.3. Правило правой руки

Закон Фарадея:

, (12.7)

где – потокосцепление.

(12.8)

Знак «–» следует из правила Ленца. ЭДС индукции всегда имеет такое направление, при котором создаваемый ею индукционный ток i_инд направлен таким образом, чтобы он своим магнитным полем препятствовал всякому изменению магнитного поля В, создавшему этот индукционный ток.

В частном случае, если проводник перемещается в магнитном поле с некоторой скоростью υ и пересекает линии магнитной индукции, то в этом проводнике возникает ЭДС:

. (12.9)

Направление ЭДС определяется по правилу правой руки (рис.12.3).

Лекция 14. Устройство машин переменного тока

Из законов Ампера и Фарадея следует, что в основу принципа действия любой электрической машины упрощенно могут быть положены эти законы. Из них следует, что в любой электрической машине должна быть совокупность элементов, создающих магнитное поле с индукцией В. Эта совокупность элементов называется индуктором. Кроме того, любая электрическая машина должна иметь совокупность проводников, по которым течет ток либо от внешнего источника, либо этот ток создается в процессе работы электрической машины. Эта совокупность проводников называется якорем. Якорь и индуктор могут располагаться как на неподвижной части электрической машины (статоре), так и на подвижной части (роторе).

Электрические машины переменного тока

К электрическим машинам переменного тока относятся синхронные и асинхронные машины.

Синхронные машины – это электрические машины, в которых вращающееся магнитное поле статора и ротор перемещаются с одной и той же скоростью, т.е.

, (13.1)

где ω₁ – угловая скорость вращающегося магнитного поля;

ω₂ – угловая скорость ротора.

В асинхронных двигателях вращающееся магнитное поле статора и ротор перемещаются с разными скоростями, т.е.

. (13.2)

Конструктивное исполнение электрических машин переменного тока

Статор электрических машин переменного тока несет на себе двух- или трехфазную обмотку, которая подключается соответственно к двух- или трехфазной сети переменного тока. Назначение статора с обмоткой – создание вращающегося магнитного поля (ВМП).

Условие создания вращающегося магнитного поля неподвижными обмотками: необходимо, чтобы фазы обмоток были сдвинуты в пространстве относительно друг друга, а питающие напряжения фаз были смещены во времени. Для трехфазной обмотки пространственный сдвиг составляет 120° (рис.13.1), а питающее напряжение соответствует следующим уравнениям:

(13.3)

где u_A – мгновенное значение напряжения в фазе А;

U_MA, U_MB, U_MC – амплитудные значения соответственно в фазах А, В, С.

Для двухфазной обмотки пространственный и временной сдвиг составляет 90°.

Рис. 13.1. Статор асинхронного двигателя

Рис. 13.2 – Статор

Частота вращения ВМП:

(13.4)

где f – частота переменного тока (f =50 Гц), р – число пар полюсов (на рис. 13.2 р=1).

Единица.

Соединим фазы статора по схеме треугольник, тогда выводы фаз обмоток подключаются к трехфазной сети переменного тока через выводную коробку, расположенную на корпусе электрической машины (рис. 13.3).

а)	б)
Рис. 13.3. Соединение фаз статора: а) по схеме «треугольник»; б) по схеме «звезда»

Конструкция роторов электрических машин переменного тока

Отличаются электрические машины переменного тока в основном конструкцией исполнения ротора.

Роторы синхронных машин выполняются из электротехнической стали и подразделяются на явнополюсные и неявнополюсные (рис. 13.4).

а)

б)

Рис. 13.4. Роторы синхронных машин: а – явнополюсной; б – неявнополюсной.

На роторе располагается обмотка, подключенная к сети постоянного тока. Она называется обмоткой возбуждения.