- •Лекции по электрическим машинам л 1. Тема: «Общие вопросы теории машин переменного тока»
- •§1. Синхронные машины.
- •§2. Асинхронные машины.
- •§3. Обмотки машин переменного тока.
- •§4. Электродвижущие силы обмоток машин переменного тока.
- •§4.3. Э.Д.С. Витка.
- •§5. Намагничивающие силы обмоток переменного тока.
- •Л 2. Тема: «Асинхронные машины. Основы теории асинхронных машин при неподвижном роторе»
- •§1. Принцип действия асинхронной машины.
- •§2. Двигатели асинхронные 3хфазные единой серии 4а.
- •§3. Асинхронная машина пи заторможенном роторе.
- •Л 3. Тема: «Основы теории асинхронных машин при вращающемся роторе»
- •§1. Ориентировочные замечания.
- •§2. Основные явления, происходящие в асинхронной машине при вращении.
- •§3. Уравнение э.Д.С. Ротора и ток ротора i2.
- •§4. Частота вращения намагничивающей силы ротора.
- •§5. Уравнение намагничивающих сил асинхронной машины при её вращении.
- •§6. Схема замещения ротора асинхронной машины.
- •§7. Векторная диаграмма асинхронного двигателя.
- •§8. Схема замещения асинхронного двигателя.
- •§9. Потери и к.П.Д. Асинхронного двигателя.
- •Л 4. Тема: «Синхронные машины. Работа под нагрузкой».
- •§1. Основные понятия и устройство синхронной машины.
- •§2. Принцип действия синхронной машины.
- •§3. Работа синхронного генератора при холостом ходе.
- •§4. Работа синхронного генератора под нагрузкой (на примере явнополюсной машины).
- •Л 5. Тема: «Параллельная работа синхронных машин»
- •§1. Предварительные замечания.
- •§2. Условия параллельного включения синхронных генераторов по способу точной синхронизации.
- •§3. Включение синхронных генераторов по методу самосинхронизации.
- •Л 6. Тема: «Характеристики синхронных генераторов».
- •§1. Система относительных единиц.
- •§2. Характеристика холостого хода.
- •§3. Характеристика короткого замыкания.
- •§4. Опытное определение xd.
- •§5. Опытное определение реактивного треугольника.
- •§6. Нагрузочная характеристика.
- •§7. Опытное определение индуктивного сопротивления рассеяния хδ.
- •§8. Внешняя характеристика.
- •§9. Регулировочная характеристика.
- •§10. Отношение короткого замыкания.
- •Л 7. Тема: «Физические основы рабочего процесса трансформатора»
- •§1. Принцип работы трансформатора.
- •§2. Схемы и группы соединения обмоток трехфазных трансформаторов.
- •§3. Уравнение электродвижущих сил.
- •§4. Уравнение намагничивающих сил.
- •§5. Приведенный трансформатор.
- •§6. Переходные процессы в трансформаторах.
- •Л 8. Тема: «Рабочие свойства трансформаторов»
- •§1. Режим холостого хода.
- •§2. Опыт короткого замыкания.
- •§3. Изменение напряжения трансформатора.
- •§4. Включение трансформаторов на параллельную работу.
- •§5. Энергетическая диаграмма трансформатора.
- •§1. Устройство и принцип действия.
- •§2. Энергетическая диаграмма.
- •§3. Основные электромагнитные соотношения машины постоянного тока.
- •§4. Общие сведения об обмотках машин постоянного тока (якорных обмотках).
- •§5. Простая петлевая обмотка.
- •§6. Простая волновая обмотка.
- •Л 10. Тема: «Магнитная цепь машины постоянного тока».
- •Значение индукции в машинах постоянного тока.
- •Л 11. Тема: «Магнитное поле машины постоянного тока при нагрузке».
- •§1. Реакция якоря.
- •§2. Влияние реакции якоря на магнитный поток машины.
- •Л 12. Тема: «Коммутация в машинах постоянного тока».
- •§1. Причины, вызывающие искрение на коллекторе.
- •§2. Физическая сущность коммутации и ее влияние на работу машины.
- •§3. Способы улучшения коммутации.
- •Л 13. Тема: «Генераторы постоянного тока и их характеристика».
- •§1. Характеристики генераторов.
- •Л 14. Тема: «Генераторы постоянного тока. Классификация».
- •Л 15. Тема: «Двигатели постоянного тока, их характеристики».
- •§1. Основные понятия.
- •§2. Пуск двигателя постоянного тока.
- •§3. Рабочие характеристики двигателя постоянного тока.
- •§4. Механические характеристики двигателей постоянного тока.
- •§5. Рабочие характеристики двигателя с последовательным возбуждением.
§3. Уравнение э.Д.С. Ротора и ток ротора i2.
Если цепь ротора замкнута, то по ней течет ток I2, создающий поток рассеяния Фδ2и встречающий сопротивлениеR2=r2+rд. Соответственно этому в обмотке ротора имеются, кроме э.д.с. Е2S, создаваемой основным потоком Фm, ещё э.д.с. рассеяния ĖS2=-jI2x2Sэ.д.с. активного сопротивленияEr2=-I2R2. По закону равновесия э.д.с. имеем
0=Ė2S+Ėδ2+ Ėr2
или
Ė2S=İ2R2+jI2x2S= İ2Z2S,
где Z2S=R2+jx2S– полное сопротивление реального ротора.
Следовательно,
=
и
Если ротор приведен к статору, то
,
где - полное сопротивление приведенного ротора.
Отсюда
§4. Частота вращения намагничивающей силы ротора.
Протекая по обмотке ротора, ток I2создает намагничивающую силуF2, вращающуюся относительно ротора с частотойn2, соответствующей частоте тока в ротореf2. Кроме того, сам ротор вращается с частотойn.Следовательно, намагничивающая силаF2ротора вращается относительно какой-нибудь неподвижной точки в пространстве, а стало быть и относительно статора с частотойn2+n, но
Таким образом,
n2+n=n1-n+n=n1,
т.е. намагничивающая сила ротора вращается в пространстве всегда (т.е. независимо от режима работы) с той же частотой и в том же направлении, как намагничивающая сила статора.
§5. Уравнение намагничивающих сил асинхронной машины при её вращении.
Т.к. в асинхронной машине намагничивающие силы статора и ротора F1иF2вращаются в пространстве с одинаковой частотой и в одинаковом направлении, то можно себе представить, что они неподвижны друг относительно друга, и, следовательно, находятся в постоянном взаимодействии между собой. При этом синусоида намагничивающей силыF2должна быть сдвинута в пространстве относительно синусоиды намагничивающей силыF1на такой угол, чтобы результирующая намагничивающая силаF0была достаточна для создания основного магнитного потока Фm. Таким образом,
Подставив значения намагничивающих сил и сделав преобразования, получим
или
Это уравнение повторяет собой уравнение намагничивающих сил асинхронной машины при заторможенном роторе.
§6. Схема замещения ротора асинхронной машины.
В целом ряде случаев удобнее иметь дело не с действительной асинхронной машиной, представляющей собою систему двух (нескольких) электромагнитно связанных контуров, а с эквивалентной ей электрической системой, создав для этой цели соответствующую схему замещения, аналогичную схеме замещения трансформатора.
Для этого достаточно преобразовать уравнения э.д.с. ротора, подставив в него значения и, тогда
Сократив обе части на S, имеем
,
где - полное сопротивление замещенного ротора.
Отсюда
или
Эти формулы имеют не только другой вид, но и другой смысл (сравним с формулой э.д.с.). Действительно, ток , определяемый по данной формуле, имеет частоту э.д.с.при неподвижном роторе, т.е. частоту питающей сетиf1. Индуктивное сопротивлениетоже соответствует неподвижному ротору, а активное сопротивление становится равным. При этих условиях токне изменяется ни по величине, ни по фазе, но имеет частоту питающей сетиf1. Другими словами, всё происходит так, как если бы ротор представлял собою неподвижный контур, к зажимам которого подводится э.д.с. Е2=Е1, и сопротивления которого равныи.
Рис. Схема замещения ротора асинхронной машины.
Представим сопротивление замещенного ротора в виде
.
Следовательно, сопротивление второго контура мы можем рассматривать как сумму сопротивлений собственно неподвижного ротора и добавочного активного сопротивления. Произведение·эквивалентно мощности, которую развивает асинхронная машина при вращении. С этой точки зрения нет ничего удивительного, что сопротивлениеимеет положительные значения при работе двигателем и отрицательные при работе генератором.