Лабораторная работа 42

исследование рабочих характеристик

индукторного генератора

Рис.42.1. Схематический вид индукторного генератора:

1-статор; 2-ротор

1. Цель работы

Ознакомление с принципом работы и конструкцией электромашинных преобразователей частоты индукторного типа и исследование рабочих характеристик индукторного генератора.

2. Необходимые теоретические сведения

Электромашинные преобразователи частоты нашли широкое применение в качестве источников питания установок индукционного нагрева, работающих на повышенно-средних частотах 0,5 – 10 кГц. Следует отметить однако, что в последние десятилетия идет процесс замены этих преобразователей полупроводниковыми, в частности, тиристорными преобразователями частоты, обладающими целым рядом преимуществ.

Конструктивно электромашинный преобразователь частоты состоит из двух основных частей: индукторного генератора и приводного электродвигателя. В качестве приводных двигателей могут быть как асинхронные, так и синхронные (для мощных преобразователей). Индукторный генератор, как и синхронный, возбуждается постоянным током. Однако, если у синхронных машин обмотки возбуждения и рабочие обмотки переменного тока перемещаются относительно друг друга при вращении ротора, то в индукторных машинах изменение взаимосвязи между обмотками происходит за счет вращения ферромагнитной массы ротора. При этом на роторе никаких обмоток нет или, по крайней мере, размещение их на роторе необязательно [3].

2.1. Принцип работы индукторного генератора

Статором индукторного генератора является его внешняя неподвижная часть, в пазах которой расположены обмотка переменного тока РО и обмотка возбуждения ОВ. Обмотка возбуждения питается постоянным током. Внутреннюю вращающуюся часть генератора называют ротором и ему придается зубчатая форма, аналогичная форме ротора обыкновенной синхронной машины (рис.42.1). Полузакрытые пазы статора имеют шаг, равный половине зубцового деления ротора, то есть на каждое зубцовое деление ротора приходится два зубцовых деления статора.

Если по обмотке возбуждения протекает постоянный ток, то в магнитной цепи генератора возникнет магнитный поток. Независимо от положения ротора большая часть потока будет всегда проходить через зубцы ротора, и только незначительная часть пройдет по пазам.

Если ротор неподвижен, то в магнитной цепи будет существовать постоянный магнитный поток, никакой переменной ЭДС не возникнет.

При вращении ротора положение его зубцов по отношению к зубцам статора будет меняться. На рис.42.2 показаны четыре позиции взаимного расположения зубцовых зон ротора и статора при вращении ротора.

Рис.42.2. Взаимное расположение зубцовых зон ротора и статора

при перемещении ротора (I – IV позиции)

В позиции I каждый зубец статора С1, С3 и С5 точно находится против зубца ротора Р1, Р2, Р3, а зубцы статора С2, С4, С6 – против впадины на роторе. Весь магнитный поток концентрируется в воздушном зазоре между зубцами.

В позиции II все зубцы статора находятся в одинаковом положении относительно зубцов ротора. Магнитный поток разделен равномерно между ними.

В позиции III ротор повернулся на один полюсный шаг статора (зубец плюс впадина статора или зубец плюс ½ впадины ротора). Зубцы статора С1, С3, С5, которые имели в позиции I наибольшую плотность потока, сейчас его не имеют, а зубцы С2, С4 и С6 – наоборот.

Позиция IV повторяет позицию I. В позиции I и IV проводники статорной обмотки 1, 3, 5 имеют максимум плотности магнитного потока в зубцах С1, С3, С5 слева, а обмотки 2, 4, 6 – справа (по направлению вращения). В позиции III они меняются местами. Следовательно, при перемещении ротора обмотки статора пересекаются изменяющимся от максимума до минимума магнитным потоком, и в них возбуждается ЭДС. При этом, когда поток в обмотках увеличивается (при переходе витков 1, 3 и 5 из позиции I в позицию III), ЭДС в них возбуждается в одном направлении, а когда исчезает – в обратном. Таким образом, за время перемещения ротора на один полюсный шаг (зубец плюс впадина ротора) в каждом проводнике статорной обмотки произойдет полный цикл изменения напряжения. В связи с тем, что число полюсных шагов ротора равно числу его зубцов, частота получаемого напряжения будет равна

, Гц,

где Z – число зубцов ротора; п – частота вращения, об/мин.

При одинаковом числе зубцов на роторе и одинаковой скорости вращения частота у индукторного генератора вдвое выше, чем у обыкновенной синхронной машины.