- •1. Трансформаторы
- •2. Асинхронные машины.
- •3. Синхронные машины.
- •4. Машины постоянного тока.
- •5. Лабораторные работы.
- •Введение
- •1. Трансформаторы
- •1.1. Назначение трансформаторов
- •1.2. Принцип работы трансформаторов
- •1.3. Режимы работы трансформатора
- •1.4. Уравнения напряжений трансформатора
- •1.5. Уравнения магнитодвижущих сил и токов
- •1.6. Приведение вторичных величин к первичной обмотке
- •1.7. Электрическая схема замещения и векторная диаграмма трансформатора
- •1.8. Трансформация трехфазных токов. Схемы, обозначения, основные соотношения
- •1.9. Экспериментальное определение параметров схемы замещения трансформатора
- •1.10. Выражение электрических величин и параметров трансформатора в относительных единицах
- •1.11. Группы соединения обмоток трансформаторов
- •1.12. Несимметричная нагрузка трехфазных трансформаторов. Метод симметричных составляющих
- •1.13. Схемы замещения и сопротивления трансформатора для токов прямой и обратной последовательностей
- •1.14. Схемы замещения и сопротивления трансформатора для токов нулевой последовательности
- •1.15. Параметры схем замещения нулевой последовательности. Магнитные потоки нулевой последовательности в трансформаторах. Сопротивление нулевой последовательности
- •1.16. Трансформация несимметричных токов
- •1.17. Магнитные поля и эдс при несимметричной нагрузке
- •1.18. Искажение симметрии вторичных напряжений при несимметричной нагрузке
- •1.19. Внешняя характеристика трансформатора
- •1.20. Потери и кпд трансформатора
- •1.21. Автотрансформаторы
- •1.22. Параллельное включение трансформаторов
- •2.1. Назначение и области применения асинхронных машин
- •2.2. Устройство асинхронных двигателей
- •2.3. Принцип действия асинхронных машин
- •2.4. Магнитная цепь асинхронной машины
- •2.5. Уравнения напряжений асинхронного двигателя
- •2.6. Уравнения мдс и токов асинхронного двигателя
- •2.7. Приведение параметров обмотки ротора и векторная диаграмма асинхронного двигателя
- •2.8. Потери и кпд асинхронного двигателя
- •2.9. Электромагнитный момент и механические характеристики асинхронного двигателя
- •2.10. Добавочные электромагнитные моменты
- •2.11. Рабочие характеристики асинхронного двигателя
- •2.12. Пуск асинхронных двигателей с фазным ротором
- •2.13. Пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором
- •2.14. Асинхронные короткозамкнутые двигатели с улучшенными пусковыми свойствами
- •2.15. Способы регулирования частоты вращения
- •2.16. Регулирование частоты вращения изменением угловой скорости поля
- •2.17. Регулирование частоты вращения без полезного использования мощности скольжения
- •2.18. Регулирование частоты вращения с использованием мощности скольжения
- •2.19. Однофазные и конденсаторные асинхронные двигатели
- •3.1. Назначение синхронных машин
- •3.2. Устройство синхронных машин
- •3.3. Принцип работы синхронной машины
- •3.4. Возбуждение синхронных машин
- •3.5. Работа синхронного генератора при холостом ходе
- •3.6. Реакция якоря синхронной машины при симметричной нагрузке
- •3.7. Уравнения напряжений на зажимах синхронного генератора
- •3.8. Изменение напряжения при нагрузке
- •3.9. Характеристика короткого замыкания, отношение короткого замыкания
- •3.10. Внешние, регулировочные и нагрузочные характеристики синхронного генератора
- •3.11. Потери и кпд синхронного генератора
- •3.12. Параллельная работа синхронных машин
- •3.13. Регулирование активной и реактивной мощности синхронного генератора
- •3.14. U-образные характеристики синхронного генератора
- •3.15. Электромагнитный момент и перегрузочная способность синхронной машины
- •3.16. Синхронный двигатель и синхронный компенсатор
- •4. Машины постоянного тока
- •4.1. Назначение машин постоянного тока
- •4.2. Принцип работы машин постоянного тока
- •4.3. Обмотки якоря
- •4.4. Электродвижущая сила и электромагнитный момент машины постоянного тока
- •4.5. Магнитное поле машины постоянного тока
- •4.6. Устранение вредного влияния реакции якоря
- •4.7. Способы возбуждения машин постоянного тока
- •4.8. Коммутация
- •4.9. Причины искрения щеток
- •4.10. Способы улучшения коммутации
- •4.11. Генераторы постоянного тока
- •4.12. Преборазование энергии в генераторах постоянного тока
- •4.13. Характеристики генераторов постоянного тока
- •4.14. Двигатели постоянного тока и их характеристики
- •5. Лабораторные работы
- •4. Обработка результатов измерений
- •5. Содержание отчета
- •6. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №2. Исследование однофазного автотрансформатора
- •1. Цель работы
- •2. Описание лабораторной установки
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Обработка результатов измерений
- •5. Содержание отчета
- •7. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3. Исследование схем и групп соединения обмоток трехфазного трансформатора
- •1. Цель работы
- •2. Описание лабораторной установки
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Содержание отчета
- •5. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4. Исследование трёхфазного трансформатора при несимметричной нагрузке
- •1. Цель работы
- •2. Описание лабораторной установки
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Обработка результатов измерений
- •5. Содержание отчета
- •7. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 5. Определение сопротивления нулевой последовательности трехфазного трансформатора
- •1. Цель работы
- •2. Описание лабораторной установки
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Обработка результатов измерений
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Обработка результатов измерений
- •6. Содержание отчета
- •7. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №7. Испытание генератора пoстоянного тока
- •1. Цель работы
- •2. Описание лабораторной установки
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Обработка результатов измерений
- •6. Содержание отчета
- •7. Контрольные вопросы
- •1. Цель работы
- •2. Описание лабораторной установки
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Обработка результатов измерений
- •6. Содержание отчета
- •7. Контрольные вопросы
- •Заключение
- •Литература
- •424001, Г. Йошкар-Ола, пл. Ленина, 1
4.4. Электродвижущая сила и электромагнитный момент машины постоянного тока
Электродвижущая сила наводится в обмотке якоря основным магнитным потоком. Распределение магнитной индукции в воздушном зазоре имеет вид криволинейной трапеции, рисунок 4.9. Для упрощения расчетов действительное распределение индукции заменяют прямоугольным, высота которого равна максимуму, ширина –расчетной полюсной дуге , рисунок 4.9. Расчетная полюсная дуганезначительно отличается от полюсной дуги:
. Или черезкоэффициент полюсного перекрытия :
.
Рис. 4.9. Распределение магнитной индукции в воздушном зазоре: 1 – действительное распределение; 2 – расчетное распределение.
Коэффициент полюсного перекрытия в машинах постоянного тока лежит в пределах 0,6–0,8. Большие значенияс одной стороны дают возможность увеличить основной магнитный поток машины, с другой – приводят к сближению полюсов и росту магнитного потока рассеяния.
Электродвижущая сила обмотки якоря. При вращении якоря между щетками А и В действует постоянная ЭДС Е, равная сумме ЭДС, индуцированных во всех последовательно соединенных витках обмотки якоря, которые включены между щетками. ЭДС во внешней цепи неизменна по величине и направлению. Уменьшения пульсаций ЭДС Е при переходе щеток с одной коллекторной пластины на другую достигают путем установки большого числа коллекторных пластин.
Мгновенное значение ЭДС, индуцируемой в каждом активном проводнике равно
, где– радиальная составляющая индукции в зазоре в пределах расчетной длины;– окружная скорость движения проводника.
Удельная ЭДС на единицу длины окружности в зоне этого проводника:
, где– отрезок полюсного деления, приходящийся на каждый проводник;– общее число активных проводников обмотки якоря;– число последовательно включенных активных проводников, входящих в одну параллельную ветвь;– окружная скорость движения проводника;– полюсное деление.
Полная ЭДС параллельной ветви можно определить как сумму удельных ЭДС вдоль полюсного деления:
, где– магнитный поток на один полюс;– коэффициент, зависящий от конструктивных параметров машины (числа пар полюсов, числа пар параллельных ветвей, числа активных проводников обмотки якоря).
Таким образом, ЭДС параллельной ветви пропорциональна произведению угловой скорости якоря на магнитный поток через полюсное деление, заключенное между проводниками, прикасающимися к щеткам.
Формула ЭДС может быть выражена также через частоту вращения , об/мин, следующим образом:
.
Электромагнитный момент. Тангенциальная электромагнитная сила от взаимодействия тока в пазу с внешним магнитным полем пропорциональна току и средней индукции в зазоре, причем приложена эта сила к зубцам магнитопровода. По проводникам обмотки якоря протекает ток . Проводнику, смещенному на уголотносительно начала южного полюсною деления соответствует тангенциальная сила.
На единицу длины окружности в области этого проводника приходится сила
, где– длина участка окружности якоря на один проводник. Тогда на элемент окружности длинойдействует электромагнитный момент
, на одно полюсное деление – момент
и на весь якорь – электромагнитный момент
, где– магнитный поток, проходящий через полюсное деление, заключенное между щетками;.
Таким образом, электромагнитный момент, действующий на якорь машины постоянного тока, пропорционален произведению тока якоря на магнитный поток через полюсное деление, заключенное между проводниками, прикасающимися к щеткам.
При работе машины в двигательном режиме электромагнитный момент является вращающим, а в генераторном режиме – тормозным.