- •1. Расчет магнитный цепей
- •1.1. Магнитные цепи c постоянной магнитодвижущей силой
- •1.2. Расчет магнитной цепи постоянного магнита
- •1.3. Механические усилия в магнитном поле
- •1.4. Магнитная цепь с переменной магнитодвижущей силой (мдс)
- •1.5.1. Основные соотношения для однофазного трансформатора
- •1.5.2. Холостой ход трансформатора
- •1.5.3. Режим нагрузки трансформатора
- •1.5.4. Эквивалентная схема и параметры приведенного трансформатора
- •Так как реактивная мощность должна оставаться постоянной, то
- •Эквивалентную схему замещения трансформатора (рис.1.20) заменяем схемой замещения приведенного трансформатора (рис.1.21).
- •1.5.5. Режим короткого замыкания трансформатора
- •1.5.6. Падение напряжения в трансформаторе и его кпд
- •1.5.7. Особенности работы трехфазных трансформаторов
- •1.5.8. Автотрансформатор Автотрансформатор (рис. 1.31) имеет одну обмотку – обмотку высшего напряжения.
- •1.5.9. Измерительные трансформаторы
- •2. Машины переменного тока
- •2.1. Получение кругового вращающегося магнитного поля
- •2.2. Основные принципы выполнения многофазных обмоток
- •2.3. Асинхронная электрическая машина
- •2.3.1. Пуск в ход асинхронных двигателей
- •2.3.2. Регулирование скорости вращения асинхронных двигателей
- •2.4. Асинхронные исполнительные двигатели
- •2.4.1. Создание вращающегося магнитного поля
- •2.4.2. Пульсирующее поле
- •2.4.3. Круговое вращающееся магнитное поле
- •2.4.4. Эллиптическое поле
- •2.4.5. Требования, предъявляемые к исполнительным двигателям
- •2.4.6. Исполнительный двигатель с амплитудным управлением
- •2.4.6.1. Уравнения токов идеализированного двигателя
- •2.4.6.2. Механические характеристики
- •2.4.6.3. Регулировочные характеристики
- •2.4.6.4. Мощности управления и возбуждения
- •2.4.6.5. Механическая мощность
- •2.4.7. Исполнительный двигатель с фазовым управлением
- •2.4.7.1. Механические и регулировочные характеристики идеализированного двигателя
- •2.4.7.2. Мощность управления
- •2.4.8. Исполнительный двигатель с амплитудно-фазовым управлением (конденсаторная схема)
- •2.4.8.1. Механические характеристики
- •2.4.9. Электромеханическая постоянная времени исполнительных двигателей
- •2.4.10. Сравнение исполнительных двигателей при различных методах управления
- •3. Синхронные электрические машины.
- •3.1. Общие сведения
- •3.1.1. Векторные диаграммы синхронного генератора
- •3.1.2. Электромагнитный момент синхронной машины
- •3.2. Реактивный двигатель
- •3.3. Гистерезисный двигатель
- •3.4. Синхронные шаговые двигатели
- •4. Машины постоянного тока
- •4.1. Устройство, принцип действия и электромагнитный
- •4.3. Коммутация в коллекторных машинах постоянного тока
- •4.4. Генераторы постоянного тока
- •4.5. Двигатели постоянного тока
- •5. Информационные машины
- •5.1. Поворотный трансформатор
- •5.1.1. Синусно – косинусный поворотный трансформатор.
- •5.1.2. Линейный поворотный трансформатор
- •5.2. Сельсины
- •5.2.1. Сельсины с одной обмоткой синхронизации.
- •5.2.2. Дифференциальные сельсины.
- •5.3. Магнесины
- •5.4. Трехфазные сельсины
- •5.5. Асинхронный тахогенератор
- •Динамические свойства тахогенераторов. Дифференциальное уравнение тахогенератора:
- •1.1. Магнитные цепи c постоянной магнитодвижущей силой. . . . . . . . . . . . . 2
5.1.1. Синусно – косинусный поворотный трансформатор.
При подключении к синусной обмотке S нагрузки , по ней будет проходить ток:
, (5.1.9)
где
– сопротивление обмотки S, которое будем считать постоянным.
Ток IHS создает НС ротора, максимальное значение которой
(5.1.10)
Рис. 5.3. Векторная диаграмма НС при подключении нагрузки к синусной обмотке.
Как видно из рис. 5.3 ось этой НС совпадает с осью фазы S, поэтому ее можно представить в виде векторной суммы двух составляющих: продольной Fsd=Fssinα и поперечной Fsq=Fscosα. Продольная составляющая Fsd создает в обмотке возбуждения В компенсирующий ток, НС которого FB , так же, как и в обычном трансформаторе, компенсирует действие Fsd . Результирующий продольный поток Фd индуцирует в обмотке S ЭДС
(5.1.11)
Поперечная составляющая Fsq создает в поворотном трансформаторе поперечный поток Фq , максимальное значение которого
(5.1.12)
где
- магнитное сопротивление магнитопровода машины.
По отношению к поперечному потоку Фq обмотка S является косинусной и, следовательно, в ней индуцируется ЭДС
. (5.1.13)
ЭДС Еsq можно представить в виде:
(5.1.14)
где
(5.1.15)
- реактивное сопротивление обмотки ротора.
Таким образом, при нагрузке в синусной обмотке S продольным и поперечным потоками индуктируется результирующая ЭДС
(5.1.16)
Следовательно, ЭДС, индуцированная в синусной обмотке будет иметь вид:
(5.1.17)
Решив это уравнение относительно ,получим
, (5.1.18)
где
- некоторый комплексный коэффициент.
Аналогично можно получить выражение для ЭДС, индуцированной в косинусной обмотке:
, (5.1.19)
где
- комплексный коэффициент,
и – сопротивление косинусной обмотки и подключенной к ней нагрузки.
Таким образом, при наличии тока нагрузки и нарушаются требуемые синусоидальная и косинусоидальная зависимости изменения ЭДС Es и Ec , а, следовательно, и выходных напряжений Us и Uc от угла поворота α и возникает определенная погрешность. Относительная погрешность для синусной и косинусной обмоток:
(5.1.20)
(5.1.21)
где
и - максимальные значения напряжений и .
Действительная часть комплексов и принимается за амплитудную погрешность, мнимая – за фазовую погрешность (изменение фазы выходного напряжения синусной или косинусной обмотки по отношению к фазе или при холостом ходе). Из выражений для и следует, что для уменьшения погрешностии необходимо уменьшить величины комплексов и, т.е. увеличить сопротивления нагрузки и . Наименьшая амплитудная погрешность соответствует активной нагрузке; наименьшая фазовая погрешность – индуктивной и емкостной нагрузкам.
Рис. 5.4. Зависимость выходного напряжения в синусной обмотке и погрешности от угла поворота ротора. (1-кривая при холостом ходе;2,3- при нагрузке ( и ); 4-зависимость для ; 5- зависимость для).
На рис. 5.4 показаны зависимости Us=f(α) при холостом ходе (кривая 1) и при нагрузке (кривые 2 и 3), построенные по вышеуказанным формулам. При этом кривые 2 и 3 соответствуют значениям As, равным 0,25 и 1. Из этих кривых следует, что при нагрузке погрешность поворотного трансформатора может быть весьма значительной. Зависимости амплитудной погрешности ΔUs от угла поворота α для указанных значений модуля комплекса As изображены на рисунке кривыми 4 и 5.
Исследование выражений для ипоказывает, что погрешность ΔUs достигает максимального значения при углах α, равных 35о16’, 144o44’ и 215o16’.
Для устранения погрешности поворотного трансформатора, обусловленной поперечным потоком Фq , применяют так называемое симметрирование трансформатора, т. е. компенсацию поперечного потока ротора. Существуют два способа симметрирования: вторичное (со стороны ротора) и первичное (со стороны статора).
Вторичное симметрирование. Уменьшить погрешность выходного напряжения, снимаемого с синусной обмотки, можно, если подключить к косинусной обмотке сопротивление (рис. 5.5a).
В этом случае ток, проходящий по обмотке С, создает намагничивающую силу, максимальное значение которой
. (5.1.22)
а) б)
Рис. 5.5. Схема синусно-косинусного трансформатора о вторичным симметрированием (а) и диаграмма МДС, создаваемых обмотками ротора (б).
НС Fc можно представить, как и НС Fs , в виде векторной суммы двух составляющих: продольной Fcd=Fccosα и поперечной Fcq=Fcsinα. Продольная составляющая Fcd совпадает по направлению с Fsd, а поперечная составляющая Fcq направлена против Fsq. При равенстве Fcq =Fsq поперечный поток Фq будет равен нулю. Следовательно, не будет и погрешности, обусловленной этим потоком.
Величину можно определить из условия
(5.1.23)
или
(5.1.24)
или
. (5.1.25)
Так как поперечный поток Фq равен нулю, то
(5.1.26)
Следовательно
(5.1.27)
Откуда
. (5.1.28)
Т.е. при равенстве результирующих сопротивлений обеих фаз ротора ток IB в обмотке возбуждения поворотного трансформатора не зависит от угла поворота ротора, т. к. в выражении для результирующей продольной составляющей НС ротора , определяющей величину тока IВ , не входит какая-либо функция угла α:
или
(5.1.29)
где
; . (5.1.30)
Недостатком этого метода симметрирования является то, что практически он применим только при неизменном сопротивлении нагрузки.
Первичное симметрирование. Если нагрузка подключена только к одной из обмоток ротора, например к обмотке S (рис. 5.6а), то НС ротора по поперечной оси не равна нулю.
а) б)
Рис. 5.6. Схемы синусно – косинусных поворотных трансформаторов с первичным (а) и первичным и вторичным симметрированием (б).
Для уменьшения поперечного потока компенсационную обмотку К статора замыкают на какое-либо малое сопротивление или накоротко. В этом случае по поперечной оси будет действовать результирующая НС
, (5.1.31)
где
(5.1.32)
- НС, создаваемая компенсационной обмоткой.
Так как обмотка К по отношению к поперечному потоку Фq представляет собой замкнутую накоротко вторичную обмотку трансформатора, то результирующая НС будет значительно меньше НС первичной обмотки. Поэтому поперечный поток Фq и вызванная им погрешность резко уменьшается. При изменении нагрузки, подключенной к обмотке ротора, НС изменяется приблизительно пропорционально НС , вследствие чего степень компенсации поперечного потока остается практически неизменной. Это является достоинством данного метода симметрирования. Однако при изменении угла поворота ротора α изменяется ток в обмотке возбуждения, что является нежелательным, т.к. при заданном напряжении в этом случае будет изменяться ЭДС . В результате появляется дополнительная погрешность в величине выходных напряжений и на зажимах синусной и косинусной обмоток. Поэтому в поворотных трансформаторах обычно применяют одновременно первичное и вторичное симметрирование ( рис. 5.6б).
Рассмотренные методы компенсации поперечного потока Фq могут быть применены при использовании в качестве рабочей обмотки как синусной, так и косинусной обмоток. Поэтому поворотный трансформатор, подключенный по схеме рис. 5.6б, называют синусно – косинусным.