- •Оглавление
- •I Трансформаторы……………………………………………..………………………...…6
- •III Машины постоянного тока……………………….………………………………...….71
- •I Трансформаторы
- •Устройство трансформатора
- •1.1.1. Шихтовка железа стержневого трансформатора
- •1.2.Однофазные трансформаторы. Холостой ход однофазного трансформатора
- •1.2.1.Ток холостого хода
- •1.2.2.Потери при холостом ходе трансформатора
- •1.2.3.Схема замещения трансформатора при холостом ходе
- •1.2.4.Определение параметров экспериментально zm, xm,rm
- •1.3. Работа однофазного трансформатора под нагрузкой
- •1.3.1 Физические процессы в трансформаторе при нагрузке
- •1.3.2. Векторная диаграмма трансформатора при нагрузке
- •1.3.3. Схема замещения трансформатора при нагрузке
- •Режим короткого замыкания однофазного трансформатора
- •Трехфазные трансформаторы
- •Группы соединения трансформаторов
- •Холостой ход трехфазного трансформатора
- •Групповой трансформатор
- •1 .7.2. Трехстержневой трансформатор
- •1.8. Параллельная работа трансформаторов
- •1.8.1. Параллельная работа трансформаторов при неравенстве коэффициентов трансформации
- •1.8.2. Параллельная работа трансформаторов при неравенстве напряжений короткого замыкания
- •1.8.3. Параллельная работа трансформаторов с различными группами соединения
- •1.9. Переходные режимы трансформаторов
- •Переходный процесс при включении трансформатора в холостую
- •Переходный процесс при коротком замыкании трансформатора
- •Переходные процессы, вызванные перенапряжением
- •II Асинхронные машины
- •2.1. Устройство и принцип действия асинхронного двигателя
- •2.1.1. Принцип создания вращающего магнитного поля статорной обмоткой
- •2.1.2. Принцип действия асинхронного двигателя
- •1. Обмотки
- •2.2. Общие вопросы машин переменного тока
- •Обмотки машин переменного тока
- •2.2.1. Обмотки машин переменного тока
- •Элементы обмоток переменного тока
- •Пример выполнения однослойной обмотки
- •2.2.2. Электродвижущая сила (эдс) обмотки машин переменного тока
- •2.2.3. Намагничивающая сила обмоток машин переменного тока
- •2.3. Рабочий процесс асинхронного двигателя
- •2.3.1. Режимы работы асинхронной машины
- •2.3.2. Режим двигателя
- •2.3.3. Трехфазная асинхронная машина при вращающемся роторе
- •2.3.4. Привидение параметров роторной обмотки к статорной
- •2.3.5. Приведение асинхронного двигателя к эквивалентному трансформатору
- •Запишем выражение для тока ротора
- •2.3.6. Схема замещения роторной цепи
- •2.3.7. Векторная диаграмма асинхронного двигателя
- •2.3.8. Схемы замещения асинхронной машины
- •2.4. Вращающий момент асинхронной машины
- •2 .4.1. Вращающий (электромагнитный) момент асинхронной машины
- •2.4.2. Максимальный (критический) момент
- •Знак - - соответствует генераторному режиму
- •2.4.3. Расчетная формула момента
- •2.4.4. Влияние высших гармоник магнитного поля на работу асинхронной машины
- •Задавшись током i1
- •2.6. Пуск трехфазных асинхронных двигателей
- •Прямой пуск асинхронных двигателей простой и нет необходимости в дополнительной аппаратуре.
- •2 .6.3. Пуск двигателя с фазным ротором
- •2.7. Асинхронные двигатели с обмоткой ротора специального исполнения
- •2.7.1. Короткозамкнутый асинхронный двигатель с глубоким пазом на роторе
- •Кратность пускового тока
- •2.7.2. Короткозамкнутый асинхронный двигатель с двойной клеткой на роторе
- •2.8. Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей
- •2.8.1. Регулирование частоты вращения двигателя изменением частоты
- •2.8.2. Регулирование частоты вращения двигателя путем изменения числа пар полюсов
- •2.8.3. Регулирование частоты вращения двигателя сопротивлением в цепи ротора (с фазным ротором)
- •2.8.4. Регулирование частоты вращения изменением подводимого напряжения
- •2.9. Асинхронная машина в качестве генератора
- •Докажем это аналитически. Ток в роторе
- •2.9.1. Векторная диаграмма асинхронного генератора
- •2.9.2. Однофазный двигатель
- •III Машины постоянного тока
- •3.1. Устройство и принцип действия машин постоянного тока
- •3.2. Обмотки якоря машин постоянного тока
- •Основные требования предъявляемые к обмотке
- •3.2.2. Простая волновая обмотка
- •3.2.3. Сложно-петлевая обмотка
- •3.2.4. Сложно-волновые обмотки
- •3.2.5. Симметрия обмоток
- •3.2.6. Смешанная (лягушечная) обмотка
- •3.3. Эдс обмотки якоря
- •3.4. Реакция якоря в машинах постоянного тока
- •3.5. Генераторы постоянного тока
- •Энергетическая диаграмма генератора независимого возбуждения.
- •Электромагнитный момент генератора постоянного тока
- •3.5.1. Генератор независимого возбуждения
- •Свойства генератора определяются его характеристиками. 1.Характеристика холостого хода: , ,
- •3 .5.2. Генератор параллельного возбуждения
- •3.5.3. Генератор последовательного возбуждения
- •3.5.4. Генератор смешанного возбуждения г енератор смешанного возбуждения широко используется в промышленности. Обмотки возбуждения по потоку могут быть включены согласно, либо встречно, рис. 35.
- •3.6. Двигатели постоянного тока
- •3.6.1. Энергетическая диаграмма двигателя постоянного тока
- •3.6.2. Пуск двигателей постоянного тока
- •3.6.3. Реверсирование двигателя постоянного тока
- •3.6.4. Классификация двигателей постоянного тока
- •Принципиальная схема включения двигателя параллельного возбуждения представлена на рис. 43. Для пуска используется пусковой реостат (п. Р.). Свойства двигателя определяются его характеристиками.
- •Основное уравнение движения электропривода
- •3.6.5. Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока
- •3.Регулирование частоты вращения изменением подводимого напряжения.
- •3 .7. Коммутация двигателя
- •3.7.1 Закон изменения тока в коммутируемой секции
- •3.7.2. Прямолинейная коммутация
- •3.7.3. Замедленная коммутация
- •3.7.4. Ускоренная коммутация
- •3.7.5. Определение реактивной эдсer
- •3.7.6. Способы улучшения коммутации
- •3.7.7. Круговой огонь в машинах постоянного тока
- •IV Синхронные машины
- •4.1. Назначение, устройство и принцип действия
- •4.2. Работа генератора при холостом ходе
- •4.3. Реакция якоря в синхронном явнополюсном генераторе
- •4.3.1. Реакция якоря при активной нагрузке
- •4.3.2. Реакция якоря при индуктивной нагрузке
- •4.3.3. Реакция якоря при емкостной нагрузке
- •4.3.4. Реакция якоря при смешанной нагрузке
- •4.4. Магнитное рассеяние
- •4.5. Рабочий процесс синхронной машины
- •4.5.1. Основная диаграмма эдс явнополюсного синхронного генератора
- •4.5.2. Преобразованная диаграмма эдс явнополюсной синхронной машины
- •4.6. Определение параметров синхронной машины со снятыми характеристиками
- •4.6.1. Определение индуктивного ненасыщенного сопротивления Xd
- •4.6.2. Определение параметра Xd насыщенного
- •4.6.3. Определение параметра Xq
- •4.6.4. Определение параметров Xq и Xd методом скольжения
- •4.6.5. Определение параметра Xs
- •4.7. Понятие о сверхпереходных и переходных индуктивных сопротивлениях
- •4.8. Диаграммы намагничивающих сил
- •4.9. Параллельная работа синхронных генераторов
- •4.9.1. Параллельная работа генераторов при неравенстве напряжений
- •4.9.2. Параллельная работа генераторов при неравенстве частот
- •4.10. Синхроноскопы
- •4.10.1. Включение генератора параллельно сети на погасание ламп
- •4.10.2. Включение генератора параллельно сети на бегущий свет
- •4.11. Электромагнитная мощность и момент синхронных машин
- •4.12. Режимы работы синхронной машины параллельно с сетью
- •Методы регулирования реактивной и активной мощности генератора.
- •4.13. Синхронные двигатели
- •4.13.1. Векторные диаграммы синхронного двигателя
- •4.13.2 Угловые характеристики синхронного двигателя
- •4.13.3. Режим работы синхронного двигателя при постоянном моменте и переменном токе возбуждения
- •4.13.4. Пуск синхронного двигателя
- •Список литературы
3.7.5. Определение реактивной эдсer
- это выражение для самоиндукции, но мы примем это выражение для реактивной ЭДС, учитывая разность в коэффициенте L. Это запись мгновенной ЭДС.
Среднее значение ЭДС , где Lcкоэффициент самоиндукции, определение его связано с рядом сложностей. Напомним, что индуктивность секции определяется ее потокосцеплением, т.е. произведением потока на число сцепленных с ним витков, когда по секции протекает ток в 1 ампер.
В основу определения Ls положено понятие об удельной магнитной проводимости, под которой понимают число потокосцеплений на единицу длины секции, состоящей из одного витка, по которой протекает ток в один ампер. , , где Wcчисло витков секции, тогда , поток секции .
Рис. 65.
Определим проводимость секции. На длине l может быть проводимость пазовая и зубцовая. И еще есть лобовая проводимость.
Проводимость секции
, где удельная приведенная магнитная проводимость.
Это было бы справедливо, если бы в пазу лежала только одна секция, но в пазу лежит еще другая активная сторона другой секции, т.е. здесь будет взаимоиндукция. Надо учесть влияние взаимоиндукции.
эта часть удваивается, тогда
.
Перейдем к определению реактивной ЭДС
где Wc число витков секции, период коммутации , , домножим на , тогда , где линейная скорость на окружности якоря, величина , окончательно реактивная ЭДС
, где A линейная нагрузка. гн/м.
ЭДС от внешнего поля ek
, где Bk, lk индукция Bk в зоне коммутации и длина lk также в зоне коммутации.
3.7.6. Способы улучшения коммутации
Идея улучшения коммутации сводится к тому, чтобы криволинейную коммутацию, привести к прямолинейной, а для этого необходимо, чтобы добавочный ток iдоб был равен нулю.
. Уменьшить ток iдоб можно, попытавшись увеличить сопротивление r1+r2, теоретически это возможно, но через эти сопротивления проходит и основной ток машины, что увеличит потери напряжения и нагрев пластин. Значит этим путем идти нельзя. Кроме того, марку щеток выбирают в зависимости от плотности тока и скорости вращения коллектора. Обычно для машин постоянного тока используют графитные или электрографитные щетки. Поэтому сопротивления r1+r2 определяются выбранной маркой щеток.
Уменьшить добавочный ток iдоб можем за счет уменьшения реактивной ЭДСer.
. Уменьшая любую величину, мы уменьшаем er, но больших результатов не получим, к примеру, если уменьшим линейную нагрузку A, то это приведет к увеличению габаритов. Уменьшение скорости вращения приведет к такому же результату.
Можно уменьшить число витков в секции Wc, но опять таки сильно уменьшить Wc нельзя, так как от Wс зависит наводимая ЭДС якоря. Остается последнее – уменьшить .
.
Д ля уменьшения используют обмотки с укороченным шагом, либо используют ступенчатую обмотку, рис.66 а, б.
Рис. 66 а. Рис. 66 б.
За счет укорочения шага, рис.66 а, активные стороны секций расположены в разных пазах, это приводит к тому, что ЭДС взаимной индукции в них не будет. Частично этот же результат получен при ступенчатой обмотке. Но и здесь большого эффекта достичь нельзя.
Наиболее рациональным средством в приближении коммутации к прямолинейной, т.е. при iдоб=0, является достижение равенства er=ek, т. е. необходимо получить ek=er, которые скомпенсируют друг друга и сведут добавочный ток iдоб=0.
При этом улучшение коммутации производят двумя методами:
За счет сдвига щеток с нейтрали,
За счет уменьшения добавочных полюсов.
1 . Улучшение коммутации за счет сдвига щеток с нейтрали, рис. 67 а, б, в
Если щетки установлены на геометрической нейтрали, то секция, подойдя к пластине (1), начнет коммутировать. От скорости изменения тока в секции в ней наведется реактивная ЭДС. Кроме того, секция коммутирует во внешнем поле той же полярности. Поэтому в секции наведется ЭДС ek того же знака, что и ЭДС er. Если щетки сдвинуть на физическую нейтраль, то секция начнет коммутировать, подойдя к пластине (2), и в ней наведется ЭДС er, а ЭДС ek будет равна нулю, т.к. индукция B в точке 2 равна нулю. Затем, если сдвинуть щетки за физическую нейтраль, то секция начнет коммутировать, дойдя до пластины (3), и в ней появится ЭДС er, а индукция B в этом положении будет иметь противоположный характер, и наводимая ЭДС ek будет противоположна ЭДС er. Сдвинув щетки на соответствующий угол, можно получить полную компенсацию er и ek и тем самым свести ток iдоб =0 и привести коммутацию к прямолинейной. Этот способ улучшения коммутации применим только тогда, когда нагрузка генератора практически постоянная. В практике нагрузка, как правило, переменная. Поэтому для улучшения коммутации используют второй способ.
2. Улучшение коммутации за счет установки добавочных полюсов
Дополнительные полюса устанавливают на геометрической нейтрали. Количество их равно числу главных полюсов. Это простое и целесообразное решение. Все современные машины постоянного тока снабжены дополнительными полюсами.
Рис. 68.
Идея улучшения коммутации сводится к следующему:
Секция идет от южного полюса. Дойдя до щетки на нейтрали, секция начнет коммутировать и в ней наведется от скорости изменение тока ЭДС . Дополнительный полюс своим потоком наведет в коммутируемой секции ЭДСek. Для того, чтобы ЭДС ek была встречно с ЭДС er, необходимо, чтобы секция коммутировала в зоне противоположной полярности, т.е. полярность дополнительного полюса должна быть северной (N).
Обмотка дополнительного полюса включается последовательно с якорем. Это делается для того, чтобы с увеличением тока якоря одновременно изменялись ЭДС er и ek.
Для того, чтобы BkIa, необходимо, чтобы дополнительные полюса должны быть ненасыщенные и набираться из пакета листов электротехнической стали.
Определение числа витков дополнительного полюса
Число витков дополнительного полюса выбирается исходя из равенства ЭДС er=ek.
обычно llk, тогда Bk= . Исходя из индукции Bk, ведется расчет числа витков дополнительного полюса.
Намагничивающая сила дополнительных полюсов складывается из двух частей:
Первая часть должна создать индукцию Bk,
Вторая часть должна компенсировать реакцию якоря, обычно эта часть больше.
Fq=Faq+Fg=A+2 ,
где g, Kg – зазор под дополнительным полюсом,
Kg – коэффициент зазора.
Намагничивающая сила дополнительных полюсов
Fg=2IaWg, откуда Wg= .
Задавшись током Ia определяем линейную нагрузку А, а по А определяем Вk и Fg.
На практике для наладки коммутации снимают кривые безискровой коммутации и по ним производят коррекцию числа витков Wg или изменяют зазор g для того, чтобы коммутацию была прямолинейна.