57. Понятие о линейном трехфазном асинхронном двигателе
Для линейных перемещений элементов производственных механизмов находят применение линейные двигатели, в том числе и линейные трехфазные асинхронные двигатели. Принцип действия линейных трехфазных двигателей основан на явлении возникновения бегущего магнитного поля, создаваемого током неподвижной трехфазной обмотки. В трехфазном двигателе с вращающимся ротором магнитное поле Ф вращается с постоянной частотой вращения n0, в линейном трехфазном двигателе магнитное поле Ф (рис. 56б) перемещается с постоянной скоростью v0.
Рис. 56. Трехфазный асинхронный двигатель (а), элемент линейного трехфазного двигателя (б), линейный трехфазный двигатель (в)
Устройство одного элемента линейного асинхронного трехфазного двигателя можно наглядно представить, если мысленно разрезать двигатель с вращающимся ротором плоскостью аа, проходящей через ось вращения (рис. 56а), и развернуть его на горизонтальную плоскость (рис. 56б). В линейном двигателе (рис. 56б): 4 – неподвижный сердечник статора, 3 – обмотка статора, 2 – короткозамкнутая обмотка ротора, 1 – сердечник ротора.
Скорость перемещающего магнитного поля, м/мин, равна:
где I – длина элемента линейного двигателя.
В зависимости от требуемого пути перемещения подвижного ротора статор линейного двигателя (рис. 56в) составляется из пристыкованных один к другому нескольких элементарных двигателей, изображенных на рисунке 56б, ротор имеет длину одного элементарного двигателя.
Ротор двигателя перемещается по направляющим так, что воздушный зазор между статором и ротором сохраняется неизменным.
58. Назначение и устройство синхронных машин
Синхронные машины используются в качестве генераторов, двигателей и синхронных компенсаторов. Устанавливаемые на тепловых электростанциях генераторы приводятся во вращение паровыми турбинами и называются турбогенераторами. Синхронные генераторы гидроэлектростанций вращаются с помощью гидротурбин и носят название гидрогенераторов. Кроме электростанций, синхронные генераторы находят применение в установках, требующих автономного источника электроэнергии. Примерами могут служить автомобильные электрические краны, на которых синхронные генераторы приводятся во вращение двигателями внутреннего сгорания.
Рис. 57. Устройство синхронной машины: а) с неявно выраженными полюсами; б) ротора машины с явно выраженными полюсами
Трехфазные синхронные генераторы, двигатели и синхронные компенсаторы имеют в принципе одинаковое устройство.
Неподвижная часть машины, называемая статором (рис. 57а), состоит из стального или чугунного корпуса 1, в котором закреплен цилиндрический сердечник 2 статора. Для уменьшения потерь на перемагничивание и вихревые токи его набирают из листов электротехнической стали. В пазах сердечника статора уложена трехфазная обмотка 3, выполняемая так же, как и обмотка статора асинхронных двигателей. Сердечник статора в совокупности с обмоткой статора называется якорем машины. В подшипниковых щитах, прикрепленных с торцевых сторон к корпусу, либо в стояках, закрепленных на фундаменте, расположены подшипники, несущие вал 4 вращающейся части машины – ротора или индуктора.
Синхронные генераторы гидроэлектростанций выполняют обычно с вертикальным расположением вала. На валу размещен цилиндрический сердечник 7 ротора, выполняемый из сплошной стали. В пазах сердечника ротора уложена обмотка возбуждения 8, питаемая постоянным током.
Для присоединения обмотки возбуждения к внешней электрической цепи на валу укрепляют два изолированных друг от друга и от вала контактных кольца 6, к которым пружинами прижимаются неподвижные щетки 5. Обмотка 8 служит для возбуждения основного магнитного поля машины.
Питание обмотки возбуждения осуществляется от генератора постоянного тока (возбудителя), вал которого соединен с валом синхронной машины, от полупроводникового преобразователя переменного тока в постоянный либо от других источников постоянного тока. Мощность для питания обмотки возбуждения составляет 1–3 % мощности машины.
На рисунке 57а показан разрез двухполюсной синхронной машины с неявно выраженными полюсами ротора. Такие машины изготовляют на частоты вращения 3000, 1500 и 1000 об/мин. Машины, предназначенные для работы с меньшими частотами вращения (750, 600, 500 об/мин и т. д.), имеют явно выраженные полюсы, число которых тем больше, чем меньше частота вращения. На рисунке 57б показано устройство ротора восьми‑полюсной машины с явно выраженными полюсами.