Параллельная работа синхронных генераторов

• Название: Параллельная работа синхронных генераторов
• Дата: 17.05.2023
• Размер: 3.19 Mb.
• Имя файла: mashiny_2_chast_ (1).doc
• Тип: Документы; #1138650
• страница: 9 из 11

§ 9.10. Пуск асинхронных двигателей

Пусковой режим асинхронных двигателей характеризуется двумя величинами: кратностью пускового момента M_пуск/M_H и кратностью пускового тока I_пуск/I_H Кратность пускового тока должна быть наи­меньшей, кратность пускового момента — наибольшей. У совре­менных двигателей с короткозамкнутым ротором кратность пуско­вого момента составляет 0,7—1,5, а кратность пускового тока 4—7,5.

При пуске двигатель должен развивать вращающий момент, способный преодолеть противодействующий момент на его ва­лу.

Большое значение для условий пуска двигателей имеет крат­ность пускового тока. В начальный момент пуска двигателя отно­сительная скорость магнитного потока, пересекающего обмотку неподвижного ротора, имеет наибольшую величину, так как сколь­жение s=l. Наводимая в обмотке ротора э. д. с. Е_гбудет иметь величину, во много раз превышающую номинальное ее значение при работе двигателя (E_2S= E_2S). Соответственно и ток, создаваемый этой э. д. с. в роторе, будет превосходить в несколько раз рабочий ток ротора I₂. Для уравновешивания этого тока и создаваемой им м. д. с. в первичной цепи обмотки статора появится дополнительная слагающая тока. При этом пусковой ток в обмотке статора значи­тельно превысит номинальный ток.

Так как период пуска не превышает нескольких секунд, то для сохранности самого двигателя пусковые токи статора и ротора не­опасны: нагрев их обмоток не успеет достичь опасных пределов. Однако большой пусковой ток в первичной цепи может вызвать резкое падение напряжения в питающей сети, особенно если она небольшой мощности.

В большинстве случаев пуск асинхронных двигателей осуще­ствляется непосредственно включением их в сеть. Лишь в тех случаях, когда пуск двигателей сопровождается значительным паде­нием напряжения в сети, применяют специальные способы пуска двигателей.

Для двигателей с короткозамкнутым ротором и двигателей с контактными кольцами применяют различные схемы пуска.

С целью ограничения пускового тока пуск асинхронных дви­гателей с короткозамкнутым ротором иногда производят при по­ниженном напряжении. Понижение напряжения может осущест­вляться путем включения на период пуска последовательно с об­моткой статора двигателя пусковых сопротивлений при помощи автотрансформатора и переключением обмотки статора со звезды на треугольник.

Пуск двигателей с короткозамкнутым ротором с последователь­ным включением пусковых сопротивлений связан со значительными потерями мощности в сопротивлениях. При значительных мощнос­тях двигателей реостаты получаются громоздкими. Поэтому этот способ пуска двигателей получил ограниченное применение (лишь для пуска двигателей малой мощности).

При пуске двигателей с короткозамкнутым ротором посредством автотрансформатора (рис. 9.15) включается рубильник 1 при разом­кнутом рубильнике 2, и к двигателю вначале подается пониженное напряжение. По мере увеличения скорости двигателя напряжение постепенно доводят до номинальной величины, после чего замыкает­ся рубильник 2, и двигатель включается непосредственно в сеть, а рубильник 1 выключается.

Если автотрансформатор имеет коэффициент трансформации k_a, то первичные и вторичные напряжения и токи автотрансформатора будут равны:


В соответствии с коэффициентом трансформации k_a автотранс­форматора ток I₂', подводимый к двигателю, будет меньше тока при непосредственном включении двигателя в сеть в к_aраз, так

как напряжение U₂меньше напряжения U₁ в k_а раз. Отсюда можно написать, что




рис9.15 Схема автотрансформаторного

пуска асинхронного двигателя рис9.16 Схема пуска асинхронного двигателя

переключением обмотки статора со звезды на

треугольник.

При пуске посредством автотрансформатора ток, подводимый к двигателю из сети, уменьшается в раз, пусковой момент дви­гателя уменьшается в раз.

Пуск двигателя переключением обмотки статора со звезды на треугольник (рис. 9.16) возможен лишь в том случае, если обмотка статора двигателя при работе соединена в треугольник.

Как известно, фазные и линейные напряжения и токи при соеди­нения обмоток в звезду связаны между собой отношениями




а при соединении в треугольник — отношениями



Из отношения токов получим
Таким образом, при соединении обмоток в звезду линейный ток в три раза меньше линейного тока при их соединении в треугольник. Точно так же и пусковой вращающийся момент при соединении обмоток в звезду будет меньше пускового вращающегося момента при их соединении в треугольник в три раза.



Рис. 9.17. Пуск асинхронного двигателя с контактными кольцами

В тех случаях, когда необходимо сохранить при пуске большой пусковой вращающий момент, а также при большой частоте пусков и остановок двигателя применяют асинхронные двигатели с кон­тактными кольцами. Их пуск осуществляют при помощи пусково­го реостата, включенного последовательно с обмоткой ротора (рис. 9.17). Этим достигается увеличение активного сопротивления цепи ротора, что приводит, с одной стороны, к уменьшению пуско­вого тока до 1,5—2,5-кратной величины, а с другой стороны — к увеличению активной составляющей тока ротора , а сле­довательно, и к увеличению вращающего момента.

Процесс пуска асинхронного двигателя с контактными кольцами показан на диаграмме, приведенной на рис. 9.18. На диаграмме даны четыре кривые зависимости пускового момента от скольжения, которые соответствуют четырем фиксированным положениям пус­кового реостата.

В начальный момент пуска, когда пусковой реостат введен & цепь ротора двигателя полностью, начальный пусковой момент будет

Рис. 9.18. Диаграмма изменения вра­щающего момента в период пуска асинхронного двигателя с контакт­ными кольцами


равен M_{ПУСК.МАКС} По мере увеличения скорости двигателя пусковой момент будет изме­няться по кривой 4 до тех пор, пока не достигнет зна­чения М_{ПУСК.МИН.} При выклю­чении первой секции пус­кового реостата момент вновь возрастает до начальной ве­личины М_{ПУСК.МАКС} и по мере сильнейшего увеличения ско­рости вращения ротора бу­дет изменяться уже по кри­вой 3.

Когда будет выключена вторая секция пускового реостата, момент опять возрастает и станет изменяться по кривой 2. Наконец, при полностью выведенном из цепи ротора реостата, после нового его увеличения до максимальной величины, соответствующей режиму пуска, будет меняться по кривой 1 до тех пор, пока он не уравняется с моментом нагрузки. После этого величина скольжения и число оборотов установятся постоянными.

§ 9.11. Регулирование скорости вращения асинхронных двигателей и изменение направления вращения ротора

Из уравнения скорости вращения асинхронного двигателя


следует, что изменение скорости возможно путем изменения вели­чины скольжения, изменения частоты и числа пар полюсов. У асинхронных двигателей с контактными кольцами можно изменять скорость вращения реостатом в цепи ротора.

Частота промышленных сетей постоянна и равна 50 гц, поэтому для изменения частоты сети необходимо применять специальный преобразователь частоты.

Таким образом, этот способ регулировки применим только в автономных установках, например в гребных судовых установках где генератор связан с гребным двигателем непосредственно электрическим валом. В этом случае изменение частоты синхронного генератора производится регулировкой скорости первичного двигателя. Регулировка скорости двигателя-исполнителя частоты тока возможна только в ограниченных пределах. Надо иметь в виду, что при изменении частоты будет меняться также в общем случае напряжение на зажимах, поток, ток холостого хода, момент, мощность и т.д.

Регулировка скорости вращения при помощи регулировочного реостата у асинхронного двигателя с контактными кольцами осно­вана на увеличении активного сопротивления цепи ротора, что приводит к увеличению скольжения и, следовательно, уменьшению скорости вращения (рис. 9.18, кривые 2, 3 и 4).

Дополнительное активное сопротивление в цепи ротора вызы­вает уменьшение тока I₂ и соответственно уменьшение вращающе­го момента М. Скорость вращения двигателя начинает падать, а скольжение увеличивается. В то же время э.д.с. E_2S=Е'_2S

возрастает, что приводит к увеличению тока I₂' до его прежней ве­личины. Момент М уравнивается со статическим моментом М_CТ, уменьшение скорости прекращается, и двигатель начинает вра­щаться с постоянной скоростью, несколько меньшей, чем началь­ная. Основным недостатком этого способа регулирования скорости вращения асинхронного двигателя является уменьшение к. п. д. двигателя пропорционально уменьшению скорости. При незначи­тельных нагрузках, когда момент двигателя близок к моменту хо­лостого хода, пределы регулирования скорости вращения огра­ничены.

Этот способ также мало экономичен, так как связан со значи­тельным увеличением потерь в роторной цепи. Реостат должен быть рассчитан на полный рабочий ток и поэтому иметь значительные габариты и массу.

У двигателей с короткозамкнутым ротором наиболее распро­странен способ регулирования скорости изменением числа пар полюсов обмотки статора. При этом способе регулирования скорости вращения можно получить только ступенчатое изменение син­хронной скорости, например две ступени с отношением скорос­тей 2:1.

Промышленностью изготовляются двигатели двух- трех- и четырехскоростные.

Для получения различного числа пар полюсов у вращающегося магнитного поля каждая фазная обмотка двигателя подразделяется на две одинаковые части — полуобмотки. При различном соеди­нении полуобмоток между собой, параллельно или последователь­но, в них меняется направление токов, а значит и создаваемых ими магнитных полей.

На рис. 9.19 показаны схемы соединения полуобмоток одной фазы, при котором число полюсов вращающегося поля машины из­меняется в отношении 2:1. Как видно из схемы, при последовательном согласном соединении секций обмоток фаз число полюсов вдвое больше, чем при параллельном или последователь­ном встречном их соединении.






Рис. 9.19. Схема переключения обмотки статора на четыре и на два полюса

Соединительные проводники с передней стороны машины пока­заны сплошными линиями, а с задней стороны — штриховыми. По­токи в магнитной цепи также показаны штриховыми линиями. Та­ким образом, при последовательном согласном включении ка-

тушек скорость вращения магнитного поля = 1500об/мин, при параллельном включении катушек , об/мин. Чаще всего двухскоростные двигатели вы­полняются на 1500/750 об/мин.Выполняются двигатели также с двумя статорными обмотками. Такие двигатели позволяют по­лучить четыре скорости, например, 1500/1000/750/500 об/мин..

Недостатком этого способа регулирования числа оборотов является ступенчатость изменения скоростей.

Надо иметь в виду, что при постоянном моменте нагрузки на валу двигателя при переключении обмотки статора на меньшее число полюсов (параллельное соединение катушек) с увеличением скорости увеличивается и мощность двигателя, так как

Н едостатком этого способа регулирования числа оборотов является ступенчатость изменения скоростей.

Регулирование скорости двигателей переключением числа пар полюсов возможно лишь в двигателе с короткозамкнутым ротором, так как только у этого двигателя число полюсов ротора всегда со­ответствует числу полюсов статора.

Изменение направления вращения асинхронного двигателя (ре­версирование) производится переключением любых двух линейных питающих проводов, при помощи переключателя. При таком пере­ключении двух любых фаз изменится порядок чередования фаз, а следовательно, и направление вращения вращающегося магнитного поля. Ротор двигателя, следуя за вращающимся магнитным полем, также изменит направление своего вращения.
§ 9.12. Асинхронные двигатели специального назначения

С целью улучшения пусковых свойств короткозамкнутые роторы асинхронных двигателей иногда выполняются с двойной беличьей клеткой или глубоким пазом.

Ротор с двойной беличьей клеткой имеет две самостоятельные короткозамкнутые обмотки (беличьи клетки): внешнюю 1 — пусковую — с большим активным и малым индуктивным сопротивле­ниями и внутреннюю 2 — рабочую — с малым активным и большим индуктивным сопротивлениями (рис. 9.20, а). Индуктивное сопро­тивление рабочей обмотки особенно велико при пуске, когда час­тота тока в роторе близка к частоте сети.

Первая обмотка является пусковой, вторая — рабочей. В начале пуска, когда величина скольжения близка к единице, частота тока в роторе близка к частоте сети. Поэтому и индуктивное сопротив­ление рабочей обмотки будет особенно велико при малом активном сопротивлении. Ток в рабочей обмотке будет сдвинут по фазе отно­сительно наведенной в этой обмотке э. д. с. на угол, близкий к 90°, и поэтому создавать вращающего момента не будет.

В то же время в пусковой обмотке при ее малом индуктивном и большом активном сопротивлениях ток практически будет совпадать по фазе с наведенной в обмотке э. д. с. и создаст большой вращающий момент М (рис. 9.20, б). По мере увеличения скорости ротора час­тота тока в роторе уменьшается и индуктивные сопротивления обеих


Рис.9.20. ротор с двойной беличьей клеткой.
обмоток также будут уменьшаться. При номинальной скорости вращения ротора индуктивные сопротивления обмоток будут очень малы, и ток практически распределяется в обмотках

о братно про­порционально их активным соп­ротивлениям, т. е. почти весь ток будет проходить по рабочей об­мотке,
Рис.9.21. ротор с глубоким пазом

создающей момент М. На валу машины будет создаваться суммарный момент М. Недостатки двухклеточного двигателя заклю­чаются в несколько пониженном его вследствие повышенной индуктивности ротора.

Ротор с глубоким пазом (рис. 9.21) имеет обмотку, состоящую из высоких узких стержней. При пуске двигателя, когда частота тока в роторе имеет наибольшую величину, возникает явление вытеснения тока.

Магнитные силовые линии потока рассеяния Ф_S, стремясь зам­кнуться по наиболее короткому пути, создают в пазу неравномер­ное распределение магнитного потока. В нижней части паза плот­ность магнитного потока рассеяния значительно больше, чем в верхней его части.

Н аводимая этим магнитным потоком э.д.с. E_Sбудет в нижних частях проводника больше, а в верхнихменьше. В то же время основной магнитный поток Ф сцеплен с полным сечением проводника и наводит в нем одинаковую по всему сечению э. д. с. е. Так как величина тока в данном случае будет зависеть от разности ос­новной э. д. с. и э. д. с. рассеяния: то плотность тока в нижней части проводника будет меньше, чем в его верхней части, т. е. ток как бы вытесняется кверху. Вследствие этого уменьшается полезное сечение проводника и увеличивается его активное сопро­тивление, а, кроме того, в нижней части проводника уменьшается поток рассеяния и индуктивное сопротивление проводника. Отсюда, пусковой ток двигателя с глубоким пазом меньше, чем у обычного асинхронного двигателя, а пусковой момент больше.

По мере увеличения скорости вращения ротора распределение тока становится более равномерным, и активное сопротивление обмотки уменьшается. При номинальной скорости вращения час­тота тока в роторе мала, и двигатель практически работает как обычный асинхронный двигатель.

Таким образом, у асинхронного двигателя с глубоким пазом пусковые характеристики лучше, чем у двигателя нормального исполнения, однако коэффициент мощности cosφ и перегрузочная способность этого двигателя хуже. Это объясняется относительно большим индуктивным сопротивлением его ротора.

В табл. 9.3 даются пусковые характеристики асинхронных двигателей с двойной клеткой и глубоким пазом.



§ 9.13. Асинхронные двигатели единой серии А

Трехфазные асинхронные двигатели единой серии выпускаются защищенного исполнения с внутренней вентиляцией, тип А, и закрытого исполнения с наружной вентиляцией — внешним об­дувом, тип АО.

Стандартные значения мощностей трехфазных асинхронных дви­гателей единой серии типов А2 и АО2 в пределах от 0,6 до 100 квт имеют 18 ступеней; 0,6; 0,8; 1,1; 1,5; 2,2; 3,0; 4,0; 5,5; 7,5; 10,0; 13,0; 17,0; 22,0; 30,0; 40,0; 55,0; 75,0; 100,0 квт.

Электродвигатели единой серии типа А2 и АО2 характеризуются повышенной эксплуатационной надежностью в связи с примене­нием высокопрочных изоляционных материалов и лаков, а также существенным повышением их энергетических показателей (к. п. д. и cosφ) и снижением массы и габаритов.

Асинхронные двигатели единой серии выполняются в следующих модификациях: с короткозамкнутым ротором для привода механиз­мов, не требующих специальных пусковых устройств; повышен­ного скольжения с повышенным моментом, к. п. д. и cosφ много­скоростные, с фазным ротором — тип АК. Двигатели с повышенным скольжением типов АС и АОС могут применяться в повторно-кратковременном режиме. Многоскоростные двигатели имеют уста­новочные и общие размеры, одинаковые с соответствующими раз­мерами односкоростных двигателей на 1500 об/мин того же исполнения по защите от воздействия окружающей среды. Так, размеры многоскоростного асинхронного двигателя типа А72-8/6/4 такие же, как и двигатели А72-4.

Двигатели единой серии изготовляются на напряжение 220/380 и 500 в. Из стандарта исключены электродвигатели на напряжение 127 в, так как при этом напряжении получается перерасход металла в распределительных сетях. Выпускаются асинхронные трехфазные двигатели с короткозамкнутым ротором на напряжение 380 в с соединением обмоток статора в треугольник с тем, чтобы можно было осуществлять пуск этих двигателей переключением обмоток дви­гателей со звезды на треугольник.

Асинхронные двигатели трехфазного тока с короткозамкнутым ротором изготовляются с синхронной скоростью 3000, 1500, 1000, 750 и 600 об/мин, с фазным ротором — 1500, 1000, 750 об/мин.

В табл. 9.4 приведены буквенные обозначения основных типов асинхронных двигателей единой серии



Кроме асинхронных электродвигателей единой серии, промыш­ленностью выпускаются электродвигатели асинхронные взрыво-защищенные серии КОМ, К и МА, имеющие применение и на речном транспорте.

Электродвигатели серии КОМ изготовляются с кремнийорганической изоляцией и с внешним обдувом. Шкала мощностей этих двигателей включает 17 ступеней от 0,6 до 100 квт со скоростью вращения 3000, 1500, 1000, 750 об/мин.

Электродвигатели серии МА36 изготовляются со шкалой мощ­ностей 40, 55, 75, 100, 125, 160, 200, 250 квт и скоростью вращения 3000—750 об/мин. Электродвигатели типа МА140Ф — со шкалой мощностей 18, 21, 22,5, 28, 31, 38, 42, 52 квт и типа МА36Ф — со шкалой мощностей 55, 70 и 90 квт с фазным ротором и скоростью вращения 1000 и 750 об/мин.

В табл. 9.5 приведены формы исполнения асинхронных электро­двигателей по условиям защиты от воздействия окружающей среды.




§ 9.14. Поворотные автотрансформаторы и трансформаторы
Асинхронный двигатель с контактными кольцами может быть использован для плавного изменения в широких пределах напряжения. Обмотки статора и ротора трехфазного поворотного автотрансформатора (рис 9.22) соединены между собой электрически с помощью гибких соединительных проводников таким образом, чтобы ротор машины мог свободно поворачиваться в пределах от 0 до 180°.

При подключении поворотного автотрансформатора к сети об­мотка ротора создаст вращающееся магнитное поле, которое в обеих обмотках будут наводить э. д. с. E₁и Е₂. При совпадении осей обмоток электродвижущая сила обмотки ротора E₁ будет почти полностью уравновешивать напряжение U₁Электродвижущая сила E₂ совпадает по фазе с напряжением U₁и складывается с ним (рис. 9.23). На выходе машины действует U₂=E₂+U₁. При повороте




Рис. 9.22. Поворот­ный автотрансфор­матор


Рис.9.23. Векторная диаграмма напряжений

поворотного автотрансформатора.


ротора изменяется расположение осей обмоток статора и ротора и, следовательно, между векторами Е₂и U₁ образуется некоторый угол смещения а. Так как напряжение на выходе автотрансформа­тора U’₂ равно геометрической сумме E₂+U₁, то оно уменьшается. При повороте ротора на 180 эл. град, на выходе машины устанав­ливается минимальное напряжение U_2мин. Таким образом, напря­жение на выходе поворотного автотрансформатора может меняться

в пределах от U_2МАКС =U₁+E₂до U_2МИН=U₁— Е₂.

Поворотные автотрансформаторы применяются в лабораториях, в схемах автоматики, в распределительных сетях, для регулиро­вания рабочих режимов ртутных выпрямителей и т.д.

Поворотные трансформаторы или фазорегуляторы представляют собой трехфазную асинхронную машину с контактными кольцами. Ротор машины затормаживается посредством червячной передачи. В отличие от поворотного автотрансформатора обмотки статора и ротора между собой электрически не связаны. Фазорегулятор пред­назначен для изменения фазы вторичного напряжения относитель­но первичного напряжения. Величина вторичного напряжения при этом остается неизменной.

Изменение фазы вторичного напряжения осуществляется пово­ротом ротора относительно статора. Первичное напряжение под­водится к обмотке статора, вторичное напряжение U₂=U₁ сни­мается с зажимов роторной обмотки.

Поворотные трансформаторы широко применяются в измери­тельной технике и схемах автоматических устройств.
§ 9.15. Однофазный асинхронный двигатель

Однофазный асинхронный двигатель состоит из статора с уло­женной в eго пазы однофазной обмоткой и короткозамкнутого ро­тора (рис. 9.24) в виде беличьей клетки.

При питании обмотки статора однофазным переменным током возникает пульсирующее магнитное поле, которое может быть разложено на два вращающихся в пространстве с одинаковой скоростью, но в противоположные сторо­ны поля (рис 9.25)



Рис. 9.24. Схема одно­фазного асинхронного дви­гателя
Амплитуды этих полей равны половине амплитуды вращающегося пульсирующего поля


Результирующий момент, действующий на ротор, будет равен нулю, и ротор останется неподвижным.

Если ротор двигателя привести во вращение, то прямое поле, т. е. поле, имеющее одинаковое направление вращения с ротором, будет наводить в роторной обмотке ток частотой

Обратное поле, имеющее направление вращения обратное вращению ротора, будет наводить в его обмотке ток частотой







Р-ис. 9.25. Пульсирующее поле и вращающий момент однофазного асинхрон­ного двигателя



Отсюда токи, наведенные обратным полем в обмотке ротора, име­ют значительно большую частоту, чем токи, наведенные прямым полем. Так, при f₁=50 гц и s=0,05, частоты f_2I=2,5 гц, I_2II = =97,5 гц.



Рис. 9.26. Моменты вращения однофазного двигателя
Рис9.27. Пусковые схемы однофазных двигателей

а) с емкостью в цепи пусковой обмотки

б) с индуктивностью в цепи пусковой обмотки
Индуктивное сопротивление обмотки ротора при такой частоте будет во много раз больше ее активного сопротивления, токи почти чисто реактивными и на обратное поле они будут действовать размагничивающе. Вращающий момент практически весьма мал.

Величина результирующего момента на роторе двигателя вы­ражается суммой ординат M_Iи M_II(рис. 9.26). При малых зна­чениях скольжения s, т. е. при работе двигателя с номинальной нагрузкой, вращающий момент М создается в основном за счет момента M₁ . При s_I= s_II =1 моменты M_I = M_IIи результирующий момент равен нулю. Двигатель самостоятельно не может начать вращение.

Для пуска однофазных асинхронных двигателей применяют специальные схемы (рис. 9.27). Например, пуск двигателя осуще­ствляется созданием в нем на время пуска вращающегося магнит­ного поля. -Для этого в пазы статора закладываетcя дополнитель­ная пусковая обмотка, сдвинутая в пространстве относительно ра­бочей обмотки на 90 эл. град. Чтобы переменные токи в рабочей и дополнительной обмотках были сдвинуты по фазе на 90° и создавали вращающееся магнитное поле, последовательно с пусковой обмот­кой включаются активное или индуктивное сопротивления или емкость. Пуск такого двигателя осуществляется непосредственным включением в сеть.

При включении в пусковую обмотку активного или индуктив­ного сопротивлений (рис. 9.27, а) получить требуемый сдвиг фаз на 90 эл. град, нельзя и пусковой момент двигателя мал. При использовании емкости (рис. 9.27, б) это условие осуществляется, и двигатель развивает значительный начальный пусковой мо­мент.

Однофазные двигатели, работающие с постоянно включенным в их дополнительную обмотку конденсатором, называются конден­саторными двигателями. Если пусковая обмотка с конденсатором используется только в период пуска, то двигатель называется с конденсаторным пуском.

Конденсаторные, двигатели обладают рабочими характеристи­ками, немного уступающими рабочим характеристикам трехфазных двигателей. Однако их пусковой момент составляет всего 0,2 0,4 М_Н. Улучшить пусковые свойства двигателя можно при вклю­чении двух конденсаторов: пускового, отключаемого после того, как двигатель разовьет скорость 0,7—0,8 n_H, и рабочего, включен­ного постоянно последовательно в рабочую обмотку.

Коэффициент мощности конденсаторных двигателей ( ) сос­тавляет 0,78 0,93, к. п. д. =0,6—0,75.

§ 9.16. Асинхронные машины в системе синхронной связи

В схемах автоматического контроля и управления, а также ма­шинных телеграфов и указателей положения пера руля на судах имеют широкое применение однофазные и трехфазные асинхронные машины, называемые сельсинами. Система синхронной связи пред­ставляет собой электрическое соединение двух или нескольких элек­трических машин, датчиков и приемников, имеющих согласованное вращение или обеспечивающих поворот их роторов на одинаковый угол.

Сельсины могут быть трехфазными или однофазными. На рис. 9.28 показано соединение двух трехфазных сельсинов в систе­ме синхронной связи. Статорные обмотки машин подключены к питающей сети, а роторные — включены навстречу друг другу. При одинаковых пространственных положениях роторов машин вторич­ные э. д. с. E_2Iи E_2II, наводимые в обмотках ротора вращающи­мися магнитными полями, одинаковы по величине, противополож­ны по фазе и уравновешивают друг друга. Токи в цепи роторов отсутствуют, и ротор неподвижен. При повороте ротора сельсина датчика на некоторый угол в цепи роторов начинает действо­вать э. д. с. == E_2I—Е_2II, и возникает уравнительный ток I₂. Взаимодействуя с магнитным полем сельсина-приемника, ток I₂ создает вращающий момент, и ротор приемника поворачивает­ся на тот же угол, что и ротор сельсина-датчика.

Примером использования системы синхронной связи может слу­жить указатель положения пера руля (аксиометр). В румпельном помещении судна устанавливается сельсин-датчик, ротор которого механически связывается с баллером руля. В ходовой рубке судна размещается сельсин-приемник. При положении пера руля вдоль-нейтральной плоскости судна система находится в равновесии и. пространственное положе-

ние осей роторов одина­ково. При перекладке ру­ля на какой-либо угол ро­тор сельсина-датчика по­ворачивается на тот же заданный угол. Это вызы­вает рассогласование сис­темы синхронной связи. Возникающие моменты стремятся уничтожить воз­никшее рассогласование и ротор сельсина-приемника поворачивается на угол рассогласования. Ротор сельсина-приемника связан со стрелкой, которая на шкале угла поворота пера руля фиксирует, на какой угол произошло смещение пера руля от его нейт­рального положения. Та­ким образом судоводитель в любой момент может видеть, в каком положении находится руль.

Однофазные сельсины выполняются с однофазной обмоткой ста­тора и трехфазной обмоткой ротора (рис. 9.28, б). Трехфазные обмотки сельсина-датчика и сельсина-приемника соединяются между собой так же, как и в трехфазной системе. Принцип работы системы тот же, при этом поворот роторов возможен в обе стороны.

Конструктивно устройство сельсинов мало чем отличается от обычных асинхронных двигателей с контактными кольцами. Чаще всего обмотка статора располагается на явно выраженных полюсах благодаря чему достигается наибольший вращающий мо­мент.



Широкое распространение имеют бесконтактные сельсины, у которых отсутствует скользящий электрический контакт (контакт­ные кольца и щетки). Ротор бесконтактного сельсина не имеет об­мотки и представляет собой цилиндр, разделенный по продольной оси на две части, Образующие два магнитных полюса. Полюсы отделены друг от друга немагнитным материалом.

Обе обмотки бесконтактного сельсина: первичная — однофазная обмотка возбуждения и вторичная — трехфазная расположены неподвижно на статоре. Трехфазная обмотка закладывается в пазы внутренней расточки и состоит из двух последовательно соединен­ных катушек.

Магнитный поток Ф, создаваемый обмоткой возбуждения 2 (рис. 9.29), проходит по внешнему магнитопроводу 1, через воздушный зазор , полюс ротора 1П, воздушный зазор в статор 3и воздушный зазор . полюс ротора 2П и воздушный зазор и возвра­щается во внешний магнитопровод. Получается замкну­тая магнитная цепь.

В контактном сельсине изменение положения вторич­ной обмотки относительно первичной достигалось по­воротом ротора, на котором расположена вторичная об­мотка. В бесконтактном сель­сине обмотки неподвижны, а первичный магнитный поток поворачивается по отношению к фазным обмоткам статора на угол, определяемый углом поворота ротора. Величины э.д.с, наводимых в фазных об­мотках сельсина, зависят от углового положения ротора. Электри­ческая схема синхронной связи с бесконтактными сельсинами ана­логична схемам синхронной связи с контактными сельсинами.

Основное преимущество бесконтактных сельсинов — отсутствие скользящих электрических контактов. Недостатками являются: наличие четырех воздушных зазоров; более тяжелый ротор, что вызывает больший износ подшипников; больший момент инерции ротора, увеличивающий динамические ошибки сельсина.