1. Определение линейных электрических цепей
 Скачать 0.93 Mb.
|
|
29. Классификация электрических машин по роду тока, принципу действия и типу возбуждения.  30. Электрические асинхронные машины. Основные конструктивные элементы. Асинхронными машинами называются вращающиеся электрические машины переменного тока, предназначенные для преобразования электрической энергии в энергию вращательного движения или наоборот (двигатель или генератор). Асинхронная машина имеет статор и ротор, разделённые воздушным зазором. Её активными частями являются обмотки и магнитопровод (сердечник); все остальные части — конструктивные, обеспечивающие необходимую прочность, жёсткость, охлаждение, возможность вращения и т. п. Обмотка статора представляет собой трёхфазную (в общем случае — многофазную) обмотку, проводники которой равномерно распределены по окружности статора и пофазно уложены в пазах с угловым расстоянием 120 °. Фазы обмотки статора соединяют по стандартным схемам «треугольник» или «звезда» и подключают к сети трёхфазного тока. По конструкции ротора асинхронные машины подразделяют на два основных типа: с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором. Оба типа имеют одинаковую конструкцию статора и отличаются лишь исполнением обмотки ротора. Короткозамкнутая обмотка ротора состоит из ряда стержней 1 (рис. 2), которые укладываются в пазы железа сердечника ротора, и колец 2, которые с двух сторон замыкают стержни, образуя при этом проводниковую клетку.   Фазный ротор имеет трёхфазную (в общем случае — многофазную) обмотку, обычно соединённую по схеме «звезда» и выведенную на контактные кольца, вращающиеся вместе с валом машины. С помощью графитовых или металлографитовых щёток, скользящих по этим кольцам, в цепь обмотки ротора подключают внешнюю электрическую цепь, которая позволяет регулировать скорость ротора. 31. Вращающееся магнитное поле статора трехфазной машины переменного тока. Магнитное поле, ось которого вращается в пространстве с постоянной угловой частотой, называется вращающимся магнитным полем. Если при этом величина индукции в любой точке оси магнитного поля остается постоянной, то такое поле называется круговым вращающимся магнитным полем. Это связано с тем, что его можно изобразить вращающимся в пространстве вектором постоянной длины, конец которого при вращении описывает окружность. При подаче к обмотке статора напряжения, в каждой фазе создаётся магнитный поток, который изменяется с частотой подаваемого напряжения. Эти магнитные потоки сдвинуты относительно друг друга на 120°, как во времени, так и в пространстве. Результирующий магнитный поток оказывается при этом вращающимся. Результирующий магнитный поток статора вращается и тем самым создаёт в проводниках ротора ЭДС. Так как обмотка ротора, имеет замкнутую электрическую цепь, в ней возникает ток, который в свою очередь взаимодействуя с магнитным потоком статора, создаёт пусковой момент двигателя, стремящийся повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Когда он достигает значения, тормозного момента ротора, а затем превышает его, ротор начинает вращаться. 32. Вращающий момент асинхронного двигателя (АД). Вращающий момент асинхронного двигателя создается при взаимодействии вращающегося магнитного поля статора с токами в проводниках обмотки ротора. Поэтому вращающий момент зависит как от магнитного потока статора Фт, так и от силы тока в обмотке ротора I2. Однако в создании вращающего момента участвует только активная мощность, потребляемая машиной из сети. Вследствие этого вращающий момент зависит не от силы тока в обмотке ротора I2, а только от его активной составляющей, т. е. I2 cos ψ2, где ψ2 — фазный угол между э. д. с. и током в обмотке ротора. Таким образом, вращающий момент асинхронного двигателя определяется следующим выражением:  где С — конструктивная постоянная машины, зависящая от числа ее полюсов и фаз, числа витков обмотки статора, конструктивного выполнения обмотки и принятой системы единиц. При условии постоянства приложенного напряжения магнитный поток остается также почти постоянным при любом изменении нагрузки двигателя. Таким образом, в выражении вращающего момента величины С и Фт постоянны и вращающий момент пропорционален только активной составляющей тока в обмотке ротора, т. е.    33. Механическая характеристика АД.  Определение. Механической характеристикой двигателя называется зависимость частоты вращения ротора от момента нагрузки на валу М, т. е. п (М). От ее характера зависит пригодность асинхронного двигателя для привода различных рабочих механизмов. Эту характеристику (рис. 2.15) можно получить, используя зависимость M=f(S) и пересчитав частоту вращения ротора при разных значениях скольжения. Так как S=(n0−n)/n0, отсюда n=n0(1−S). Напомним, что n0=(60f)/p – частота вращения магнитного поля. Участок 1-3 соответствует устойчивой работе, участок 3-4 – неустойчивой работе. Точка 1 соответствует идеальному холостому ходу двигателя, когда n=n0. Точка 2 соответствует номинальному режиму работы двигателя. Точка 3 соответствует критическому моменту Mкр и критической частоте вращения nкр. Точка 4 соответствует пусковому моменту двигателя Mпуск. Механическую характеристику можно рассчитать и построить по паспортным данным.  Точка 1: n0=(60f)/p, где: p – число пар полюсов машины; f – частота сети. Точка 2 с координатами nн и Mн. Номинальная частота вращения nн задается в паспорте. Номинальный момент рассчитывается по формуле:  здесь: Pн – номинальная мощность (мощность на валу). Точка 3 с координатами Mкрnкр. Критический момент рассчитывается по формуле Mкр=Mнλ. Перегрузочная способность λ задается в паспорте двигателя nкр=n0(1−Sкр),  , Sн=(n0−nн)/n0 – номинальное скольжение.Точка 4 имеет координаты n=0 и M=Mпуск. Пусковой момент вычисляют по формуле Mпуск=Mнλпуск, где: λпуск – кратность пускового момента задается в паспорте. 34. Пуск АД При пуске ротор двигателя, преодолевая момент нагрузки и момент инерции, разгоняется от частоты вращения п = 0 до п . Скольжение при этом меняется от sп = 1 до s. При пуске должны выполняться два основных требования: вращающий момент должен бить больше момента сопротивления (Мвр>Мс) и пусковой ток Iп должен быть по возможности небольшим. 1 ПРЯМОЙ ПУСК. Пуск двигателя непосредственным включением на напряжение сети обмотки статора называется прямым пуском. При включении рубильника в первый момент скольжение s = l, а приведенный ток в роторе и равный ему ток статора  , (3.37)максимальны (см.п.3.19 при s=1). По мере разгона ротора скольжение уменьшается и поэтому в конце пуска ток значительно меньше, чем в первый момент.  Прямой запуск двигателя обладает преимуществами: Дешевизна; Простота; Минимальный нагрев обмоток при запуске. Недостатки метода: Величина Мпуск составляет до 300% от Мном; Пусковой ток составляет до 800% от номинального (смотрите графики снизу). 2. ПОНИЖЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ПРИ ПУСКЕ; Применяется для двигателей средней и большой мощности при ограниченной мощности сети. На обмотку статора подается пониженное напряжение. Напряжение можно регулировать с помощью включения добавочных сопротивлений в цепь статора, автотрансформатора, полупроводникового регулятора напряжения. Также, если при нормальной работе двигателя соединены «треугольником», то при пуске они первоначально соединяются «звездой». При этом пусковые токи уменьшаются в три раза. 3. ВКЛЮЧЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ В ЦЕПЬ РОТОРА В ДВИГАТЕЛЯХ С ФАЗОВЫМ РОТОРОМ. Пуск двигателя с фазным ротором осуществляется путем включения пускового реостата в цепь ротора. Недостатком данного способа является его относительная сложность и необходимость применения более дорогих двигателей с фазным ротором. В связи с этим двигатели с фазным ротором применяют только при тяжелых условиях пуска, когда необходимо развивать максимально возможный пусковой момент. 35. Уравнение движения электропривода. При работе электропривода вращающий момент электродвигателя должен уравновешивать статический момент сопротивления рабочей машины, а также динамиче-ский момент, обусловленный инерцией движущихся масс. Уравнение моментов электропривода можно записать в виде:  где М - вращающий момент электродвигателя; Мс - статический момент сопротивления; Мдин - динамический момент. Динамический или инерционный момент, как известно из механики, равен:  где j - момент инерции движущихся масс, приведенный к валу двигателя, кг/м2; w - угловая частота вращения вала двигателя, с-1. Если n = const, то Мдин = 0, тогда М = Мс. |