Мдк. МДК лр7. Исследование конструкции асинхронной (синхронной) машины
 Скачать 0.76 Mb.
|
|
Лабораторная работа 7 Тема: Исследование конструкции асинхронной (синхронной) машины. Синхронный двигатель — агрегат с индивидуальной конструкцией ротора и индуктором с постоянными магнитами. Отличается улучшенными характеристиками мощности, момента и инерции. Имеет ряд особенностей конструкции и принципе действия. Устройство Конструктивно состоит из двух элементов: ротора (вращается) и статора (фиксированный механизм). Роторный узел находится во внутренней части статора, но бывают конструкции, когда ротор расположен поверх статора. В состав ротора входят постоянные магниты, отличающиеся повышенной коэрцитивной силой. Конструктивно СД делятся на два типа по полюсам: Неявно выраженные. Отличаются одинаковой индуктивностью по поперечной и продольной оси. Явно выраженные. Поперечная и продольная индуктивность имеют разные параметры.  Конструктивно роторы бывают разными устройством и по конструкции. В частности, магниты бывают: Наружной установки. Встроенные. С  татор условно состоит из двух компонентов: Кожух. Сердечник с проводами. Обмотка статорного механизма бывает двух видов: Распределенная. Ее отличие состоит в количестве пазов на полюс и фазу. Оно составляет от двух и более. Сосредоточенная. В ней количество пазов на полюс и фазу всего одно, а сами пазы распределяются равномерно по поверхности статорной части. Пара катушек, формирующих обмотку, могут соединяться в параллель или последовательно. Минус подобных обмоток состоит в невозможности влияния на линию ЭДС. Форма электродвижущей силы электрического синхронного мотора бывает в виде: Трапеции. Характерна для устройств с явно выраженным полюсом. Синусоиды. Формируется за счет скоса наконечников на полюсах. Если говорить в целом, синхронный мотор состоит из следующих элементов: узел с подшипниками; сердечник; втулка; магниты; якорь с обмоткой; втулка; «тарелка» из стали.  Принцип работы Сначала к обмоткам возбуждения подводится постоянный ток. Он создает магнитное поле в роторной части. Статор устройства содержит обмотку для создания магнитного поля. Как только на статорную обмотку подается ток переменной величины, по закону Ампера создается крутящий момент, и ротор начинает вращаться с частотой, равной частоте тока в статорном узле. При этом оба параметра идентичны, поэтому и двигатель носит название синхронный. Р  оторная ЭДС формируется, благодаря независимому источнику питания, что позволяет менять обороты и не привязываться к мощности подключенных потребителей. С учетом особенностей работы синхронный электродвигатель не может запуститься самостоятельно при подключении к трехфазному источнику тока. Конструктивная схема машины. Синхронные машины выполняют с неподвижным или вращающимся якорем. Машины большой мощности для удобства отвода электрической энергии со статора или подвода ее выполняют с неподвижным якорем (рис. 1.2, а) Поскольку мощность возбуждения невелика по сравнению с мощностью, снимаемой с якоря (0,3–3%), подвод постоянного тока к обмотке возбуждения с помощью двух колец не вызывает особых затруднений. Синхронные машины небольшой мощности выполняют как с неподвижным, так и с вращающимся якорем. Р  ис. 1.2 – Конструктивная схема синхронной машины с неподвижным и вращающимся якорем: 1 – якорь, 2 – обмотка якоря, 3 – полюсы индуктора, 4 – обмотка возбуждения, 5 – кольца и щетки Синхронную, машину с вращающимся якорем и неподвижным индуктором (рис. 1.2, б )называют обращенной Асинхронный двигатель (АД) Асинхронный (индукционный) электродвигатель, имеющий разную частоту вращения магнитного поля в статоре и скорости ротора. В зависимости от типа и настройки может работать в двигательном или генераторном режиме, режиме ХХ или электромагнитного тормоза. Конструктивные особенности К  онструктивно асинхронные механизмы трудно отличить от синхронных. Они также состоят из двух основных узлов: статора и ротора. При этом роторный узел может быть фазным или короткозамкнутым. Но небольшие конструктивные отличия все-таки имеются. Рассмотрим, из чего состоит асинхронный двигатель: сердечник; вентилятор с корпусом; подшипник; коробка с клеммами; тройная обмотка; контактные кольца.  С учетом сказанного одним из главных отличий является отсутствие обмоток на якоре (исключением являются фазные АД). Вместо обмотки в роторе находятся стержни, закороченные между собой. Принцип действия В асинхронном двигателе магнитное поле создается, благодаря току в статорной обмотке, находящейся на специальных пазах. На роторе, как отмечалось выше, обмоток нет, а вместо них накоротко объединенные стержни. Такая особенность характерна для короткозамкнутого роторного механизма. В  о втором типе ротора (фазном) на роторе предусмотрены обмотки, ток и сопротивление которых могут регулироваться реостатным узлом. Простыми словами, принцип действия можно разложить на несколько составляющих: При подаче напряжения в статоре создается магнитное поле. В роторе появляется ток, взаимодействующий с ЭДС статора. Роторный механизм вращается в том же направлении, но с отставанием (скольжением) размером от 1 до 8 процентов. Рассмотрим принцип работы асинхронного двигателя трехфазного тока. На полюсах стального сердечника статора кольцевой формы размещены три обмотки, смещенные последовательно на угол в 120°.  Внутри статора располагается ротор с обмоткой. Подключим катушки статора к источнику трехфазного электрического тока и проследим процессы изменения тока I в катушках и создаваемого ими магнитного потока в зависимости от времени t, В положении а ток в I фазе равен нулю, во II фазе он имеет отрицательное значение, а в III — положительное. Воспользовавшись правилом правой руки для определения направления, создаваемого током магнитного потока, можно установить, что внутренний конец сердечника второй катушки 2 будет северным полюсом, а внутренний конец сердечника третьей катушки 3 окажется южным полюсом. Суммарный магнитный поток внутри электродвигателя направлен от северного полюса катушки 2 к южному полюсу катушки 3. Дальнейшее изменение тока в фазах постепенно меняет величину магнитного потока катушек. В положении б ток во II фазе равен нулю. В III фазе ток изменил направление на отрицательное, и этот полюс 3 стал северным. Первый полюс 1, по катушке которого течет ток в положительном направлении, становится южным. Суммарный магнитный поток теперь направлен от третьего полюса к первому, т. е. повернулся на 120°, как это легко видеть из сравнения положений а и б.  В положении в за счет дальнейшего изменения тока в катушках первый полюс становится северным, второй южным, в катушке третьего полюса ток отсутствует. Суммарный магнитный поток двигателя повернулся еще на угол 120°. И наконец, в положении г токи в катушках по величине и направлению становятся такими же, как и в положении а. Магнитный поток еще повернулся на 120°. Таким образом, за один период изменения переменного тока магнитный поток сделал полный оборот. Почти на один оборот (с учетом скольжения) повернется и ротор двигателя, увлекаемый магнитным потоком. Три полюсных обмотки асинхронного двигателя трехфазного тока создают двухполюсное магнитное поле (поле имеет один северный и один южный полюсы). В этом случае частота вращения магнитного поля равна частоте тока. Если статор трехфазного двигателя оборудовать шестью полюсными обмотками, то они создадут два магнитных потока, т. е. четырёхполюснике магнитное поле. При применении девяти полюсных обмоток образуются три магнитных потока и, следовательно, шести полюсное магнитное поле и т. д. Известно, что частота вращения магнитного потока в электродвигателе переменного тока зависит как от частоты тока f, так и от числа пар полюсов р и составляет n=f/p. |