электрические машины. Глава 6-10. Общие вопросы теории бесколлекторных машин
 Скачать 3.01 Mb.
|
|
2 Раздел ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ БЕСКОЛЛЕКТОРНЫХ МАШИН  Принцип действия бесколлекторных машин переменного тока Принцип выполнения обмоток статора Основные типы обмоток статора Магнитодвижущая сила обмоток статораЭлектрические машины переменного тока составляют основу современной электроэнергетики, как в сфере производства, так и в сфере потребления электрической энергии. За небольшим исключением все эти машины являются бесколлекторными. Существует два вида бесколлекторных машин переменного тока: асинхронные и синхронные машины. Отличаясь рабочими свойствами, эти машины имеют конструктивное сходство, и в основе их теории лежат некоторые общие вопросы, касающиеся процессов и явлений, связанных с рабочей обмоткой — обмоткой статора. Поэтому, прежде чем перейти к подробному изучению асинхронных и синхронных машин, целесообразно рассмотреть общие вопросы теории этих машин. Как асинхронные, так и синхронные машины обладают свойством обратимости (см. § В.2), т. е. каждая из них может работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Однако первоначальное знакомство с этими машинами полезно начать с рассмотрения принципа действия синхронного генератора и принципа действия асинхронного двигателя. Это даст возможность получить необходимое на данном этапе изучения представление об устройстве этих машин и происходящих в них электромагнитных процессах. Данный раздел посвящен изучению принципа действия бесколлекторных машин переменного тока в основных их режимах, устройства обмоток статоров этих машин и процесса наведения ЭДС и МДС в них. ГЛАВА 6 • Принцип действия бесколлекторных машин переменного тока § 6.1. Принцип действия синхронного генератора Для изучения принципа действия синхронного генератора воспользуемся упрощенной моделью синхронной машины (рис. 6.1). Неподвижная часть машины, называемая статором,представляет собой полый шихтованный цилиндр 1(сердечник статора) с двумя продольными пазами на внутренней поверхности. В этих пазах расположены стороны витка 2, являющегося обмоткой статора. Во внутренней полости сердечника статора расположена вращающаяся часть машины — ротор, представляющий собой постоянный магнит 4 с полюсами N и S, закрепленный на валу 3. Вал ротора посредством ременной передачи механически связан с приводным двигателем (на рисунке не показан). В реальном синхронном генераторе в качестве приводного двигателя может быть использован двигатель внутреннего сгорания либо турбина. Под действием вращающего момента приводного двигателя ротор генератора вращается с частотой n1против часовой стрелки. При этом в обмотке статора в соответствии с явлением электромагнитной индукции наводится ЭДС, направление которой показано на рисунке стрелками. Так как обмотка статора замкнута на нагрузку Z, то в цепи этой обмотки появится ток i. В процессе вращения ротора магнитное поле постоянного магнита также вращается с частотой n1, а поэтому каждый из проводников обмотки статора попеременно оказывается то в зоне северного (N) магнитного полюса, то в зоне южного (S) магнитного полюса. При этом каждая смена полюсов сопровождается изменением направления ЭДС в обмотке статора. Таким образом, в обмотке статора синхронного генератора наводится переменная ЭДС, а поэтому ток i в этой обмотке и в нагрузке Z также переменный. Мгновенное значение ЭДС обмотки статора в рассматриваемом синхронном генераторе (В) е = B  2 l = B 2 l π D1 n1 / 60  (6.1)где B — магнитная индукция в воздушном зазоре между сердечником статора и полюсами ротора, Тл; l — активная длина одной пазовой стороны обмотки статора, м; =πD1n1 /60 — скорость движения полюсов ротора относительно статора, м/с; D1— внутренний диаметр сердечника статора, м. |