|
|
электрические машины. Глава 6-10. Общие вопросы теории бесколлекторных машин
Эта формула показывает, что при неизменной частоте вращения ротора форма кривой
Рис. 6.1. Упрощенная модель синхронного генератора
переменной ЭДС обмотки якоря определяется исключительно законом распределения магнитной индукции B , в зазоре. Если бы график магнитной индукции в зазора представлял собой синусоиду (B = Вmax sin α), то ЭДС генератора была бы синусоидальной. Однако получить синусоидальное распределение индукции в зазоре практически невозможно. Так, если воздушный зазор постоянен (рис. 6.2), то магнитная индукция B , в воздушном зазоре распределяется по трапецеидальному закону (кривая 7), а, следовательно, и график ЭДС генератора представляет собой трапецеидальную кривую. Если края полюсов скосим так, чтобы зазор на краях полюсных наконечников был равен max (как это показано на рис. 6.2), то график распределения магнитной индукции в зазоре приблизится к синусоиде (кривая 2), а следовательно, и график ЭДС, наведенной в обмотке генератора, приблизится к синусоиде.
Частота ЭДС синхронного генератора f1 (Гц) прямо пропорциональна частоте вращения ротора n1 (об/мин), которую принято называть синхронной частотой вращения:
f1 = pn1/60 (6.2)
Здесь р — число пар полюсов; в рассматриваемом генераторе два полюса, т. е. р = 1.
Для получения промышленной частоты ЭДС (50 Гц) ротор такого генератора необходимо вращать с частотой n1 = 3000 об/мин, тогда f1 = 1 3000/60 = 50 Гц.
Постоянные магниты на роторе применяются лишь в синхронных генераторах весьма малой мощности (см. § 23.1), в большинстве же синхронных генераторов для получения возбуждающего магнитного поля применяют обмотку возбуждения, располагаемую на роторе. Эта обмотка подключается к источнику постоянного тока через скользящие контакты, осуществляемые посредством двух контактных колец, располагаемых на валу и
Рис. 6.2. Графики распределения магнитной индукции в воздушном зазоре синхронного генератора
изолированных от вала и друг от друга, и двух неподвижных щеток (рис. 6.3).
Как уже отмечалось, привод - двигатель (ПД) приводит во вращение ротор синхронного
генератора с синхронной частотой n1 при этом магнитное поле ротора также вращается с частотой n1 и индуцирует в трехфазной обмотке статора переменные ЭДС ЕА, ЕВ, ЕС, которые, будучи одинаковыми по значению и сдвинутыми фазе друг относительно друг друга на  периода (120 эл. град), образуют трехфазную симметричную систему ЭДС.
С подключением нагрузки в фазах обмотки статора появляются токи IА, IB, IC. При этом
трехфазная обмотка статора создает вращающееся магнитное поле. Частота вращения этого поля равна частоте вращения ротора генератора (об/мин):
n1 = f160/p. (6.3)
Таким образом, в синхронном генераторе поле статора и ротор вращаются синхронно, отсюда и название — синхронные машины.
Рис. 6.3. Электромагнитная схема синхронного генератора
§ 6.2. Принцип действия асинхронного двигателя
Неподвижная часть асинхронного двигателя — статор — имеет такую же конструкцию, что и статор синхронного генератора (рис. 6.3). В расточке статора расположена вращающаяся часть двигателя — ротор, состоящий из вала, сердечника и обмотки (рис. 6.4). Обмотка ротора представляет собой короткозамкнутую конструкцию (см. § 10.2), состоящую из восьми
алюминиевых стержней, расположенных в продольных пазах сердечника ротора, замкнутых
с двух сторон по торцам ротори алюминиевыми кольцами (на рисунке эти кольца не показаны). Ротор и статор разделены воздушным зазором. При включении обмотки статора в сеть трехфазного тока возникает вращающееся магнитное поле статора, частота вращения которого n1 определяется выражением (6.3).
Вращающееся поле статора (полюсы N1 и S1) сцепляется как с обмоткой статора, так и с
Рис. 6.4. К принципу действия асинхронного двигателя
обмоткой ротора и наводит в них ЭДС. При этом ЭДС обмотки статора, являясь ЭДС самоиндукции действует встречно приложенному к обмотке напряжению и ограничивает значение тока в обмотке. Обмотка ротора замкнута, поэтому ЭДС ротора создает в стержнях обмотки ротора токи. Взаимодействие этих токов с полем статора создает на роторе электромагнитные силы Fэм, направление которых определяется по правилу «левой руки». Из рис. 6.4 видно, что силы Fэм стремятся повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Совокупность сил Fэм создает на роторе электромагнита момент М, приводящий его во вращение с частотой n2. Вращение ротора посредством вала передается исполнительному механизму.
Таким образом, электрическая энергия, поступающая из сети в обмотку статора, преобразуется в механическую энергию вращения ротора двигателя.
Направление вращения магнитного поля статора, а следовательно, и направление вращения ротора зависят от порядка следования фаз напряжения, подводимого к обмотке статора, вращения ротора n2, называемая асинхронной, всегда меныше частоты вращения поля n1, так как только в этом случае происходит наведение ЭДС в обмотке ротора асинхронного
двигателя.
Таким образом, статор синхронной машины не отличается от статора асинхронной машины, и выполняют они одинаковую функцию: при появлении в обмотке статора тока возникает вращающееся магнитное поле и в этой обмотке наводится ЭДС. Именно по этой причине изучение принципа выполнения и конструкции обмоток статора, а также изучение электромагнитных процессов, связанных с наведением в обмотке статора ЭДС и возникновением вращающегося магнитного поля, должно предшествовать изучению специфических вопросов теории асинхронных и синхронных машин.
|
|
|
Скачать 3.01 Mb.