Принцип действия трехфазного АД
При подключении обмотки статора к сети трехфазного U по ней пойдет I статора и ею создастся вращающееся магнитное поле статора. Это поле пересекает проводники обмотки ротора и в них индуктируется ЭДС. Так как проводники обмотки ротора замкнуты, по ним пойдет I ротора и создастся магнитное поле ротора. В результате взаимодействия магнитного поля ротора с вращающимся магнитным полем статора, создастся электромагнитная сила, действующая на каждый проводник обмотки ротора, создастся вращающий момент и ротор начнет вращаться.
Скольжение - относительная разность скоростей вращения магнитного поля статора n1 и скорости вращения ротора n2.
При неподвижном роторе скольжение максимально и = 1. По мере разгона ротора скольжение уменьшается.
Явления во вращающемся роторе.
1. Зависимость частоты тока и ЭДС в обмотке ротора от скольжения.
При неподвижном роторе частота тока и ЭДС в его обмотках максимальна и равна частоте тока в сети.
По мере разгона ротора, частота тока в его обмотках уменьшается.
f2 – частота тока в обмотке неподвижного ротора.
f2S – частота тока в обмотке вращающего ротора.
2. Зависимость индуктивного сопротивления обмотки ротора от скольжения.
Индуктивное сопротивление обмотки ротора в общем виде:
В это уравнение подставим значение частоты тока в обмотке вращающегося ротора:
Произведение: – индуктивное сопротивление обмотки неподвижного ротора.
С учетом этого индуктивное сопротивление вращающейся обмотки ротора будет:
При неподвижном роторе частота тока в его обмотке максимальная, поэтому максимально и ее индуктивное сопротивление.
По мере разгона ротора индуктивное сопротивление его обмотки уменьшается.
3. Зависимость коэффициента мощности от скольжения.
При неподвижном роторе частота тока в его обмотке максимальна, индуктивное и полное сопротивление обмотки ротора максимальны, а коэффициент мощности – минимален.
По мере разгона ротора частота тока в его обмотке уменьшается, индуктивное и полное сопротивление обмотки ротора уменьшаются, а коэффициент мощности – увеличивается.
4. Зависимость ЭДС обмотки ротора от скольжения.
ЭДС обмотки вращающегося ротора запишется:
Вместо поставим его значение и получим:
Произведение: - ЭДС обмотки неподвижного ротора.
Окончательно ЭДС обмотки вращающегося ротора будет:
При неподвижном роторе ЭДС его обмотки максимальна, а по мере разгона уменьшается.
2.Устройство 3х асинхронных эл с кз и фазным роторами. Недостатки с кз роторами и возможности устранения.
АД имеет две основные части – статор и ротор. Неподвижная часть дви-я назы-ся статор. С внутренней стороны статора сделаны пазы, куда укладывается 3х ф обмотка, питаемая 3х ф током. Вращ-я часть машины наз-я ротор, в пазах его тоже уложена обмотка. Статор и ротор собираются из отдельных штампованных листов электротех-ой стали толщиной 0,35-0,5 мм. Отдельные листы стали изоли-ся один от другого слоем лака. Возду-й зазор между статором и ротором делается как можно меньше (0,3-0,35 мм в машинах малой мощности и 1-1,5 мм в машинах большой мощности).В завис-и от констр-и ротора АД бывают с короткоз-ым и с фазным роторами. Наиб-ее распространение получили двиг-и с коротк-ым ротором, они просты по устр-тву и удобны в эксплуатации.3 ф обмотка статора помещается в пазы и состоит из ряда катушек, соед-ых между собой. Каждая катушка сделана из одного или нескольких витков, изоли-ых между собой и от стенок паза.Обмотка, состоящая из трех катушек, создает магнитное поле с двумя полюсами. За один период 3 х a тока магнитное поле сделает один оборот. При частоте 50 Гц это будет соответствовать 50 об/сек, или 3000 об/мин..Скор-ть вращ-я магнитного поля четырехполюсного статора в двое меньше скор-и вращ-я поля двухполюсного статора, т. е. 1500 об/мин (при 50 Гц). Магнитное поле шестиполюсного статора имеет втрое меньшую скорость, чем двухполюсного, т. е. 1000 об/мин (при 50 Гц). Число всех пазов на статоре равно утроенному произве-ю числа полюсов статора на число пазов, приход-ся на полюс и фазу.АД с короткозамкнутым ротором является самым распро-ым из электрических двигателей, прим-ых
в промышленности. Рассм-м его устройство. На неподвижной части двиг-я – статоре 1 – размещается трехфазная обмотка 2 (рис. 2), пит-ая трехфазным током. Начала трех фаз этой обмотки выво-ся на общий щиток, укрепленный снаружи на корпусе электродвигателя.АД с короткозамкнутым ротором Собранный сердечник статора укрепляют в чугунном корпусе 3 двигателя. Вращ-ся часть двигателя – ротор 4 – собирают также из отдельных листов стали. В пазы ротора закладывают медные стержни, которые с двух сторон припаивают к медным кольцам .Т о, все стержни оказ-ся замкнутыми с двух сторон накоротко. Если представить себе отдельно обмотку такого ротора, то она по внешнему виду будет напоминать «беличье колесо». На сегодняшний день до 100 кВт «беличье колесо» делается из алюм-я путем заливки его под давл-ем в пазы ротора.Щиты при помощи болтов крепятся к корпусу двиг-я. На один конец вала ротора насаживается шкив для передачи вращ-я рабочим машинам или станкам.
Устройство статора АДс фаз-м ротором и его обмотка не отличаются от устройства статора двигателя с корот-утым ротором. Различие между этими элект-лями заключается в устройстве ротора. Разрез АД с фазным ротором
1 — вал двигателя, 2 — ротор, 3 — обмотка ротора, 4 — статор, 5 — обмотка статора, 6 — корпус, 7 — подшипниковые крышки, 8 — вентилятор, 9 — контактные кольца
Фазный ротор имеет три фазные обмотки, соединенные между собой звездой (реже треугольником). Концы фазных обмоток ротора присоединяют к трем медным кольцам, укрепленным на валу ротора и изолированным как между собой, так и от стального сердечника ротора, вследствие чего этот двигатель получил также название двигателя с контактными кольцами. Три кольца
жестко насажены на вал ротора (через изоляционные прокладки). На кольца накладываются щетки, которые размещены в щеткодержателях, укрепленных на одной из подшипниковых крышек.
Щетки, скользящие по поверхности колец ротора, все время имеют с ними хороший электрический контакт и соединены, таким образом, с обмотками ротора. Щетки соединены с трехфазным реостатом. Недостатки:
1.Небольшой пусковой момент.
2.Значительный пусковой ток.
3.Принцип самовозбуждения генераторов постоянного тока. Условия самовозбуждения.
За счет остаточного магнитного потока сердечников главных полюсов во вращающейся обмотке якоря индуктируется остаточная ЭДС.
Т.к. обмотка возбуждения подключена параллельно к обмотке якоря, то за счет остаточного ЭДС по обмотке возбуждения пойдет ток возбуждения и создастся основной магнитный поток.
При условии сложения основного магнитного потока с остаточным потоком, результирующий поток увеличивается. Это приведет к увеличению ЭДС обмотки якоря, тока возбуждения и основного магнитного потока. Процесс взаимного увеличения основного магнитного потока, ЭДС обмотки якоря и тока возбуждения будет длиться до выхода генератора в номинальный режим.
Условия самовозбуждения.
1. Наличие остаточного магнитного потока.
2. Совпадение по направлениям основного магнитного потока с остаточным.
3. Самовозбуждение возможно только в режиме холостого хода.
Характеристики холостого хода и регулировочная у генератора с параллельным возбуждением такие же, как у генератора с независимым возбуждением.
4.Механические характеристики 3-х фазных АД с кз. Ротором. Методы и способы пуска 3-х фазных АД.
Механическая хар-ка с кз ротором.
– синхронная скорость (скорость вращения магн. поля статора)
- скорость вращения магнитного поля статора.
Методы пуска трехфазный асинхронных электродвигателей.
С кз. ротором:
а) пуск введения в цепь обмотки статора добавочных сопротивлений.
В момент пуска обмотка статора подключается к сети 3-х фазного переменного напряжения через добавочные сопротивления чем достигается уменьшение напряжения на обмотке статора. После разгона сопротивление выводится.
б) пуск методом переключения обмотки статора со звезды на треугольник.
Также применяются методы пуска с помощью 3-х фазных автотрансформаторов и с помощью дросселей.
5.ПУСК ТРЕХФАЗНЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
ПРЯМОЙ ПУСК
При рассм-ии возможных способов пуска в ход асинхронных двигателей необходимо учитывать следующие основные положения: 1) двиг-ль должен развивать при пуске достаточно большой пусковой
момент, который должен быть больше статического момента сопротивления на валу, чтобы ротор двигателя мог прийти во вращение и достичь номинальной скорости вращения; 2) величина пускового тока должна быть ограничена таким значением, чтобы не происходило повреждения двигателя и нарушения нормального режима работы сети; 3) схема пуска должна быть по возможности простой, а количество и. стоимость пусковых устройств—малыми.
При пуске АД на холостом ходу в активном сопротивлении его вторичной цепи выделяется тепловая энергия, равная кинетической энергии приводимых во вращение маховых масс, а при пуске под нагрузкой количество выделяемой энергии соответственно увеличивается. Выделение энергии в первичной цепи обычно несколько больше, чем во вторичной. При частых пусках, а также при весьма тяжелых условиях пуска, когда маховые массы приводимых в движение механизмов велики, возникает опасность перегрева обмоток двигателя. АД с к.з ротором проще по устройству и обслуживанию, а также дешевле и надежнее в работе, чем двигатели с фазным ротором.
Наиб простым способом пуска двиг-я с к.з ротором яв включение обмотки его статора непосредственно в есть, па номинальное напряжение обмотки статора. Такой пуск называется прямым.
При этом пусковой ток двигателя Iп=(4—7,0)Iн. Реакторный пуск осущ-тся согласно схеме. Сначала вкл-ся выкл-ль В1, и двигатель получает питание через трехфазный реактор (реактивную или индуктивную катушку) Р, сопротивление которого Хр ограничивает величину пускового тока. По достиж-и нор-ой скор-и вращ-я вкл-я вык-тель В2, который шунтирует реактор, в результате чего на двиг подается норм-ое напр-ие сети. Пус-ые реакторы строятся обычно с ферромагнитным сердечником и рассчитываются по нагреву только на крат-ную работу, что позволяет снизить их вес и стоимость. Для весьма мощных двиг-ей прим-ся также реакторы без ферромагнитного сердечника, с обмотками, укрепленными на бетонном каркасе. Вык-ль В1 выбирается на такую откл-ую мощ-ть, которая позволяет откл-ть двиг при глухом к.з за выкл-ем, а выкл-ль В2 может иметь низкую откл-ую мощность Автотранс-рный пуск. Пуск перек-ем «звезда—треугольник» может прим-я в случаях, когда выведены все шесть концов обмотки статора и двиг норм-о работает с соед-ем обм-и статора в треуг-к, например, когда двигатель на 380/220 в и с соединением обмоток Y/ работает от сети 220 в. Пуск двиг-ей с фаз-м ротором производится с помощью пуско-го реостата в цепи ротора. Прим-ся проволочные, с литыми чугунными элементами, а также жид-ые реостаты. По условиям нагрева реостаты рассчи-тся на кратковр-ую работу. Сопр-я метал-ких- реостатов для охла-ия обычно помещают в бак с трансф-ным маслом. Метал-ие реост-ы яв ступенчатыми, и перекл-ие с одной ступени на другую осущ-ся либо вручную с помощью рукоятки контроллера, сущ-ым элем-ом которого яв-ся вал с укрепленными на нем контактами, либо же автоматически (в автомат-ных установках) с помощью контакторов или контроллера с электрическим приводом.
6,Способы регулирования скорости 3х ф АД.Достоинств и недост.
Скор вращ ротора АД
Способы рег скор вращения АД можно подразделить на два класса: 1) рег скор вращ первичн магнитн поля что достиг либо регулир первич част f1, либо измен числа пар полюсов р двиг;
2) рег скольжения двиг при n/s В первом случае к. п. д. двиг ост высоким, а во втором случае к. п. д. сниж тем больше, чем больше s, так как при этом мощность скольжения
теряется во вторичной цепи двиг (мощность скольжения исп полезно только в каскадных установках).
Регулир скор изменением первичной частоты (частотное регулирование) треб применен источ пит с регулир част-й (синхронные генер с переменной скоростью вращения, ионные или полупроводниковые преобразователи частоты и др.). Поэтому данный способ рег-я исп главным образом в случаях, когда для целых групп двиг необх-о повышать (п > 3000 об/мин) скор вращ (например, ручной металлообра-щий инструмент, некоторые мех-ы деревообр-ей пром-ти и др.) или одновр-о и плавно их регулировать.С развитием полупровод-ых преобр-ей все более перспективным становится также индивид-ое частот регулир-е скор вращ-я двиг. Схему корзамк-го АД с частотным упр-м при помощи полупровод-ых преобраз-ей можно получить, если заменить явнополюсный ротор на ротор с обмоткой в виде беличьей клетки и питать эту схему от сети перемен-го тока через полупровод-ый выпр-ль. Управ-е инвертором при этом произво-ся особым преобраз-ем частоты вне зависимости от положения ротора двиг-я. Величина напряж-я регулир-ся с помощью выпрям-ля .Регулир-е скор-и изме-ем числа пар полюсов р используется обычно, для .двигателей с корзамк-ым ротором, так как при этом требуется изменять р только для обмотки статора. Изменять р можно двумя способами: 1) прим-ем на статоре нескольких обмоток, которые уложены в общих пазах и имеют разные числа пар полюсов р; 2) прим-ем обмотки специального типа, которая позволяет получить различные значения р путем изменения (переключения) схемы соед-ий обмотки.Предложено значит-ое кол-во различных схем обмоток с переключ-ем числа пар полюсов, однако широкое распрост-ие из них получили только некоторые. Прим-ие неск-их обм-ок невыгодно, так как при этом из-за ограни-ого места в пазах сечение пров-ов каждой из обмоток нужно уменьшать, что приводит к снижению мощ двиг.Исп-ие обмоток с перекл числа пар полюсов вызывает услож-е коммутационной аппаратуры, в особенности, если с помощью одной обмотки желают получить более двух скор-ей вращ-я. Несколько ухудшаются также энерг-ие показ-и двиг. Двиг с изм-ем числа пар полюсов называются многоскоростными. Импульсное регулирование скорости производится путем периодического включения двигателя в сеть и отключения его от сети или путем периодического шунтирования с помощью контактора К сопротивлений, включенных последовательно в цепь статора, или полупроводниковых вентилей. При этом двигатель беспрерывно находится в переходном режиме ускорения или замедления скорости вращения ротора и в зависимости от частоты и продолжительности импульсов работает с некоторой, приблизительно постоянной скоростью вращения
7.Многоскоростные 3х АД. Особенности констр двиг и мех хар-ки многоскор АД. АД с несколькими ступенями час-ы вращ-я, предназначены для привода механизмов, треб-их ступенчатого регулирования частоты вращения.Многоскор-ые элдвиг спец-ой кон-ии. Они имеют особую обмотку статора и норм-ый к.з ротор.Наиб простым способом получения двух разных чисел пар полюсов явл-я устройство на статоре АД двух независимых обмоток. Электротех-ой промышленностью выпускаются такие двигатели с синхронными скоростями вращения 1000/1500 об/мин. Сущ-ет, ряд схем переключения проводников обмотки статора, при которых одна и та же обмотка может создать различные числа полюсов. Катушки статора, включенные послед-но, образуют две пары полюсов .Те же катушки, включенные в две парал-ые цепи, образуют одну пару полюсов. Пром-сть выпускает многоскоростные однообмоточные электродвиг с послед-но-парал-ым переключением и с отношением скор-ей 1:2 с синхр-ми скор-и вращ-я 500/1000, 750/1500, 1500/3000 об/мин.при таком переключении от обмотки статора может быть выведено меньше проводов, а следовательно, и переключатель может быть проще.Три фазовые обмотки могут быть включены в трехфазную сеть звездой или треугольником. На рис. 2, а и б показано широко распространенное переключение, при котором электродвиг для получения меньшей скорости включается треугольником с последовательным соединением катушек, а для получения большей скорости — звездой с параллельным соединением катушек (так называемой двойной звездой).Наряду с двухскоростными электропром-сть выпускает также трехскоростные АД. В этом случае статор электродвиг имеет две отдельные обмотки, одна из которых обеспечивает две скорости путем описанного выше переключения. Вторая обмотка, включаемая обычно в звезду, обеспечивает третью скорость. При наличии на статоре электродвигателя двух независимых обмоток, каждая из которых допускает переключение полюсов, можно получить четырехскоростной электродвигатель. Числа полюсов подбирают при этом так, чтобы скорости вращения составили нужный ряд. Схема такого электродвигателя представлена на рис. 2, в.Следует заметить, что вращающееся магнитное поле будет наводить в трех фазах неработающей обмотки три э. д. с, одинаковые по величине и сдвинутые по фазе на 120°. Геометрическая сумма этих электродвижущих сил, как известно из электротехники, равна нулю. Однако, вследствие неточной синусоидальности фазовых э. д. с. тока сети, сумма этих э. д. с. может быть отличной от нуля. В этом случае в замкнутой неработающей обмотке возникает ток, нагревающий эту обмотку.В целях предотвращения этого явления схему переключения полюсов составляют таким образом, чтобы неработающая обмотка была разомкнута (рис.2, в). Вследствие небольшой величины указанного выше тока у некоторых электродвигателей, разрыва замкнутого контура неработающей обмотки иногда не делают. Двухскоростные двигатели имеют шесть, трехскоростные — девять и четырехскоростные — 12 выводов к переключателю полюсов.Следует заметить, что существуют схемы двухскоростных двигателей, которые при одной обмотке позволяют получить скорости вращения, отношение которых не равно 1:2. Такие электродвигатели обеспечивают синхронные скорости вращения 750/3000, 1000/1500, 1000/3000 об/мин. Путем использования специальных схем одной обмотки можно получить также три и четыре различных числа пар полюсов. Такие однообмоточные многоскоростные электродвигатели отличаются значительно меньшими габаритными размерами, чем двухобмоточные двигатели с теми же параметрами, что весьма важно для станкостроения.Кроме того, у однообмоточных электродвигателей несколько выше энергетические показатели и меньше трудоемкость изготовления. Недостатком однообмоточных многоскоростных электродвигателей является наличие большего числа проводов, вводимых к переключателю. Сложность переключателя определяется, однако, не столько числом выведенных наружу проводов, сколько числом одновременно осуществляемых переключений. В связи с этим были разработаны схемы, позволяющие при наличии одной обмотки получить три и четыре скорости при относительно простых переключателях.
8.Устройство синхронных генераторов с неявнополюсными и явнополюсными роторами. Принцип действия синхронного генератора.Состоит из статора и ротора.В пазы сердечника статора укладывается 3-х фазная обмотка статора, соединяем по схеме звезда с нулевым проводом.Различают 2 типа синхронных генераторов:1) 3-х фазный синхронный генератор с неявнополюсным ротором – турбо генераторы (скорость вращения роторов 3000 об/мин.).2) синхронные генераторы с явнополюсными роторами – гидро и дизель генераторы (скорость вращения ротора – дизель - 1500, 1000, 700, 600 об/мин., гидро – менее 60 об/мин.).Не явнополюсный ротор изготавливается из цельной балванки стали на специальном токарном станке. Сердечник с валом изготавливаются заодно. В сердечнике фрезеруются пазы, в которую укладывается обмотка возбуждения ротора. Не явнополюсный имеет одну пару полюсов. Явнополюсный ротор состоит из вала, на который устанавливается сердечник ротора, выполненный в виде полюсных наконечников.
9. Устройство Синхр. Генератора с неявнополюсным и явнополюсным ротором. Статор. Статор синх генер,как и других машин переменного тока, состоит из сердечника, набранного из листов электротехнич стали, в пазах которого укладывается обмотка перемен-го тока, и станины — чугунного или сварного из листовой стали кожуха.В выштампованные на внутренней поверх сердеч пазы уклад-ся обмотка статора. Изоляция обмотки выполняется особо тщательно, так как машине приходится работать обычно при высоких напряжениях. В кач-ве изоляции прим-ют миканит и миканитовую ленту. Ротор. Роторы синхронных машин по конструкции делятся на два типа:а) явнополюсные (т. е. с явно выраженными полюсами) и б) неявнополюсные (т. е. с неявно выраженными полюсами). Та или иная конструкция ротора диктуется соображениями мех-ой проч-ти. У современных генераторов, вращающихся от быстроходных двигателей (паровая турбина), окружная скорость ротора может достигать 100—160 м/сек (в некоторых случаях 170 м/сек). Поэтому быстроходные генер-ы имеют неяв-ный ротор. Скорость вращения быс-ных генераторов составляет 3000 об/мин и 1500 об/мин. К ободу ротора прик-ся полюсы, на которые надеваются катушки возб-я, сое-ые последовательно между собой. Концы обмотки возбуждения присоединяются к двум кольцам, укрепленным на валу ротора. На кольца накл-ся щетки, к которым присое-ся источник постоянного напряжения.Обычно пост-ый ток для возб-я ротора дает ген-р пос-го тока, сидящий на одном валу с ротором и наз-ый возб-ем. Мощность возбудителя равна 0,25—1% от ном-ой мощ-и синх-го ген-ра. Ном-ые напр-я возб-ей 60—350 В. Имеются также синх-е ген-ры с самовозбу-ем. Пост-ый ток для возб-я ротора получается с помощью селеновых выпр-ей, подкл-ых к обмотке статора ген-ра. В первый момент слабое поле ост-го магне-ма вращ-ся ротора инду-ет в обмотке ста-ра нез-ую перем-ую э. д. с. Селе-ые выпр-ли, подкл-ые к пере-му напр-ю, дают постоянный ток, который усиливает поле ротора, и напр-е ген-ра увел-ся. Неявн-ный ротор изг-ся из целой стальной по-ковки, подверг-ой сложной термической и мех-ой обр-ке. В осевом направлении по окружности ротора фрезеруют пазы, куда укладывается обмотка возбуждения. Обмотка в пазах закрепляется при помощи металлических (стальных или бронзовых) клиньев. Лобовые части обмотки закрепляются бандажными металлическими кольцами.При конструировании электрических машин и трансформаторов большое внимание конструкторы обращают на вентиляцию машин. Для синхронных генераторов применяется воздушное и водородное охлаждение.Воздушное охлаждение осуществляется при помощи вентиляторов, укрепленных на валу с обеих сторон ротора (для генераторов мощностью от 1,5 до 50 тыс. кВт) или расположенных под машиной в отверстии фундамента (для генераторов мощностью 100 тыс. кВт).
10.Способы пуска синхронного электродвигателя. Пуск двиг непоср-ым включением в сеть невозможен.В момент вкл ротор неподвижен.Так как разноименные полюса бу-т стрем-ся располо-ся друг против друга, воз-ет знакопеременный момент,действ-ий со стороны статора на ротор.Для пуска необх-о предва-но разогнать ротор до скор-ти,близкой к скорости вращ-я поля статора. Для пуска двиг-я исп-ют доп-ый двигатель для разгона ротора. Используют также асинхронный пуск синхронного двигателя. С этой целью ротор снабжен пус-ой обм-ой, подк-ой во время пуска к резистору (При разгоне двигатель работает как асинхронный. Когда ротор разгонится до скорости поля статора, обмотку подключают к источнику постоянного напряжения Выводы:1.Отличит-ая особ-сть синхр-ых машин – скор-ть вращ ротора равна скор вращ поля статора. 2. Исп-ся как генер-р, преобр-ий мех-ую энергию в элек-ую энергию трехфазного напряжения и, как двигатель, наоборот. 3.Внешняя хар-ка -сформатора. 4.Изм-ие тока наг-ки в ген-ре и момента на валу двиг-я приводит к изменению угла между противоположными полюсами статора и ротора.5. Ско-ть двиг-я не зав-ит от мом-та наг-зки и равна синх-ной ско-ти.
11. Торможение противовключением трехфазных АД.Торм-ем противовключением - такой режим, при котором дви-ль включён для работы в одном напр-ии,а ротор под действием момента мех-ма вынужден вращ-ся в противоположном напр-нии. Переход в режим противовключения возможен двумя методами:а) включением в цепь обмотки ротора двигателя с фазным ротором достаточно большого сопротивления;б)реверсированием двигателя.Для перехода в режим торм-я противовкл-ем по второму методу, необходимо среверсировать двигатель (т.е. поменять местами две любые фазы). При этом изменится направление вращения магнитного поля статора. Первый способ торможения противовключением возможен только для трёхфазных асинхронных двигателей с фазным ротором.
12. Электродинамическое торможение. Для перехода в режим электродинамического торможения, обмотка статора отключается от сети 3-х фазного переменного напряжения (размыкают контакты КМ 1.1) и подключается на запитку тока пониженного постоянного напряжения (замыкается контакт КТ1.1). По обмотке статора пойдет постоянный ток и двигателем создается тормозной момент.
13. Генераторное-рекуперативное торможение ДПТ. Электродинамическое торможение.Мех-е хар-ки двиг-ей в тормозных режимах. Электродинамическое торможение двигателей постоянного тока.Для перехода в режим электродинамического торможения необходимо якорь двигателя отключить от сети и замкнуть его на тормозное сопротивление.Обмотка возбуждения, при этом остается подключенной к сети.В момент перехода двигателя в режим торможения, якорь продолжает врашаться под действием момента механизма по инерции. В обмотке якоря индуктируется э.д.с. А так как обмотка якоря замкнута на тормозное сопротивление, то по ней пойдет ток: противоположный двигательному режиму направления (так как он теперь создается за счет противо э.д.с.). Ток якоря изменит свое направление
двигателей постоянного тока.Этот метод наиболее экономичен, так как обеспечивает не только торможение, но и возврат электрической энергии в сеть. Если сторонним устройством разогнать ДПТ с НВ до скорости выше скорости х.х,то он начинает работать генератором, включенным параллельно с сетью,отдавая ей электрическую энергию.Ток якоря при этом изменяет свой знак, т.к. и ДПТ переходит в тормозной режим с тормозным моментом =. В этом случае уравнение механической характеристики приобретает вид.Нетрудно видеть, что графически зависимость в данном случае является продолжением механической характеристики двигательного режима и изображается во 2 или 4 (при противоположном направлении вращения) квадрантах.Данный тормозной режим весьма экономичен, широко прим-ся в промышленности и на транспорте при некоторых способах регулирования скорости, например при регулировании скорости вращения изменением питающего напр-ия . Механические характеристики двигательного режима и режима генераторного (рекуперативного) торможения при < .Ограничения на применимость этого тормозного режима обуславливается тем, что он имеет место только на скоростях выше скорости идеального холостого хода, т.е. только при условии, что
14. Мех-ая хар-ка 3хф АД с фазным ротором. Мех-ие хар-ки двигателя при изменениях сопротивлений в цепи ротора и при изменении приложенного к двигателю напряжения. У двигателя с фазным ротором в цепь ротора можно ввести пусковые сопротивления, поэтому двигатель имеет искусственные и естественные характеристики. За счет сопротивления увеличивается активное сопротивление обмотки ротора, увеличивается cosj и пусковой момент. Одновременно пусковые сопротивления способствуют ограничению пускового тока.
15 Искусственные механические характер.При изменении напряженияПри изменении напряжения изменяется механическая характеристика АД — зависимость его вращающего момента М от скольжения s или частоты вращения С достаточной точностью можно считать, что вращающий момент двигателя пропорционален квадрату напряжения на его выводах. При снижении напряжения уменьшается вращающий момент и частота вращения ротора двигателя, так как увеличивается его скольжение. Снижение частоты вращения зависит также от закона изменения момента сопротивления Mc и от загрузки двигателя
16. Устройство и принцип действия однофазного трансформатора. Уравнение эдс обмотки трансформатора.Трансформатор – это электромагнитные статические преобразователи электроэнергии. Основное назначение трансформаторов преобразующий напряжение и переменный ток одной величины, в переменный ток и напряжение другой величины. Они применяются также для преобразования числа фаз и частоты.Принцип действия:При подключении первичной обмотки к источнику переменного напряжения по ней пойдет ток и создастся переменный магнитный поток. Большая часть этого потока замыкается по магнитопроводу и называется основным, а меньшая часть замыкается по воздуху и называется магнитным потоком рассеяния. Переменный магнитный поток пересекает витки первичной и вторичной обмоток и в них индуктируются: в первичной ЭДС самоиндукции, во вторичной ЭДС взаимоиндукции.
Принцип устройства однофазного двухобмоточного трансформатора. 1 первичная обмотка, 2 вторичная обмотка, 3 сердечник. U1 первичное напряжение, U2 вторичное напряжение, I1 первичный ток, I2 вторичный ток, Ф магнитный поток
17. Условия параллельной работы трансформаторов:1. Равенство коэффициента трансформации,2. Одинаковость групп соединений, 3.Равенство напряжений к.з.При не соответствии пунктов 1 и 2 в возникает уравнительный ток, в следствии нагрев транс-ра. Под параллельной работой этих устройств понимают их совместную работу на шины, к которым подключен потребитель. Питание по высокой стороне, трансформаторы могут получать от разных источников, однако, общность режима работы заключается в питании секций шин имеющих электрическую связь.
Первое и пожалуй, наиболее важное - это соответствие фазировки двух транс-ров. При несоблюдении этого условия, и включении их на одни шины произойдет междуфазное короткое замыкание. Фазировка высоковольтного оборудования выполняется довольно легко, по цепям вторичного напряжения, снимаемым с обмоток тран-ров напряжения.Вторым условием яв равенство первичных и вторичных напряжений. Тут все предельно понятно: нельзя включить трансформатор на напряжение, которое не соответствует его классу изоляции. коэффициентов трансформации разница между ними должна быть в диапазоне ±0,5%). Так как коэффициент трансформации это отношение вторичного напряжения к первичному, а они у нас равны, то и сам коэффициент одинаков.Третьим условием яв равенство напряжений короткого замыкания. Термин напряжение короткого замыкания характеризует потери в обмотках трансформатора. Чем выше Uкз, тем больше сопротивление обмотки. Соответственно, трансформатор, имеющий меньшее Uкз, будет “брать” на себя больше нагрузку и работать с постоянным перегрузом. Максимальное допустимое различие этих показателей - не более 10%.Четвертое условие – одинаковые группы соединения обмоток. Его невыполнение приведет к появлению уравнительных токов, так как фазы будут сдвинуты на определенный угол.Соотношение мощностей, параллельно подключаемых трансформаторов, должно различаться не более чем в три раза. В противном случае, менее мощный трансформатор будет работать с перегрузом. Соблюдение перечисленных выше основных условий позволит работать оборудованию в номинальном режиме, что повысит уровень надежности электроснабжения потребителя.
18.Схема замещения трансформатора. В электрических цепях обмотки трансформаторов связаны между собой магнитным полем. Это усложняет расчет цепи и анализ ее работы.Поэтому целесообразно заменить трансформатор его моделью, которая называется схемой замещения. Построение схемы замещения должно удовлетворять требованиям, предъявляемым к моделям, т. е. математическое описание режима схемы замещения должно совпадать с математическим описанием электрического состояния трансформатора.Схема замещения для приведенного трансформатора. Приведенный трансформатор математически описывается уравнениями электрического состояния, и уравнением токов.В соответствии с этими уравнениями построена схема замещения трансформатора . На схеме и соответственно — активное сопротивление и сопротивление рассеяния первичной обмотки; и — приведенные активное сопротивление и сопротивление рассеяния вторичной обмотки; и — активное и реактивное сопротивление ветви холостого хода. Мощность потерь в сопротивлении при токе эквивалентна потерям в магнитопроводе, т.е. – эквивалентное реактивное сопротивление. Падение напряжения на ветви холостого хода с комплексным сопротивлением при токе равно ЭДС и трансформатора.
Упрощенная схема замещения.
Параметры схемы замещения трансформатора экспериментально найти трудно. Если пренебречь током холостого хода из-за его малости, то получим так называемую упрощенную схему замещения (рис. 2.10), где и называются сопротивлениями короткого замыкания
и
19. Классификация ДПТ по способу возбуждения. Принцип действия ДПТ. Уравнение электрического равновесия двигателя.1) ДПТ с независимым возбуждением называется такая машина, у которой обмотка возбуждения подключена к постороннему источнику питания.2) ДПТ с параллельным возбуждением, называется такая машина, у которой обмотка возбуждения подключена параллельно обмотке якоря.3) ДПТ с последовательным возбуждением, называется такая машина, у которой обмотка возбуждения подключена последовательно с обмоткой якоря.4)МПТ со смешанным возбуждением, называется такая машина, которая имеет две обмотки возбуждения, одна из которых соединена последовательно, а другая параллельно с обмоткой якоря.Различают 2 типа ДПТ со смешенным возбуждением:
1. Компаундная;
2. Противокомпаундные.
Компаундной называется такая МПТ, у которой магнитные потоки от параллельной и последовательной обмоток возбуждения совпадают по направлениям. Или говорят, что обмотки возбуждения компаундной машины включены согласно Противокомпаундной называется такая МПТ, у которой магнитные потоки от параллельной и последовательной обмоток возбуждения направлены встречно.Принцип действия двигателя постоянного тока.При подключении обмотки возбуждения двигателя к источнику постоянного напряжения, по ней пойдет ток возбуждения и создастся основной магнитный поток.При подключении обмотки якоря к источнику питания по ней пойдет ток якоря и создастся магнитный поток якоря.В результате взаимодействия магнитного потока якоря с основным магнитным потоком создастся электромагнитная сила (сила Ампера), действующая на каждый проводник обмотки якоря, создастся вращающий момент и якорь начнет вращаться.Якорь начал вращаться и в его обмотке индуктируется э.д.с., которая для двигателя называется противоэ.д.с. Противоэ.д.с. потому, что она противоположна по полярности приложенному к двигателю напряжению.Уравнение электрического равновесия двигателя записывается и читается, что напряжение, приложенное к двигателю, больше чем противоэ.д.с. обмотки якоря на величину падения напряжения в обмотке якоря.
20. Пуск, реверс и регулирование скорости вращения цепи якоря ДПТ. Для пуска ДПТ необходимо подать напряжение на обмотку якоря и обмотку возбуждения. Однако, если не предпринять никаких мер пусковой ток достигает больших значений Iп=(10-20)Iном. Это может привести к следующим последствиям:1Сильное искрение по коллектору и дуговой огоно по коллектору, следовательно, возго-е.2Пусковой момент (Мп) прямопропорционален пусковому току (Iп), в резу-те пус-ой момент очень большой, что приведет к разру-ю частей машины. Двиг-ль много тянет,что приведет к перепаду напряжения в сети. Если включить посторонние электроприемники,то на них это будет плохо отражаться. Такой способ пуска прим-ся в машинах до 1кВт. Пусковой ток будет равен Iп=(3-5)Iном. Такие ДПТ обладают незначительной инерционностью. причины возникновения боль шого пускового тока:
следовательно , , n=0, следовательно Еа=0. Значит
Т.к. Rа уменьшается и напряжение увеличивается, то пусковой ток будет большим. 1Частота будет рости, следовательно Еа будет рости, а значит ток якоря будет уменьшаться.При анализе можно сделать следующие :1Уменьшить напряжение необходимым источником питания .1Практически можно раскрутить машину.2Уве-чить сопр-ие якоря или ввести в цепь доба-ное пус-ое сопр-ие Rп.Прим-ют пусковой реостат с Rп – это набор сопр-ний, соединенных между собой последовательно. Берут в зависимости от тока, чтобы пусковой ток был равен Iп=(2-2,5)Iном. Этот способ не экономичен. Первоначально нулевое положение, при этом сопротивление равно бесконечности (R=?).Положение 1. Сопро-ие равно максимуму (Rnmax). След-но . Пус-ой ток мал. При этом замыкается цепь обмотки возбуждения. След-но воз-ет ток возб-я (Iв), который наводит магнитное поле (Фо), следовательно возникает ЭДС якоря (Еа).Положение 2-3-4-5… След-но, час-та n увел-тся, ЭДС якоря увеличивается. Ток якоря равен: Если произойдет обрыв:Ток возбуждения станет равным нулю (Iв=0), следовательно магнитный поток исчезнет (Ф0»0). Ф0=Фост.
Резко возрастет.Скачок тока. Электромагнитный момент сильно возростет: Мэм=СмФо?Iа, следовательно Мэм - двигатель уходит в разнос (при увеличении момента, увеличивается частота). Уравновешивается нагрузкой.
Мст=0. Мэм=Мст, следовательно Мэм=Мст??. Для устранения необходимо подать большую нагрузку.
21. Механические хар-ки ДПТ с параллельным возбуждением
Механической характеристикой называется зависимость угловой скорости вращения якоря от момента на валу двигателя. w = f(М)Механические хар-ки имеют вид: На графике – 1 естественная (автоматическая) хар-ка, 2 и 3 искусственные механические хар-ки.Естественная хар-ка у двигателя одна, при данном напряжении.Искусственных сколь угодно, сколько введенных в цепь якоря сопротивлений.Чем больше сопротивлений в цепи обмотки якоря, тем больше угол наклона хар-ки к оси моментов, тем она мягче. Механические хар-ки ДПТ с последовательное возбуждение
При уменьшении нагрузки умен-ся Iя и уменьшается падение напряжения в обмотке якоря.Одновременно умень-ся ток возбуждения и уменьшается основной магнитный поток.При уменьшении нагрузки скорость вращения якоря увеличивается пропорционально квадрату тока якоря.При нагрузках меньших 25% от номинального наблюдается резкий рост скорости якоря, и говорят, что двигатель идет в разнос. Хар-ки мягкие, потому что основной магнитный поток зависит от тока нагрузки.При увеличении нагрузки увеличивается ток якоря, увеличивается падение напряжения в обмотке якоря, а скорость вращения якоря уменьшается.
Смешанное возбуждение ДПТ
Механические характеристики двиг-я складываются из мех-ких хар-ик создаваемых засчёт обмоток параллельного и последовательного возбуждения.
Уравнение механической характеристики имеет вид
|
Скачать 31.88 Kb.