В. А. Тюков электромеханические системы утверждено Редакционно

• Название: В. А. Тюков электромеханические системы утверждено Редакционно
• Дата: 01.02.2020
• Размер: 5.98 Mb.
• Имя файла: tyukov-va-elektromehanicheskie-sistemy_aa8d4e36202.doc
• Тип: Учебное пособие; #106696
• страница: 9 из 81

Варианты реализованы: 1 – в АМ (можно условно отнести к СМ с неявными полюсами); 2 – в МПТ; 3 – в СМ; 4 – коллекторные ЭМ пе-ременного тока.
Конечно, имеется огромное количество специальных ЭМ, где ис-пользуются конструкции элементов в различных сочетаниях.
Электрическая часть выполняется в виде обмоток, определенным образом расположенных на магнитной части. Обмотки, создающие магнитное поле, называют обмотками возбуждения и располагают ча-ще всего на полюсах (варианты: 2 – статор, 3 – ротор, 4 – статор). Яв-

нополюсный магнитный элемент имеет сосредоточенные катушечные конструкции.
Обмотки, воспринимающие действие магнитного поля, называют чаще всего якорными или вторичными и располагают на неявнопо-люсном магнитном элементе в специальных пазах.

Эти распределенные в пространстве воздушного зазора обмотки,
охватывающие полюсное деление и имеющие пространственный сдвиг осей на угол 2_т^π , способны создавать вращающееся магнитное поле.
Варианты: 1 – ротор, 2 – ротор (якорь), 3 – статор. В варианте 1, реали-зованном в АМ, обмотка статора выполняет обе функции. В вариан-те 4 обе обмотки сосредоточены и их функции трудно разделить, осо-бенно если они электрически соединены. Вариант 2 дополняется кол-лектором или электронным коммутатором (для маломощных машин).
С электромагнитных позиций различают два элемента в ЭМП:

30

• 
  индуктор – совокупность элемента магнитной части и обмотки, создающей магнитное поле (например, в варианте 2, 4 – статора с ОВ,
  
• 
  3 – ротора с ОВ, в варианте 1 – статора с ОЯ, подключенной к элек-трической сети);
  

• 
  якорь – совокупность элемента магнитной части и обмотки, вос-принимающей магнитное поле (варианты 1, 2 – ротор, якорь, в 3 – ста-тор, в 4 – якорь). В варианте 2 к якорю можно отнести и коллектор.
  

2.3. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ
Анализ ЭМП показывает, что функции преобразования энергии выполняются при периодическом пространственном изменении магнит-
ного поля, т.е. ^∂ψ ≠ 0 , так как только в этом случае Мэм ≠ 0, Рэм ≠ 0. ∂γ
Магнитные поля (потокосцепления), индуктивности и взаимные индуктивности не могут быть монотонно возрастающими функциями токов и угла поворота подвижной части (ротора) и, следовательно, единственно возможным является случай их периодического измене-ния в зависимости от взаимного перемещения индуктора и якоря. При этом можно перемещать индуктор просто механически или создавать условия для перемещения (вращения) магнитного поля, созданного обмотками.
Создание вращающихся магнитных полей в ЭМ осуществляют многофазными обмотками, т.е. при т ≥ 2. Для этого требуется также многофазная сеть – источник питания. Необходимо выполнить всего два условия.
1. Обмотка т-фазная подключается к т-фазному источнику питания.
2. Оси фаз обмотки располагают в ЭМ с пространственным сдви-гом на угол α = 2_т^π электрических градусов, равным временному
сдвигу фаз источника.

Для трехфазной обмотки: т = 3, α = 120°, ϕф = 120°.
2.4. ПРИНЦИП РАБОТЫ АД

31

1. 
   Обмотка статора подключается, например, к трехфазной сети и
   

создает вращающееся магнитное поле с частотой вращения

n1=

f1

,

где

– частота тока в обмотке.

p

f1

2.

Если обмотка ротора замкнута, то поле наводит в ней ЭДС

с частотой f2. Следовательно, образуется ток и собственное магнитное

поле ротора,

которое будет вращаться относительно ротора с частотой

′

f2

,

поскольку обмотка ротора многофазная. При n2 =

0, f2 = f1

n2=

p

и n2

=

=

.

= n1

f 2

f1

′

p

p

3. При взаимодействии полей обмоток создается результирующее

магнитное поле и электромагнитный момент, под действием которого

ротор приходит в движение в сторону вращения поля статора. При

этом поля взаимодействуют,

если неподвижны относительно друг дру-

га. Так как п2 ≠

0, то поле ротора всегда вращается относительно рото-

′

′

ра с n2 и суммарная скорость поля в пространстве равна n2 = n1 − n2 .

4. Следовательно, частота тока в обмотке ротора зависит от скоро-

′

′

= n1

− n2 . Вводим понятие относительной

сти ротора n2 = n1 − n2

и n2

n1

− n2

′

скорости s =

, получим n2

= n1 s или f2 = f1s.

n1

5. При достижении частоты вращения ротора, равной частоте вра-

щения магнитного поля (синхронной частоте), ток в роторе будет ра-

вен нулю, электромагнитный момент не образуется, т.е. преобразо-

вание становится невозможным,

поэтому эта машина названа асин-

хронной.

2.5. ПРИНЦИП РАБОТЫ МПТ

32

1. 
   Магнитное поле возбуждения неподвижно.
   
2. 
   Если якорь вращать от механического источника со скоростью п₂ (режим генератора), то в обмотке якоря наводится ЭДС, частота ко-торой определяется скоростью п₂, т.е. п₂р = f. Обмотка якоря создает
   

вращающееся магнитное поле n₂ = ^f .
p
3. Поскольку поля якоря и возбуждения взаимодействуют только когда они неподвижны, то, следовательно, направление вращения поля якоря противоположно вращению самого якоря, т.е. n − n′ = 0 .

2 2

4. Электромагнитный момент возникает от притяжения полюсов индуктора (статора) и якоря (ротора).

Двигатель

⊗	⊗
⊗		⊗
	n2
_	Еа	+
N		S

⊗ S
Генератор

⊗
	n2
+	Еа	_
S		N

⊗ _⊗ ⊗
⊗ S

2.6. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ СМ

1. 
   Создается индуктором поле возбуждения, неподвижное относи-тельно индуктора.
   

2. 
   Если индуктор вращать от механического источника, то в обмот-ке якоря (или вторичной) создается ЭДС с частотой f₁ = n₂p, которая зависит от тока возбуждения.
   

33

3. 
   Подключенная к многофазной сети обмотка якоря создает вра-
   

щающееся магнитное поле с n1	=	f1	, т.е.	n1	=	f1	=	n2 p	=n2 – скорости
						p
		p						p