 |
Раздел 6. Электрические машины
|
|
|
|
Тема 6.1. Электрические машины переменного тока
Назначение машин переменного тока, их типы. Устройство статора, получение вращающегося магнитного поля, частота его вращения. Устройство ротора. Принцип действия асинхронной и синхронной электрических машин. Маркировка электрических двигателей.
Литература: Л.5 стр. 190 – 194
*Практическое занятие №5
Изучение параметров асинхронного двигателя
Методические указания
Тема «Электрические машины переменного тока» имеет важное значение, поскольку эти машины широко применяются во всех сферах деятельности человека. При изучении асинхронного электродвигателя надо объяснить процесс получения вращающегося магнитного поля, причину скольжения ротора и влияние скольжения на вращающийся электромагнитный момент двигателя.
Рассмотрим принцип действия асинхронного двигателя по условно-логической схеме:
| u1 |
| Ц3 |
| Iс |
| Wс |
| IcW |
| Ф |
| ЭМИ |
| Ec |
| Ep |
| ЦЗ |
| Ip |
| Н |
| Wр |
| IpWp |
| ЗА |
| Мэм |
Обмотка статора питается от трехфазной симметричной системы напряжения uc. Так как обмотки статора замкнуты (ЦЗ), в них протекает ток ic. Эти обмотки имеют wc витков и в результате появляются магнитодвижущие силы, которые образуют вращающееся магнитное поле A (обмотки статора сдвинуты в пространстве друг относительно друга на 1200). Под влиянием закона электромагнитной индукции (ЭМИ) в обмотках статора и ротора наводятся ЭДС ес и ер. Цепь обмотки ротора замкнута (ЦЗ) и поэтому в ней протекает ток ip (величина которого зависит от нагрузки Н). взаимодействие тока, протекающего в обмотке ротора iр с магнитным потоком Ф, в соответствии с законом Ампера (ЗА), на валу двигателя возникает вращающий момент. Так же как и трансформаторе, имеется воздействие тока нагрузки iр на ток статора ic и МДС ipwp на магнитный поток Ф.
|
|
|
Следует подчеркнуть, что с точки зрения электрических и магнитных цепей асинхронная машина является трансформатором, и поэтому все основные управления для первичной (статора) и вторичной (ротора) цепей такие же, как у трансформатора. По управлению зависимости вращающего момента от скольжения строится график механической характеристики асинхронного двигателя, отражающий его электромеханические свойства.
О синхронных электродвигателях даются краткие сведения.
Вопросы для самоконтроля
1. как устроен трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором?
2. каков принцип работы трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором?
3. объясните создание вращающегося магнитного поля трехфазной обмотки машины переменного тока.
4. от чего зависит скорость вращения n1 вращающегося магнитного поля?
5. что такое скольжение асинхронного двигателя?
6. как производится реверсирование асинхронного двигателя?
7. как устроен трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором?
8. опишите работу синхронной машины в режиме двигателя.
Тема 6.2. Устройство машин постоянного тока. Обратимость
Устройство машин постоянного тока. Принцип обратимости. Реакция якоря. Назначение обмоток, коллектора. Особенности работы машин постоянного тока. Способы возбуждения основного магнитного потока. Маркировка электрических двигателей.
Литература: Л.5 стр. 240
Методические указания
В данной теме необходимо обратить внимание на то, что постоянный ток проходит только по внешней цепи, в то время как по обмоткам якоря протекают переменные многофазные токи, и коллектор выполняет роль преобразователя рода тока.
Для лучшего понимания и усвоения принципов работы электрической машины в режиме генератора и режиме двигателя воспользуемся условно-логическими схемами:
|
|
|
а) схема для генератора с независимым возбуждением:
| Uв |
| Ц3 |
| Iв |
| Wв |
| IвWв |
| Ф |
| ЭМИ |
| Ея |
| ЦЗ |
| Iя |
| Н |
| Wя |
| IяWя |
| ИМ |
| П. |
| М |
| НЗ |
| Nя |
От источника механической энергии (ИМ) при наличии передачи (П) на якорь генератора действует вращающий момент М. Так как якорь находится в незаторможенном состоянии (НЗ), он вращается со скоростью nя. Обмотка возбуждения генератора питается напряжением Uв, и так как она замкнута (ЦЗ), то в ней протекает ток Iв. Эта обмотка имеет wв, в результате появляется МДС iвwв, которая возбуждает магнитный поток Ф. Обмотка якоря вращается в этом магнитном поле и вследствие этого по закону электромагнитной индукции (ЭМИ) в ней наводится ЭДС Ея. Таким образом, произошло преобразование механической энергии в электрическую. Кроме того, происходят косвенные события: так как обмотка якоря замкнута (ЦЗ), в ней протекает ток Iя. Это приводит к возникновению МДС IяWя, которая воздействует на основной магнитный поток машины Ф. Величина тока якоря зависит от нагрузки Rн и, следовательно, воздействие IяWя на Ф также зависит от нагрузки.
б) схема для двигателя независимого возбуждения:
| Uя |
| Ц3 |
| Iя |
| Wя |
| IяWя |
| Фя |
| ВЗ |
| Ф |
| ЗА |
| М |
| ЭМК |
| НЗ |
| Nя |
| Uв |
| Ц3 |
| Iв |
| Wв |
| IвWв |
| Ф. |
| Ея |
От источника электроэнергии через провода к обмотке якоря подается напряжение Uя и так как обмотка якоря замкнута (ЦЗ), в ней протекает ток Iя. С другой стороны, обмотка возбуждения питается напряжением Uв и аналогично предыдущему создается магнитный поток Фв. В потоке Ф имеются провода якоря, по которым протекает ток Iя. Взаимодействие их по закону Ампера создает на валу машины вращающий момент М. Косвенные события, имеющие принципиальное значение, сводятся к вращению якоря со скоростью nя и аналогично предыдущему в якоре наводится противо ЭДС Ея, которая уменьшает значение Uя, то есть величина тока Iя определяется не величиной Uя, а разностью Uя – Ея.
в) схема генератора со смешанным соединением
| Iв |
| Wв |
| IвWв |
| Ф0-N |
| ЭМИ |
| Ея |
| ЦЗ |
| Iя |
| ИМ |
| П |
| М |
| НЗ |
| Nя |
| ЦЗ |
|
|
|
Из этой схемы ясно, что ЭДС якоря Ея получается в результате вращения обмотки якоря в остаточном магнитном поле, то есть в соответствии с законом электромагнитной индукции (ЭММИ). По мере увеличения токов в обмотках возбуждения соответственно увеличивается магнитный поток Ф от значения Ф0 (остаточный поток) до ФN (номинальное значение потока, при котором наводится номинальное значение Ея). Если генератор последовательного возбуждения, то схема действует по каналу 1, если генератор параллельного возбуждения, то схема соответствует каналу 2, а для смешанного возбуждения действуют оба канала.
Вопросы для самоконтроля
1. изложите устройство машин постоянного тока
2. объясните принцип работы машины постоянного тока в качестве двигателя и генератора
3. объясните устройство и назначение коллектора
4. объясните сущность явления реакции якоря. Как она влияет на работу машины?
5. что такое обратимость машин постоянного тока?
6. от чего зависит ЭДС и вращающий момент генератора постоянного тока?
7. перечислите способы возбуждения генераторов постоянного тока и нарисуйте соответствующие схемы их включения
8. что нужно сделать для того, чтобы поменять направление вращения двигателя постоянного тока?
9. перечислите способы возбуждения двигателей постоянного тока и нарисуйте соответствующие схемы их включения
*Тема 6.3. Электропривод. Режимы работы электропривода.
Понятие электропривода. Классификация электроприводов. Нагрев и охлаждение двигателей. Режимы работы электропривода. Выбор мощности электродвигателя.
Литература: Л.5 стр. 398 – 400
Методические указания
При изучении темы «Электропривод. Выбор мощности двигателя» необходимо иметь четкое представление о группах электропривода, о режимах работы и о влиянии режима работы на нагрев двигателя, а следовательно, и на максимальную мощность, которую он может развивать без вредных последствий. Даются представления о выборе типа и мощности электродвигателя при длительном, кратковременном и повторно-кратковременном режимах работы.
|
|
|
Вопросы для самоконтроля
1. перечислите названия основных частей электропривода и объясните их назначение
2. сколько электродвигателей входит в состав электропривода?
3. объясните режимы работы электродвигателей: длительный, кратковременный, повторно-кратковременный
4. при каком режиме работы двигатель рассчитывается на максимальную мощность?
|
|
|
