Линейные цепи постоянного тока Электрическая энергия и электрическая мощность Магнитное поле и магнитные цепи Электрические машины переменного тока Однофазный асинхронный двигатель

Курс лекций и примеры решения задач по электротехнике.

Однофазный асинхронный двигатель

 Принцип действия. Однофазный асинхронный двигатель – двигатель, на статоре которого однофазная обмотка, а на роторе – короткозамкнутая обмотка. Однофазный ток статора создает пульсирующий магнитный поток, изменяющий свое направление с частотой напряжения сети. Этот поток все время направлен по осевой линии полюсов и изменяется во времени по синусоидальному закону. Пульсирующий магнитный поток можно представить в виде двух вращающихся с одинаковой частотой в противоположном направлении потоков, амплитуды которых равны половине амплитуды пульсирующего потока. На рис. 11.14 а показаны векторы вращающихся потоков   и  в момент времен  = 0, соответствующий амплитуде тока и магнитного потока однофазной обмотки.

а)  б) в)

Рис. 11.14

Через время  векторы  и  переместились в противоположном направлении на угол   (рис. 11.14 б) и результирующий поток , а его направление по-прежнему совпадает с осевой линией полюсов. На рис. 11.14 в показаны магнитные потоки при , когда вращающиеся векторы  и  повернулись на угол  и результирующий магнитный поток   = 0. Дальнейшее изменение тока ведет к изменению направления потока  и т. д

 Синхронными машинами называют электрические машины переменного тока, у которых частота вращения ротора находится в строго постоянном соотношении с частотой тока электрической сети.

Индуктивное сопротивление синхронной машины

Параллельная работа синхронного генератора с сетью

Трехфазные выпрямители В трехфазных цепях переменного тока промышленной частоты (50 Гц) в основном используют две схемы выпрямителей: трехфазный выпрямитель с нейтральной точкой и трехфазный мостовой выпрямитель. Трехфазные выпрямители используют как выпрямители средней и большой мощности (средние значения выпрямленного тока достигают сотни ампер).

Генераторы с самовозбуждением. Принцип самовозбуждения генератора с параллельным возбуждением   Недостатком генератора с независимым возбуждением является необходимость иметь отдельный источник питания. Но при определенных условиях обмотку возбуждения можно питать током якоря генератора.  Самовозбуждающиеся генераторы имеют одну из трех схем: с параллельным, последовательным и смешанным возбуждением

Механические характеристики электродвигателей постоянного тока  Рассмотрим  двигатель с  параллельным возбуждением в установившемся режиме работ

Электронно-оптические приборы Индикаторные приборы служат для преобразования электрических сигналов в визуально воспринимаемую информацию. В зависимости от назначения индикаторные приборы могут иметь разную степень сложности и базироваться на различных физических принципах. В настоящее время для отображения знаковой информации наибольшее распространение получили электронно-лучевые, вакуумно-люминесцентные, газоразрядные, полупроводниковые и жидкокристаллические индикаторы.

 Вращающиеся потоки создают вращающие моменты

  и ,

где  – скольжения ротора по отношению к прямому потоку   (направления вращения ротора и потока  совпадают) и обратному потоку

  и .

 На рис. 11.15 а приведены зависимости ,  и суммарного момента , а на рис. 11.15 б – соответствующие им механические характери

 а) б)

Рис. 11.15

стики. Анализ зависимостей  и  показывает, что при неподвижном роторе ( =0), =0, т.е. пусковой момент равен нулю. Если ротор приведен во вращение в ту или иную сторону, то один из моментов   или  будет большим. Если при этом результирующий момент  больше момента сопротивления , то двигатель достигнет определенной установившейся скорости вращения.

 Однофазный асинхронный двигатель с пусковой обмоткой (рис. 11.16) имеет дополнительную обмотку П, смещенную относительно рабочей обмотки Р на ноль электрических градусов. В цепь пусковой обмотки включен фазосмещающий элемент . Таким элементом может быть активное , емкостное  и индуктивное  сопротивления. На рис. 11.16 показаны векторные диаграммы токов с учетом активного и индуктивного сопротивлений самих обмоток. Из них видно, что при  и  ток в пусковой обмотке  по фазе опережает ток в рабочей обмотке   на угол  а при  – отстает. Результирующая МДС обмоток создает вращающееся магнитное поле и пусковой момент. Лучшие условия пуска обеспечиваются при включении конденсатора в пусковую фазу. Так как требуемая емкость конденсатора значительна, этот метод пуска применяют при большом пусковом моменте. Чаще применяют пуск с помощью активного сопротивления. При этом пусковая обмотка должна быть выполнена с увеличенным активным сопротивлением.

Рис. 11.16

 Трехфазный асинхронный двигатель в однофазном режиме. Возможны различные варианты использования трехфазных двигателей в однофазном режиме. схемы включения показаны на рис. 11.17.

 Рекомендуемые параметры:

емкости конденсаторов, мкФ и их рабочие напряжения:

 для схемы рис. 11.17 а  = 2800 , напряжение ;

 для схемы рис. 11.17 б  = 4800 ; напряжение ;

 для схемы рис. 11.17 в  = 1600; напряжение ;

 для схемы рис. 11.17 г   = 2740 . напряжение .

 Нагрузка двигателя с конденсатором

.

  При пуске с номинальным моментом общая емкость конденсатора должна составлять

Сп = Ср + Со = (2,5…3,0)Ср,

а отключаемая после пуска Со = (1,5…2,0)Ср,.

  Для пуска без нагрузки отключаемый конденсатор не требуется.

а)  б)

в) г)

Рис. 11.17

 Пример 11.3. Определить параметры схемы (рис. 11.17 а) для пуска двигателя 4А71АЧУ3, мощностью 0,55 кВт, напряжением 220/380 B и током 2,9/1,7 А при номинальной нагрузке.

 Решение. Емкость конденсатора  
= 12,5 мкФ. Емкость отключаемого конденсатора Со = (1,5…2,0)Ср. Принимаем  = мкФ.

 Напряжение на конденсаторах  = 1,15· = 1,15·380=437 В.

 Выбираем пять конденсаторов типа БГТ по 6 мкФ с напряжением 600 В.

СОЕДИНЕНИЕ ФАЗ ТРЕУГОЛЬНИКОМ

Несколько реже, чем соединение звездой, в трехфазных устройствах применяют соединение треугольником (условное обозначение Δ).

При соединении треугольником (рис. 3.9) обмотки фаз генератора соединяются так, чтобы начало одной обмотки фазы соединялось с концом предыдущей (А с Z; В с X и С с Y). Положительные направляя э.д.с. при таком соединении направлены внутри треугольника обмоток фаз одинаково; следовательно, внутри этого треугольника действует алгебраическая сумма мгновенных значений фазных э.д.с. еA + еB + еC = 0 и поэтому уравнительного тока в мотках генератора не возникает6. Общие точки, созданные объединением двух зажимов обмоток, соединяются с линейными проводами, к которым подключаются фазы приемника. Ток в каждом из линейных проводов системы равен сумме двух токов, положительные направления которых противоположны (см. рис. 3.9). На основании сказанного ясно, что результирующие, токи линейных проводах равны векторной разности соответствующих фазных токов:

В этой системе три фазных напряжения будут вместе с тем линейными, поэтому как линейные, так и фазные токи, ими создаваемые, обозначают двумя индексами узлов («начал» обмоток генератора или фаз приемника).

Три линейных напряжения UAB, UBC и UCA могут быть исходными при построении векторной диаграммы системы (рис. 10а). Углы между ними равны 120°. Векторы фазных токов IAB, IBC, ICA симметричной нагрузке сдвинуты по отношению создающим их напряжениям на некоторый угол φ значение которого зависит от отношения реактивного и активного сопротивлений приемника.

На основании соотношений (3.5), чтобы построить вектор линейного тока Iл .нужно к IAB прибавить (—ICA), т. е. вектор, равный по ICA величине, но противоположный ему по направлению. На этом же основании определяются и два остальных линейных тока.

При симметричной нагрузке фазные токи по величине одинаковы: IAB = IBC - 1ф и должны быть равны между собой линейные токи IA = IB = IC = Iл-

На диаграмме векторы фазных и линейных токов образуют три равнобедренных треугольника с острыми углами по 30" и тупым углом 120°. В таком треугольнике, опустив из вершины угла перпендикуляр на противолежащую сторону (рис. 3.10 6), найдем, что

Следовательно, в трехфазной симметричной системе, соединенной треугольником, фазные напряжения являются одновременно линейными: U φΔ= UлΔ, а линейные токи больше фазных в √5 раз:

Некоторым преимуществом соединения фаз треугольником является то, что при несимметричной нагрузке нет необходимости использовать четвертый провод. На рис. 3.11 показана схема осветительной сети жилого дома при соединении фаз приемников треугольником.


На главный сайта: Курс Электротехники