Главная  Катушки с ферромагнитным сердечником 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 [ 17 ] 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

в рассматриваемом генераторе группы катушек расположены под углом 120° по отношению друг к другу и поэтому в них создадутся э. д. с. отличающиеся по фазе на 120° (рис. 4.4):

ec = £msin(o)f-240°).

(4.10)

(4.11)

Эти э. Д. с. и создают токи в нагрузке генератора.

Перейдем теперь к двигателям переменного тока. Если пропустить по обмоткам статора машины трехфазные токи:

1а = 1т sin at; is = / sin (со/-120°); fc = /; sin(©/-240°),

то получим на основе принципа обратимости в воздушном зазоре машины такой же магнитный поток, как и создаваемый вращающимся


Рис. 4.4

Рис. 4.6

ротором в генераторе, т. е. магнитный поток, постоянный по амплитуде и вращающийся со скоростью оз. Чтобы убедиться в этом, подсчитаем проекции суммарного магнитного потока, создаваемого обмотками всех трех фаз статора, на вертикальную и горизонтальную оси. Магнитный поток каждой из фаз будет пульсировать во времени с частотой со, причем эти пульсации в отсутствие насыщения стали машины будут происходить по гармоническому закону, определяемому током соответствующей фазы.

Таким образом, для трех магнитных потоков, вдсхль осей смещенных по отношению друг к другу на 120° (р'ис. 4.5), получим:

Фл = -Ф^зшсз/; ф^з = - ф„ sin (со/- 120°); Фс = - Ф„ sin (со/- 240°).

по проекции вектора суммарного поля на Ф^ = + Ф4-(Ф^з + Фс)81пЗО° = -1,5Ф,

пульсирующих в пространстве

(4.12)

вертикальную ось v sinco/. (4.13)



Проекция вектора суммарного поля на горизонтальную ось будет = - ф^ cos 30° + Фс cos 30° = - 1,5Ф„ cos at. (4.14)

Эти две составляющие определяют вектор с амплитудой 1,5Ф„ вращающийся с угловой скоростью а против часовой стрелки. При (at - О вектор суммарного поля направлен влево по оси х.

Поместив в пространство между полюсами статора закрепленный на вращающейся оси электромагнит, получим синхронный двигатель. Электромагнит, ориентируясь по полю создаваемым статором, буде!-вращаться с угловой скоростью со, с его вала можно будет снимать некоторую механическую энергию. При частоте тока питающей сети 50 Гц ротор трехфазного синхронного двигателя вращается со скоростью 3000 об/мин.

Если ц,сточник, возбуждающий ток в обмотке электромагнита (ротора), отключить и замкнуть ее накоротко, то получим асинхронный двигатель. Появление вращающего момента в асинхронном двигателе можно объяснить следующим: воздействующий на обмотку ротора суммарный вращающийся магнитный поток всех трех полюсов (первичный) возбуждает в ее витках гармоническую э. д. с., действующее значение которой Б соответствии с (4.9)

£г = 4шр,1,5Ф„. (4.15)

Частота наводимой в роторе э. д. с. зависит от скорости вращения ротора. При неподвижном роторе круговая частота щ равна частоте вращения магнитного поля оз. Если же ротор вращается со скоростью Шр, то

, 2я/2 = (о=ьЮв. (4; 16)

где знак минус соответствует вращению ротора вслед за вектором первичного магнитного поля, а знак плюс - вращению в противоположном направлении.

Переменный ток /а. вызываемый э. д. с. Е^, в обмотке ротора, будет создавать вторичный магнитный поток, пульсирующий во времени и направленный по нормали к плоскости витков обмотки ротора. Частота пульсаций этого магнитного потока, связанного геометрически с ротором, равна f. Пульсирующий магнитный поток можно представить как сумму двух вращающихся в разные стороны магнитных потоков Фу и Фа (рис. 4.6). Вектор магнитного потока Ф^ вращается относительно витков обмотки ротора с угловой скоростью соа = = 0) - (Bp против часовой стрелки, а вектор Фа с той же угловой скоростью, но по часовой стрелке.

Магнитный поток, определяемый векторами Ф1, взаимодействует с неподвижным относительно него первичным магнитным потоком, имеющим амплитуду 1,5 Ф^, точно так же, как и постоянный магнитный поток ротора рассмотренного ранее синхронного двигателя. В резуль-




тате их взаимодействия создается момент, заставляющий ротор вращаться вслед за первичным магнитным полем. Магнитный поток, опре-пеляемый вектором Фа, вращ&ется относительно первичного магнитного потока, создаваемого обмотками статора с частотой 2щ, и поэтому не создает постоянного вращающего момента.

Следует отметить, что при синхронной частоте вращения ротора д, = О) частота и, следовательно, амплитуда э. д. с. наводимой в обмотке ротора становятся равными нулю. Ток в обмотке ротора и развиваемый им вращающий момент также оказываются равными нулю.

Поэтому частота вращения ротора в асинхронном двигателе всегда меньше частоты вращения магнитного поля, создаваемого обмотками статора. Оценивают отставание ротора от магнитного поля с помощью коэффициента s, называемого скольжением, причем

s=(o) -tt)p)/tt). , (4.17)

Синхронные машины используют в основном как генераторы переменного тока. В качестве двигателей чаще всего применяют асинхронные машины.

§ 4.2. Основные характеристики

трехфазной асинхронной машины ,

Опуская влияние вторичного магнитного потока Ф^, рассмотрим взаимодействие первичного магнитного потока и потока, определяемого вектором Ф^ (рис. 4.7, а), которые создаются намагничивающими силами всех обмоток статора и ротора и образуют основной магнитный поток асинхронной машины Фо- Этот поток вращается по отношению к статору с угловой частотой, определяемой частотой тока сети и числом полюсов в обмотке статора. В случае трехфазной машины при одном полюсе, приходящемся на каждую фазу, частота вращения основного магнитного потока щ равна угловой частоте тока сети со. При числе полюсов на одну фазу р она в р раз меньше. Относительно ротора, имеющего частоту вращения сОр, основной магнитный поток вращается с меньшей частотой cOg, причем

- Cu2 = cuiq=cup = cuiq=cui(l - s)=scOi. (4.18)

Скольжение s положительно при со > сОр и отрицательно при < СОр. Создание основного магнитного потока в машине сопровождается возникновением потоков рассеяния в статоре Фд и в роторе Ф^г.

Предположим, что в машине три соединенные звездой фазные обмотки, как на статоре, так и на роторе (рис. 4.7, б). Первые подключены к трехфазной сети, а вторые выведены через коллектор, состоя-


Рис. 4.7



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 [ 17 ] 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

© ООО "Карат-Авто", 2001 – 2018
Разработчик – Евгений Андрианов