Электрические двигатели и генераторы

Электротехника
Электрические машины и трансформаторы
Определение фазных и линейных токов приемников
Электрическая машина
Принцип действия асинхронного двигателя
Трансформаторы

Векторная диаграмма трансформатора

Переходные процессы в трансформаторах
Трансформаторные устройства специального назначения
Холостой ход трансформатора
Опыт короткого замыкания
Трехобмоточный трансформатор
Измерительные трансформаторы.
Электрические двигатели и генераторы
Асинхронный генератор
Параметры асинхронной машины 
Регулирование скорости вращения

Однофазные асинхронные двигатели.

Асинхронный преобразователь частоты 
Генераторы переменного тока
Трехфазный синхронный генератор
Несимметричная нагрузка трехфазного генератора
Однофазный синхронный генератор
Синхронный двигатель 
Синхронные машины заводов Советского Союза
Машины постоянного тока – генераторы и двигатели
Генератор с параллельным возбуждением
Электромашинные усилители
Электромашинные преобразователи тока
 

Электродвижущая сила 

На рис. 5-20 представлена кривая поля машины при холостом ходе (или кривая распределения индукции В в воздушном зазоре вдоль окружности якоря). Допустим, что щетки стоят на геометрической нейтрали. Тогда можем считать, что при y1 =  все проводники одной параллельной ветви обмотки находятся как бы под одним полюсом, так как в этом случае э.д.с. сторон витка складываются арифметически.

Электродвижущая сила, наводимая в проводнике, движущемся со скоростью v и имеющем активную длину l, равна:

ex = Bxlv,          (5-10)

где Вх– индукция в той точке, где в данный момент находится проводник.

Для определения э.д.с. параллельной ветви Еa (э.д.с. якоря) нужно просуммировать э.д.с. всех N/2a проводников, составляющих параллельную ветвь (N – общее число проводников обмотки якоря):

.          (5-11)

Сумму индукций в правой части формулы (5-11) с большой точностью можно заменить произведением средней индукции Вср (рис. 5-20) и числа N/2a:

.          (5-12)

Подставляя в (5-11)  и найденное значение суммы индукций, а также учитывая, что

,          (5-13)

получим искомую формулу для э.д.с.:

,          (5-14)

где Ф – магнитный поток, В·с.

Отметим, что под Ф в формуле (5-14) следует понимать магнитный поток, определяемый площадью фигуры, ограниченной кривой поля, осью абсцисс и линиями, проведенными через щетки (рис. 5-20). Если щетки сместить с геометрической нейтрали, то э.д.с. в параллельной ветви уменьшится в соответствии с уменьшением потока Ф, так как последний теперь будет определяться разностью площадей А и В (рис. 5-20).

Рис. 5-20. Кривая поля и наведение э.д.с. в параллельной ветви обмотки якоря.

Магнитная цепь и ее расчет 

На рис. 5-21 изображена магнитная цепь машины постоянного тока. Расчет ее заключается в определении н.с., необходимой для создания в воздушном зазоре машины магнитного потока, могущего навести в обмотке якоря заданную э.д.с.

Рис. 5-21. Магнитная цепь машины постоянного тока.

 Картина распределения магнитного поля в машине в пределах ее сектора АОВ (рис. 5-21) для всех подобных секторов одинакова. Поэтому для определения н.с., создающей магнитный поток, достаточно ограничиться расчетом магнитного поля в пределах одного сектора, т. е. в пределах одной пары полюсов. Обозначим искомую н.с. через Fцепи. Она, как указывалось, для замкнутого контура магнитной линии (показана жирным пунктиром на рис. 5-21) определяется равенством

,          (5-15)

где Н – напряженность поля в направлении dl, правая часть равенства – полный ток внутри рассматриваемого контура, равный н.с.

Интеграл  заменяют суммой  и выбирают отдельные участки магнитной цепи таким образом, чтобы H1, H2, ... вдоль этих участков можно было считать приблизительно постоянными. При этом (5-15) переходит в

H1l1 + H2l2 + … + Hnln = Fцепи.          (5-16)

Левая часть этого равенства представляет собой сумму магнитных напряжений. Перепишем ее в следующем виде:

F1 + F2 + … + Fn = Fцепи ,          (5-17)

где Fx = Нxlx, т. е. Fx равно магнитному напряжению какого-либо участка магнитной цепи (х = 1, 2,..., n).

Магнитную цепь машины разбиваем на следующие участки: 1) 2 – воздушные зазоры; 2) 2lz – зубцы якоря; 3) la – сердечник якоря; 4) 2lм – полюсы; 5) lс – ярмо статора.

Расчет н.с. Fцепи, производим в таком порядке: по э.д.с. Еа, которая должна наводиться в обмотке якоря, находим магнитный поток Ф [см. формулу (5-14)]; по размерам машины находим сечение Sx для каждого участка магнитной цепи; затем определяем индукцию

;          (5-18)

по значению Bx, пользуясь кривыми намагничивания для соответствующего материала, находим Нх и Нxlx; наконец, просуммировав магнитные напряжения всех участков, определяем н.с. цепи Fцепи.

Магнитные напряжения для полюсов (и ярма статора) находятся по потоку Фм (и Фм/2), который больше потока Ф в воздушном зазоре из-за наличия поля рассеяния. Магнитные линии этого поля в промежутке между полюсами показаны на рис 5-21 тонким пунктиром.

Отношение Фм / Ф =  называется коэффициентом рассеяния полюсов.

Таким образом, имеем:

Фм = Ф;          (5-19)

для нормальных машин постоянного тока

 = 1,12÷1,17.

Задаваясь различными значениями э.д.с. в пределах Еа= (0,5 ÷ 1,25) Uн и определяя соответствующие значения потока Ф и затем, как указано, Fцепи, можем построить кривую Еа = f(Fцепи).

На рис. 5-22 представлена кривая Е0 = f(Fцепи), здесь э.д.с. Еа обозначена через Е0, чтобы показать, что мы имеем э.д.с. при холостом ходе машины. Приведенная кривая называется характеристикой холостого хода. Она имеет важное значение при исследовании электрической машины.

Рис. 5-22. Характеристика холостого хода.

 На оси абсцисс можно было бы вместо Fцепи взять ток в обмотке возбуждения Iв, называемый током возбуждения. Он равен Iв = Fцепи /2wв, где wв – число витков обмотки возбуждения на одном полюсе.

Начальная часть характеристики идет в виде прямой линии, так как она соответствует ненасыщенному состоянию стальных участков магнитной цепи. Здесь можно считать н.с. Fцепи равной магнитному напряжению воздушных зазоров F, a F пропорциональна Ф или Е0. При увеличении э.д.с. Е0, а следовательно, и потока Ф начинает сказываться насыщение стальных участков магнитной цепи; характеристика холостого хода при этом искривляется.

При E0 = Uн и при номинальной скорости вращения nн большая часть Fцепи приходится на воздушные зазоры 2. Для нормальных машин постоянного тока имеем приблизительно такое соотношение:

F / Fцепи = 0,80 ÷ 0,9.

На рис. 5-22 это соотношение

.

Электротехника