Синхронные машины и машины постоянного тока
Принцип действия синхронной машины. Элементы теории переходных процессов синхронных машин. Устройство простейшей машины постоянного тока и принцип ее действия. Электродвижущая сила обмотки якоря и электромагнитный момент. Двигатели постоянного тока.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | учебное пособие |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.10.2017 |
| Размер файла | 3,3 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
- СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ И МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА
- Учебное пособие
- Виктор Михайлович Игнатович
- Шмиль Симхович Ройз
Содержание
- Раздел 1. Синхронные машины
- 1. Устройство и принцип действия синхронной машины
- 2. Магнитное поле обмотки возбуждения синхронной машины
- 3. Магнитное поле и параметры обмотки якоря
- 3.1 Продольная и поперечная реакции якоря
- 4. Магнитные поля и ЭДС продольной и поперечной реакции якоря
- 5. Векторные диаграммы напряжений синхронных генераторов
- 6. Характеристики синхронного генератора
- 6.1 Характеристика холостого хода при I=0,
- 6.2 Характеристика трехфазного короткого замыкания при
- 6.3 Отношение короткого замыкания
- 6.4 Внешние характеристики при
- 6.5 Регулировочные характеристики при , ,
- 6.6 Индукционная нагрузочная характеристика при , ,
- 7. Диаграмма Потье
- 8. Параллельная работа синхронных генераторов
- 8.1 Условия включения генератора на параллельную работу
- 8.2 Синхронные режимы параллельной работы синхронных машин
- 8.3 Угловые характеристики активной мощности синхронных машин при ,
- 8.4 Синхронизирующая мощность (синхронизирующий момент) и статическая перегружаемость синхронных машин
- 8.5 Работа синхронной машины при постоянной активной мощности и переменном возбуждении
- 9. Элементы теории переходных процессов синхронных машин
- 9.1 Гашение магнитного поля
- 9.2 Физическая картина явлений при внезапном трехфазном коротком замыкании синхронного генератора
- 10. Синхронные двигатели и компенсаторы
- 10.1 Синхронные двигатели
- 10.2 Синхронный компенсатор
- Лабораторные работы и контрольные вопросы по разделу «Синхронные машины»
- Раздел 2. Машины постоянного тока
- 1. Устройство простейшей машины постоянного тока и принцип ее действия
- 2. Якорные обмотки машин постоянного тока
- 2.1 Петлевые обмотки
- 2.2 Волновые обмотки.
- 3. Магнитная цепь машины постоянного тока при холостом ходе
- 4. Магнитное поле машины при нагрузке
- 5. Коммутация
- 6. Электродвижущая сила обмотки якоря и электромагнитный момент
- 6.1 ЭДС якоря
- 6.2 Электромагнитный момент
- 7. Генераторы постоянного тока
- 7.1 Общие сведения о генераторах постоянного тока
- 7.2 Характеристики генераторов постоянного тока
- 7.3 Параллельная работа генераторов постоянного тока
- 8. Двигатели постоянного тока
- 8.1 Пуск двигателей постоянного тока
- 8.2 Регулирование частоты вращения и устойчивость работы двигателя
- 8.3 Рабочие характеристики двигателей постоянного тока
- 8.4 Торможение двигателей постоянного тока
- Лабораторные работы и контрольные вопросы по разделу «Машины постоянного тока»
- Приложение
- Раздел 1. Синхронные машины
1. Устройство и принцип действия синхронной машины
Синхронной электрической машиной называется машина переменного тока, в которой частота вращения ротора n равна частоте вращения магнитного потока статора n1 и, следовательно, определяется частотой тока сети f1, т.е. , об/мин, где p- число пар полюсов обмотки статора.
Рис.1
1 - контактные кольца;
2 - щеткодержатели;
3 - полюсная катушка ротора;
4 - полюсный наконечник;
5 - сердечник статора;
6 - вентилятор;
7 - вал
Синхронный генератор является основным типом генератора переменного тока, применяемым в процессе производства электроэнергии (рис.1).
Синхронные двигатели в отличие от асинхронных двигателей имеют строго постоянную частоту вращения, не зависящую от нагрузки.
Преимуществом синхронных двигателей является возможность регулирования их коэффициента мощности и коэффициента мощности электрической системы.
Синхронные машины имеют еще одно весьма важное применение - в качестве синхронного компенсатора, дающего возможность улучшить коэффициент мощности электрической системы.
По своей конструкции синхронные машины подразделяются на явнополюсные и неявнополюсные (рис.2).
Статор синхронной машины имеет такое же устройство, как и статор асинхронной машины и называется якорем. Трехфазная обмотка якоря синхронной машины выполняется с таким же числом полюсов, как и ротор. На рис.2 условно показаны только клеммы начал фаз А, В, С обмотки якоря.
Рис. 2
1 - статор (якорь); 2 - ротор (индуктор); 3 - обмотка возбуждения
Ротор синхронной машины имеет обмотку возбуждения, подключенную через два контактных кольца и щетки к источнику постоянного тока. Назначение обмотки возбуждения - создание в машине основного магнитного потока. Ротор вместе с обмоткой возбуждения называется индуктором.
Если ротор синхронной машины привести во вращение с частотой вращения n и возбудить его, то поток возбуждения будет индуктировать в обмотке якоря ЭДС с частотой .
ЭДС обмотки якоря составляют симметричную трехфазную систему и при подключении к обмотке якоря генератора симметричной нагрузки, эта обмотка нагрузится симметричной системой токов. Машина при этом будет работать в режиме генератора.
При нагрузке обмотка якоря создает свое вращающееся магнитное поле, которое вращается в том же направлении, что и ротор с частотой , об/мин. Поля якоря и ротора вращаются с одинаковой частотой и неподвижны друг относительно друга.
Синхронная машина может работать и в качестве двигателя, если подвести к обмотке якоря трехфазный ток из сети. В этом случае в результате взаимодействия магнитных полей якоря и ротора, поле якоря увлекает за собой ротор. При этом ротор вращается в том же направлении, что и поле якоря.
2. Магнитное поле обмотки возбуждения синхронной машины
Явнополюсная машина. На рис. 3,а изображено магнитное поле обмотки возбуждения в воздушном зазоре явнополюсной синхронной машины на протяжении полюсного деления. Распределение магнитной индукции поля обмотки возбуждения на внутренней поверхности якоря представлено на рис. 3,б. Реальное распределение (1) магнитной индукции , вследствие несинусоидальности, можно разложить на основную (2) и высшие гармонические составляющие.
Рис.3 Рис. 4
синхронный машина постоянный ток
Выше названные гармоники поля обмотки возбуждения индуктируют в обмотке якоря основную и высшие гармоники ЭДС. Высшие гармоники ЭДС малы, так как малы соответствующие им гармоники магнитной индукции поля обмотки возбуждения, а также и из-за укорочения шага обмотки якоря и ее распределения.
Амплитуда основной гармоники поля равна
,
где - амплитуда реального распределения индукции поля обмотки возбуждения; - коэффициент формы поля обмотки возбуждения; - минимальный воздушный зазор; - максимальный воздушный зазор; - длина дуги полюсного наконечника;a - коэффициент полюсной дуги; - магнитная проницаемость воздуха; - коэффициент воздушного зазора; - коэффициент насыщения магнитной цепи по продольной оси (продольная ось d совпадает с продольной осью симметрии каждого полюса индуктора, поперечная ось q посередине между соседними главными полюсами); - магнитодвижущая сила (МДС) полюса обмотки возбуждения; wf, if - число витков и ток обмотки возбуждения.
Обычно , , что позволяет обеспечить высокие значения коэффициента формы поля обмотки возбуждения
Неявнополюсная машина. На рис.4,а изображено магнитное поле обмотки возбуждения в воздушном зазоре неявнополюсной синхронной машины на протяжении полюсного деления??. Распределение магнитной индукции поля обмотки возбуждения на внутренней поверхности якоря представлено на рис.4,б. Реальное распределение (1) магнитной индукции имеет вид трапеции, которое можно разложить на основную (2) и высшие гармонические составляющие.
Амплитуда основной гармоники поля обмотки возбуждения
,
где - коэффициент формы поля обмотки возбуждения; - обмоточный коэффициент обмотки возбуждения; y - отношение числа пазов обмотки возбуждения к полному числу пазовых делений наружной поверхности индуктора. Обычно , что позволяет получить
3 Магнитное поле и параметры обмотки якоря
При наличии тока в обмотке якоря синхронной машины возникает магнитное поле, действие которого на магнитное поле обмотки возбуждения называется реакцией якоря.
Индуктор (ротор) явнополюсной машины имеет магнитную несимметрию вследствие большого магнитного сопротивления междуполюсного промежутка (поперечная ось q). Кроме того, ротор синхронной машины (как явнополюсной, так и неявнополюсной) имеет и электрическую несимметрию, так как ось обмотки возбуждения каждого полюса расположена только по продольной оси d.
Ввиду наличия магнитной несимметрии у явнополюсного индуктора возникает необходимость рассматривать действие реакции якоря по продольной и поперечной осям в отдельности. Метод такого рассмотрения называется методом или теорией двух реакций. При этом предполагается, что магнитные потоки, действующие по поперечной оси, не влияют на значение потоков, действующих по продольной оси, и наоборот.
3.1 Продольная и поперечная реакции якоря
Рассмотрим действие реакции якоря синхронного генератора при установившейся симметричной нагрузке (рис.5 - 7). Обмотка якоря изображена в виде упрощенной трехфазной обмотки, как при рассмотрении вращающегося магнитного поля асинхронной машины. Каждая фаза представляет собой виток с полным шагом (A - X, B - Y, C - Z).
Полярность поля обмотки возбуждения обозначена буквами N, S а силовые линии этого поля не изображены.
Синхронные генераторы обычно работают на смешанную нагрузку (активно-индуктивную или активно-емкостную). Для выяснения влияния реакции якоря на работу синхронного генератора рассмотрим случаи его работы при нагрузках предельного характера: активного, индуктивного, емкостного.
Рис. 5
Рис. 6
Активная нагрузка. Для положения, которое занимает вращающийся ротор, ЭДС фазы А максимальна. Так как угол , то ток фазы А также максимален , а в остальных фазах (рис.5).
Направления ЭДС и токов нетрудно установить по правилу правой руки и обозначить крестиками и точками. При этих направлениях токов ось магнитного поля реакции якоря направлена по поперечной оси q. Направление поля реакции якоря для угла сохраняется для любого положения вращающегося ротора, т.к. ротор и поле реакции якоря вращаются синхронно.
Индуктивная нагрузка. В случае индуктивной нагрузки угол между ЭДС обмотки якоря и током равен 90 эл. град. (рис.6).
Это означает, что максимум тока в фазе А наступит по сравнению с предыдущим случаем на четверть периода позднее, когда ротор повернется на по часовой стрелке. При отстающем токе реакция якоря действует по продольной оси и по отношению к полю обмотки возбуждения является размагничивающей (продольная размагничивающая реакция якоря).
Рис.7
Емкостная нагрузка. В случае емкостной нагрузки угол сдвига ? между ЭДС обмотки якоря и током равен -90 эл. град. (рис.7). Это означает, что максимум тока в фазе A наступит по сравнению со случаем рис.5 на четверть периода раньше. При опережающем токе реакция якоря действует по продольной оси и по отношению к полю обмотки возбуждения является намагничивающей (продольная намагничивающая реакция якоря).
При смешанной нагрузке, когда и ток можно разложить на две составляющие (рис.8) , где - продольная и поперечная составляющие тока якоря.
Рис. 8
4. Магнитные поля и ЭДС продольной и поперечной реакции якоря
Продольная и поперечная составляющие тока якоря создают продольную и поперечную составляющие МДС якоря с соответствующими амплитудами:
,
,
где m - число фаз обмотки якоря; - число витков фазы и обмоточный коэффициент обмотки якоря; p - число пар полюсов обмотки якоря.
Максимум волны МДС якоря по продольной оси совпадает с продольной осью (рис.9), а максимум волны МДС якоря по поперечной оси - с поперечной осью (рис.10). В случае равномерного воздушного зазора между якорем и ротором названные МДС создали бы синусоидальные пространственные волны индукции магнитных полей с амплитудами и . Вследствие неравномерности воздушного зазора действительные распределения индукции (3) не будут синусоидальными. Раскладывая их на гармонические составляющие, выделим основные гармоники (4) с амплитудами и .
Рис.9 Рис.10
Основные гармоники индукций магнитных полей продольной и поперечной реакции якоря созданы соответствующими потоками реакции якоря:
где - коэффициенты формы поля продольной и поперечной реакции якоря.
Потоки Фad и Фaq вращаются синхронно с ротором и индуктируют в обмотке якоря ЭДС:
где - ЭДС продольной и поперечной реакции якоря.
Рис. 11
Построение векторной диаграммы ЭДС и потоков синхронного генератора при смешанной нагрузке (рис.11) позволяет получить результирующие ЭДС и поток, соответственно:
.
Электродвижущие силы и можно представить в виде:
, ,
где , - индуктивные сопротивления продольной и поперечной реакции якоря.
5. Векторные диаграммы напряжений синхронных генераторов
Явнополюсная машина. Уравнение напряжения синхронного явнополюсного генератора имеет вид:
где - ЭДС рассеяния фазы обмотки якоря; - индуктивное сопротивление рассеяния фазы обмотки якоря.
Используя векторную диаграмму ЭДС (рис.11) построим векторную диаграмму напряжения генератора при активно-индуктивной нагрузке, просуммировав с вектором векторы падений напряжения на активном (-) и индуктивном (-) сопротивлениях фазы обмотки якоря (рис.12). Угол между и называется углом нагрузки. В генераторном режиме работы опережает , и угол имеет всегда положительное значение, машина отдает активную мощность в сеть.
Проведя преобразования, получим и :
,
где - продольное и поперечное синхронные индуктивные сопротивления фазы обмотки якоря.
Рис.12
Рис. 13
Неявнополюсная машина. Вследствие равномерности воздушного зазора , , поэтому нет необходимости раскладывать ток якоря на составляющие и . Уравнение напряжения неявнополюсного генератора имеет следующий вид:
Построение векторной диаграммы неявнополюсного генератора осуществляют следующим образом. С вектором просуммируем векторы падений напряжения на синхронном индуктивном сопротивлении - и активном сопротивлении (-) фазы обмотки якоря (рис.13).
6. Характеристики синхронного генератора
Рабочие свойства синхронного генератора оценивают его характеристиками, важнейшими из которых являются: характеристики холостого хода, трехфазного короткого замыкания, внешние, регулировочные, индукционная нагрузочная.
6.1 Характеристика холостого хода при I=0,
Рабочая точка A на характеристике холостого хода (рис.14) располагается на участке перегиба характеристики. Характеристика (1) совпадает с ненасыщенным участком характеристики холостого хода и соответствует ненасыщенному состоянию магнитной цепи машины.
Рис.14
Под коэффициентом насыщения магнитной цепи понимают отношение суммарной МДС (отрезок ВА) к МДС воздушного зазора (отрезок BC). Для синхронных машин общего назначения
Выбор рабочей точки в области насыщения приводит к резкому увеличению тока возбуждения. Обмотка возбуждения становится громоздкой. Выбор рабочей точки на линейной части приводит к недоиспользованию магнитных материалов машины, увеличивает их расход.
6.2 Характеристика трехфазного короткого замыкания при
Если пренебречь активным сопротивлением обмотки якоря (), то уравнение напряжения в режиме короткого замыкания имеет вид
Рис.15
.
Вследствие малости величины падения напряжения на индуктивном сопротивлении рассеяния фазы обмотки якоря следует, что ЭДС от результирующего магнитного потока индуктируется магнитным потоком такой малой величины, что магнитная цепь не насыщена и характеристика имеет линейный характер (рис.15).
6.3 Отношение короткого замыкания
Рис. 16
Отношением короткого замыкания ОКЗ называется отношение установившегося тока трехфазного короткого замыкания при токе возбуждения , который при холостом ходе создает E=Uн, к номинальному току якоря Iн (рис.16)
.
Величина ОКЗ у явнополюсных генераторов составляет , у неявнополюсных - , и определяет предельное значение нагрузки, которую способен нести генератор при установившемся режиме работы.
6.4 Внешние характеристики при
Они показывают, как изменяется напряжение генератора U при изменении тока нагрузки I.
Рис. 17
Вид внешних характеристик при разных характерах нагрузки (рис.17) объясняется различным действием реакции якоря. При отстающем токе (1) существует продольная размагничивающая реакция якоря. При активной нагрузке (2) также имеется продольная размагничивающая реакция якоря. В этом случае угол , но и его малая величина вызывает слабое размагничивающее действие. При опережающем токе (3) существует продольная намагничивающая реакция якоря.
- изменение напряжения на клеммах обмотки якоря генератора от величины нагрузки. При (инд.)
6.5 Регулировочные характеристики при , ,
Рис. 18
Они показывают, как нужно регулировать ток возбуждения синхронного генератора, чтобы при изменении нагрузки его напряжение оставалось неизмененным. Вид характеристик зависит от характера действия реакции якоря (рис.18).
6.6 Индукционная нагрузочная характеристика при , ,
Рис. 19
Она показывает, как изменяется напряжение генератора U с изменением тока возбуждения при условии постоянства тока нагрузки I и (рис.19).
Индукционная нагрузочная характеристика используется для определения размагничивающего действия реакции якоря.
7. Диаграмма Потье
Этой диаграммой пользуются у неявнополюсных синхронных машин при определении тока возбуждения, необходимого для обеспечения заданного режима работы (), с учетом насыщения магнитной цепи.
Диаграмма Потье представляет собой совмещение характеристики холостого хода и векторной диаграммы напряжения синхронного генератора (рис.20).
Рис. 20
Порядок построения диаграммы Потье
1. Строится характеристика холостого хода (1);
2. По оси ординат откладывают вектор номинального напряжения , а под углом к нему - вектор тока якоря ;
Суммируются векторы и падения напряжения на индуктивном сопротивлении рассеяния фазы обмотки якоря , получая ЭДС обмотки якоря от результирующего магнитного потока ;
4. По характеристике холостого хода и определяют ток возбуждения .
5. Суммируются векторы тока возбуждения и тока нагрузки , приведенного к обмотке возбуждения и направленного к вертикали под углом . В результате получим ток возбуждения , необходимый для обеспечения заданного режима работы.
8. Параллельная работа синхронных генераторов
На каждой электрической станции обычно установлено несколько генераторов, которые включаются на параллельную работу. В современных энергосистемах на параллельную работу включены целый ряд электростанций, чем достигается высокая надежность энергоснабжения потребителей, возможность маневрирования энергоресурсами.
8.1 Условия включения генератора на параллельную работу
Необходимо выполнить следующие требования:
1. ЭДС включаемого генератора EГ должна быть равна напряжению сети Uc;
2. Частота генератора fГ должна быть равной частоте сети fc;
EГ и Uc должны быть в фазе;
4. Чередования фаз генератора и сети должны быть одинаковыми.
При указанных условиях векторы генератора и сети совпадают и вращаются с одинаковой частотой (рис.21), разности ЭДС и напряжений между одноименными контактами выключателя при включении генератора (рис.22) равны нулю
.
Рис. 21
Равенство ЭДС и напряжений достигается путем регулирования тока возбуждения генератора, а контролируется с помощью вольтметра (на рисунке отсутствует). Изменение частоты и фазы ЭДС генератора достигается изменением частоты вращения ротора генератора. Правильность чередования фаз проверяется только при первом включении генератора. Совпадение ЭДС и напряжений по фазе контролируется с помощью ламп, нулевых вольтметров или специальных синхроноскопов.
Неправильная синхронизация может вызвать серьезную аварию. Если, например, напряжения и будут в момент включения сдвинуты по фазе на , то это эквивалентно короткому замыканию при удвоенном напряжении ().
Синхронизация с помощью лампового синхроскопа может осуществляться по схеме на погасание (рис.22,а) или вращение света (рис.22,б). Схема синхронизации на погасание света предполагает включение ламп 1, 2, 3, между одноименными клеммами генератора и сети. Момент синхронизации соответствует одновременному погасанию всех ламп. Схема синхронизации на вращение света предполагает включение ламп 1 и 2 между разноименными клеммами генератора и сети. Момент синхронизации соответствует свечению этих двух ламп с максимальной яркостью и погасанию лампы 3, подключенной к одноименным клеммам генератора и сети.
Метод точной синхронизации предполагает наличие автоматических синхронизаторов, которые осуществляют автоматическое регулирование EГ и fГ синхронизируемого генератора и при достижении необходимых
условий автоматически включают генераторы на параллельную работу. Однако автоматические синхронизаторы сложны и требуют непрерывного и квалифицированного обслуживания. Кроме того, в случае аварий процесс синхронизации с помощью автоматических синхронизаторов затягивается (до мин.), что с точки зрения оперативности ликвидации аварий крайне нежелательно.
Рис. 22
Сущность метода грубой синхронизации (самосинхронизации) заключается в том, что генератор включается в сеть в невозбужденном состоянии (EГ=0) при частоте вращения близкой к синхронной, затем включается ток возбуждения и генератор втягивается в синхронизм. При самосинхронизации неизбежно возникает значительный бросок тока якоря (до 3,5 IH). Однако этот ток все же меньше чем при внезапном коротком замыкании генератора на холостом ходу при , так как кроме сопротивления обмотки якоря генератора в цепи будут действовать и сопротивления элементов сети. Кроме того, величину броска тока снижает включение в цепь обмотки возбуждения сопротивления гашения поля.
8.2 Синхронные режимы параллельной работы синхронных машин
Режим работы синхронной машины параллельно с сетью при синхронной частоте вращения называется синхронным.
Рассмотрим включенную на параллельную работу неявнополюсную машину, пренебрегая активным сопротивлением фаз обмотки якоря ().
Ток обмотки якоря будет равен
.
Изменение реактивной мощности. Режим синхронного компенсатора.
В случае, если выполнены все условия включения генератора на параллельную работу, ток якоря равен нулю, машина работает на холостом ходу. Если ток возбуждения генератора после синхронизации увеличен, то , и возникает ток , отстающей от на 90 эл.град. (рис.23,а). Машина будет отдавать в сеть индуктивный ток и реактивную мощность. Если ток возбуждения генератора уменьшить, то , возникает опережающий ток относительно и (рис.23,б). Машина будет отдавать в сеть емкостной ток и потреблять из сети реактивную мощность.
Синхронная машина не несущая активную нагрузку и загруженная реактивным током называется синхронным компенсатором.
Изменение активной мощности. Режим генератора и двигателя.
Чтобы включенная на параллельную работу машина вырабатывала активную мощность, работала в режиме генератора, необходимо увеличить механический вращающий момент на валу (рис.23,в). При этом возникает ток, отстающий от на . Значение активной мощности генератора равно
.
Рис. 23
Если, наоборот, притормозить ротор машины, создав на его валу механическую нагрузку, то ЭДС будет отставать от на угол , ток от - на угол (рис.23,г). При этом активная мощность будет равна , машина будет работать в режиме двигателя, потребляя активную мощность из сети.
8.3 Угловые характеристики активной мощности синхронных машин при ,
Выразим активную мощность генератора из векторной диаграммы (рис.24), полагая ,
Рис.24
Значения составляющих тока якоря и найдем из этой же векторной диаграммы:
и, подставив в выражение для мощности P, получим:
.
Первая составляющая активной мощности обусловлена электромагнитным возбуждением, вторая - различными магнитными сопротивлениями (магнитной несимметрией) по осям d и q.
Понятие о статической устойчивости. Статической устойчивостью синхронной машины называется такой режим работы, когда при наличии небольших возмущений (отклонение ) и прекращения их действия, восстановится прежний режим работы. Режим работы синхронной машины статически устойчив, если , и неустойчив, если .
Рис. 25
Неявнополюсная машина. Из выражения активной мощности, учитывая, что , получим:
.
На рис.25,а представлена угловая характеристика активной мощности неявнополюсной машины в режиме генератора. При увеличении P от нуля угол будет расти от и при критическом угле нагрузки достигается максимальная мощность , которую способен развить генератор. При дальнейшем увеличении (более 900) активная мощность генератора уменьшается. Таким образом, область - область устойчивой работы, область - неустойчивой работы.
Явнополюсная машина. Угловая характеристика активной мощности явнополюсной машины представлена на рис.25,б. Область устойчивой работы явнополюсной машины несколько меньше, чем у неявнополюсной, и составляет ориентировочно 600.
8.4 Синхронизирующая мощность (синхронизирующий момент) и статическая перегружаемость синхронных машин
Выше установлено, что в определенных пределах значений угла нагрузки синхронная машина способна сохранять синхронный режим работы. Это обусловлено тем, что при отклонении угла (рис.25,а) на некоторую величину возникает мощность , под воздействием которой устойчивое состояние работы восстанавливается. Мощность называют синхронизирующей. Этой мощности соответствует электромагнитный момент, который называют синхронизирующим. Коэффициент синхронизирующей мощности равен:.
Зависимости коэффициентов синхронизирующей мощности неявнополюсной и явнополюсной машин показаны штриховыми линиями на рис.25,а и 25,б. Положительный знак этих коэффициентов является одним из критериев устойчивости статического режима работы.
Статическая перегружаемость синхронной машины при характеризуется отношением амплитуды активной мощности к номинальной активной мощности PH, .Значение коэффициента статической перегружаемости должно быть не менее .
8.5 Работа синхронной машины при постоянной активной мощности и переменном возбуждении
Рассмотрим зависимость тока якоря I от тока возбуждения при в случае параллельной работы машины с сетью бесконечной мощности (). Для определения этой зависимости воспользуемся упрощенной векторной диаграммой неявнополюсного синхронного генератора (рис.26).
Рис. 26
При активная составляющая тока якоря , поэтому на векторной диаграмме острие вектора скользит по прямой АВ. Если полагать, что , то и приведенная составляющая тока возбуждения , создающая результирующий поток , также постоянна. Полный приведенный ток возбуждения
.
При непрерывном изменении полного приведенного тока возбуждения , ток якоря и также меняются. При некотором значении величина тока минимальна, равна и . При увеличении тока возбуждения (режим перевозбуждения) и уменьшении (режим недовозбуждения) ток I возрастает, так как растет его реактивная составляющая.
Рис. 27
На рис.27 представлен характер зависимостей при разных значениях P=const. Эти зависимости из-за своего вида называются -образными характеристиками. Нижняя кривая соответствует , причем - значение тока возбуждения при . Правые части характеристик соответствуют перевозбужденной машине, левые части - недовозбужденной.
Линия ОС является регулировочной характеристикой машины при . Линия АВ представляет границу устойчивой работы, на которой .
9. Элементы теории переходных процессов синхронных машин
При резких изменениях режима работы синхронной машины (подключение и отключение нагрузки, замыкание и размыкание электрических цепей обмоток, короткое замыкание и т.д.) возникают разнообразные переходные процессы. Переходные процессы в одной машине могут оказать большое влияние на другие машины, работающие в единой энергосистеме, и вызвать серьезные аварии с большими убытками.
Переходные процессы любого характера описываются дифференциальными уравнениями. Явнополюсные синхронные машины имеют магнитную и электрическую несимметрии, и дифференциальные уравнения имеют сложный вид. Наиболее интенсивные переходные процессы в синхронных машинах вызываются короткими замыканиями, которые происходят по разным причинам (повреждение и пробой изоляции, падение опор линий электропередачи, обрыв проводов и т.д.).
Короткие замыкания, которые возникают при работе электрических машин под напряжением, называются внезапными.
9.1 Гашение магнитного поля
При внутренних коротких замыканиях, в обмотке якоря синхронного генератора (рис.28), ток возбуждения продолжает создавать основной магнитный поток и индуктировать ЭДС в обмотке якоря, поэтому в ней продолжают протекать большие токи. Чтобы не допустить повреждений генератора, необходимо быстро довести ток возбуждения и поток до нуля. Такая операция называется гашением магнитного поля.
Гашение поля возможно путем разрыва цепи обмотки возбуждения генератора с помощью контактов 8. Однако, это недопустимо, так как при этом в обмотке возбуждения генератора индуктируется весьма большая ЭДС, способная вызвать пробой изоляции. При нормальной работе контакты 8 замкнуты, а контакты 9 разомкнуты. При внутренних замыканиях релейная защита замыкает контакты 9 и размыкает контакты 8. Обмотка возбуждения генератора остается замкнутой через сопротивление 7 гашения поля, которое в раз больше сопротивления самой обмотки возбуждения. При этом ток затухает тем быстрее, чем больше сопротивление гашения поля.
Рис. 28
1 - якорь генератора; 2 - обмотка возбуждения генератора; 3 - выключатель генератора; 4 - якорь возбудителя; 5 - обмотка возбуждения возбудителя; 6 - реостат регулирования тока возбуждения возбудителя; 7 - сопротивление гашения поля; 8 и 9 - контакты автомата гашения поля (АГП).
9.2 Физическая картина явлений при внезапном трехфазном коротком замыкании синхронного генератора
Процесс внезапного короткого замыкания обмотки якоря в главнейших чертах аналогичен короткому замыканию в любой цепи переменного тока, например, внезапному короткому замыканию вторичной обмотки трансформатора. Это означает, что в фазах обмотки якоря возникают вынужденные периодические токи и свободные апериодические токи, затухающие с определенными постоянными времени.
Теорема о постоянстве потокосцепления. Дифференциальное уравнение электрической цепи, в которой нет источников посторонних ЭДС имеет вид
,
где - полное потокосцепление этой цепи, обусловленное как собственным потоком, так и потоками взаимной индукции других электрических цепей, индуктивно связанных с ней.
Если , то получим , откуда . Следовательно, потокосцепление сверхпроводящей электрической цепи остается постоянным.
Периодические и апериодические токи обмотки якоря. Согласно теореме о постоянстве потокосцепления, при , потокосцепления фаз якоря должны оставаться неизменными, где - активные сопротивления обмоток якоря (фазы), возбуждения, успокоительной, соответственно.
Однако, постоянные потокосцепления фаз статора могут создаваться только апериодическими токами в фазах этой обмотки. Эти токи создают апериодический поток якоря.
Вследствие вращения ротора в фазах обмотки якоря возникают периодические синусоидальные токи с амплитудой Iпm, которые создают периодический поток якоря, направленный встречно потоку обмотки возбуждения, сохраняя неизменным потокосцпеления фаз якоря.
Периодические и апериодические токи индуктора. Согласно теореме о постоянстве потокосцепления, при , апериодический поток якоря вызывает периодические токи в индукторе и успокоительной обмотке, а периодический поток якоря вызывает апериодические токи в индукторе и в успокоительной обмотке .
Рис.29
Рис.30
Значения токов внезапного трехфазного короткого замыкания. Полный (ударный) ток короткого замыкания обмотки якоря равен
,
где in- мгновенное значение периодического тока обмотки якоря; - мгновенное значение апериодического тока обмотки якоря.
Рис.31
Мгновенное значение тока короткого замыкания по мере протекания переходного процесса имеет три наименования: сверхпереходное, переходное, установившееся.
Сверхпереходный ток обмотки якоря обусловлен продольным сверхпереходным индуктивным сопротивлением обмотки якоря (рис.29), которое определяется действием успокоительной обмотки и обмотки возбуждения.
Переходный ток якоря обусловлен продольным переходным индуктивным сопротивлением обмотки якоря (рис.30), которое определяется действием обмотки возбуждения.
Установившийся ток короткого замыкания определяется синхронным индуктивным сопротивлением по продольной оси (рис.31).
Апериодическая составляющая тока короткого замыкания при равна нулю. Периодическая составляющая тока короткого замыкания при равна установившемуся току короткого замыкания.
Ударный ток короткого замыкания (сверхпереходный)
,
где - амплитудное значение ЭДС фазы обмотки якоря
,
где - индуктивные сопротивления рассеяния обмоток возбуждения, успокоительной, соответственно.
Как и в трансформаторе, в обмотке якоря при коротком замыкании возникают большие электродинамические усилия. Эти усилия стремятся отогнуть лобовые части обмотки якоря. Циклические деформации лобовых частей, в особенности перегибы при выходе из паза, могут вызвать повреждение изоляции и ее пробой. Поэтому в мощных машинах требуется особо надежное крепление лобовых частей обмотки якоря.
10. Синхронные двигатели и компенсаторы
10.1 Синхронные двигатели
В сравнении с асинхронными двигателями они имеют большие преимущества:
1. Могут работать с и не потреблять реактивную мощность из сети;
2. Момент синхронного двигателя пропорционален напряжению (у асинхронного двигателя );
КПД синхронного двигателя выше, чем у асинхронного за счет меньших потерь;
4. Частота вращения остается независимой от нагрузки.
Однако синхронные двигатели конструктивно сложнее и требуют источник постоянного тока для питания обмотки возбуждения. Кроме того, имеются трудности при пуске.
Различают следующие способы пуска синхронных двигателей:
1. Пуск с помощью постороннего двигателя. Ротор возбужденного двигателя приводится во вращение до частоты близкой к синхронной и с помощью синхронизирующего устройства подключается к трехфазной сети. Затем вспомогательный двигатель отключают.
2. Асинхронный пуск. Это способ предполагает наличие в полюсных наконечниках ротора пусковой обмотки. Невозбужденный синхронный двигатель статорной обмоткой подключается к трехфазной сети переменного тока. Вращающееся магнитное поле индуктирует в пусковой обмотке ротора ЭДС, которая создает в замкнутых стержнях обмотки ротора токи. Взаимодействие этих токов с полем якоря создает момент, приводящий ротор во вращение. При завершении асинхронного пуска (достижении 95% синхронной частоты вращения), подается питание на обмотку возбуждения и двигатель начинает работать синхронно.
Рис. 32
Рабочие характеристики синхронного двигателя представляют собой зависимости частоты вращения ротора n, тока в обмотке якоря , потребляемой активной мощности , коэффициента мощности , полезного момента M2 от полезной мощности (рис.32).
Частота вращения ротора n остается неизменной и не зависит от нагрузки, поэтому график имеет вид прямой, параллельной оси абсцисс. Полезный момент на валу синхронного двигателя имеет вид прямой, выходящей из начала координат. Мощность P1 и ток I1 имеют значения при , так как существуют потери и ток холостого хода. Вид характеристики зависит от величины тока возбуждения двигателя. Если двигатель работает с недовозбуждением, то с ростом уменьшается. При работе с перевозбуждением с ростом увеличивается.
10.2 Синхронный компенсатор
Синхронные компенсаторы предназначены для повышения коэффициента мощности сети и поддержания нормального уровня напряжения сети в районах сосредоточения потребительских нагрузок. Нормальным является перевозбужденный режим работы синхронного компенсатора, когда он отдает в сеть реактивную мощность.
Синхронные компенсаторы не имеют приводных двигателей и поэтому сами являются синхронными двигателями, работающими на холостом ходу, при этом из сети потребляя небольшую активную мощность для покрытия своих потерь. Пуск синхронных компенсаторов осуществляется также, как и синхронных двигателей.
Так как у синхронного компенсатора не ставится вопрос статической устойчивости, они выполняются с малым воздушным зазором, что позволяет облегчить обмотку возбуждения и уменьшить стоимость машины.
Лабораторные работы и контрольные вопросы по разделу «Синхронные машины»
1. Исследование характеристик трехфазного синхронного генератора
Проводятся экспериментальные исследования синхронного генератора для получения и анализа следующих характеристик: холостого хода, нагрузочной, внешней, регулировочной, короткого замыкания.
Контрольные вопросы при защите лабораторной работы
1.1. Основные элементы конструкции синхронного генератора (СГ) и их назначение.
1.2. Назначение, принцип действия СГ.
1.3. Изобразите электрическую схему опыта холостого хода трехфазного СГ и дайте необходимые пояснения.
1.4. Изложите порядок действий при получении характеристики холостого хода СГ.
1.5. Изобразите и объясните характеристику холостого хода СГ, запишите условия, при которых она получена.
1.6. Изобразите электрическую схему для получения индукционной нагрузочной характеристики СГ и дайте необходимые пояснения.
1.7. Изложите порядок действий при получении нагрузочной индукционной характеристики СГ.
1.8. Изобразите и объясните нагрузочную индукционную характеристику СГ, запишите условия, при которых она получена.
1.9. Изобразите в одних осях и объясните взаимное положение характеристик холостого хода СГ и нагрузочной индукционной.
1.10. Изобразите электрическую схему СГ для получения внешней характеристики и дайте необходимые пояснения.
1.11. Изложите порядок действий при получении внешней характеристики СГ.
1.12. Изобразите в одних осях координат и объясните внешние характеристики СГ при активной и индуктивной нагрузке, запишите условия, при которых они получены.
1.13. Изобразите в одних осях координат и объясните внешние характеристики СГ, работающего на активную нагрузку, при возрастании и сбросе нагрузки, запишите условия, при которых они получены.
1.14. Изобразите электрическую схему для получения регулировочной характеристики СГ и дайте необходимые пояснения.
1.15. Изложите порядок действий при получении регулировочной характеристики СГ.
1.16. Изобразите в одних осях координат регулировочные характеристики СГ при активном и индуктивном характерах нагрузки, запишите условия, при которых они получены.
1.17. Изобразите электрическую схему опыта короткого замыкания СГ (по указанию преподавателя) и дайте необходимые пояснения.
1.18. Изложите порядок действий при получении характеристик короткого замыкания СГ.
1.19. Изобразите в одних осях координат и объясните характеристики однофазного, двухфазного, трехфазного короткого замыкания СГ, запишите условия, при которых они получены.
2. Определение параметров трехфазного синхронного генератора
Проводится экспериментальное определение индуктивных сопротивлений синхронного генератора Xd, Xq, X2, X0. Сравниваются со значениями, полученными по характеристикам короткого замыкания и холостого хода. Анализируются полученные результаты.
Контрольные вопросы при защите лабораторной работы
2.1. Изобразите ротор явнополюсного СГ с 2р = 4. Укажите продольные и поперечные оси.
2.2. Какой ток обмотки якоря принимается за базисный?
2.3. Какое напряжение обмотки якоря принимается за базисное?
2.4. Какое сопротивление обмотки якоря принимается за базисное?
2.5. Какой ток обмотки возбуждения принимается за базисный?
2.6. Поясните сущность метода скольжения.
2.7. Изобразите электрическую схему опыта определения Xd и Xq по методу скольжения и дайте необходимые пояснения.
2.8. Поясните порядок действий при опыте определения Xd и Xq по методу скольжения.
2.9. Метод скольжения. Какими (и почему) будут показания измерительных приборов обмотки якоря, когда ось МДС обмотки якоря совпадет с продольной осью индуктора?
2.10. Метод скольжения. Какими (и почему) будут показания измерительных приборов обмотки якоря, когда ось МДС обмотки якоря совпадает с поперечной осью индуктора?
2.11. Какое из индуктивных сопротивлений Хd или Хq больше и почему?
2.12. Изобразите электрическую схему опыта определения сопротивления обратной последовательности и дайте необходимые пояснения.
2.13. Поясните порядок выполнения опыта по определению индуктивного сопротивления обратной последовательности фазы обмотки якоря.
2.14. Какое из индуктивных сопротивлений Хq или Х2 больше и почему?
2.15. Изобразите электрическую схему опыта определения сопротивления нулевой последовательности и дайте необходимые пояснения.
2.16. Поясните порядок выполнения опыта по определению сопротивления нулевой последовательности.
2.17. Как учитывается реакция якоря при построении векторной диаграммы синхронной машины?
2.18. Что можно определить из векторной диаграммы Потье?
3. Исследование синхронного реактивного двигателя
Проводятся опыты холостого хода и получения рабочих характеристик, анализируются результаты исследований.
Контрольные вопросы при защите лабораторной работы
3.1. Основные конструктивные элементы синхронного реактивного двигателя (СРД) и их назначение.
3.2. В чем отличие конструкций роторов простого и усовершенствованного СРД?
3.3. Для чего на роторе СРД выполняют обмотку типа «беличья клетка», как и у асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором?
3.4. Назначение, принцип действия СРД.
3.5. Поясните, как и почему осуществляется пуск СРД?
3.6. Какие зависимости называют характеристиками холостого хода СРД, при соблюдении каких условий они получены.
3.7. Изобразите электрическую схему опыта холостого хода и дайте необходимые пояснения.
3.8. Поясните порядок действий при проведении опыта холостого хода.
3.9. Изобразите и поясните зависимость тока холостого хода, как одной из характеристик холостого хода, запишите условия, при которых она получена.
3.10. Изобразите и поясните зависимость потерь холостого хода, как одной из характеристик холостого хода, запишите условия, при которых она получена.
3.11. Изобразите и поясните зависимость cosц0, как одной из характеристик холостого хода, запишите условия, при которых она получена.
3.12. Какие зависимости называют рабочими характеристиками СРД, при соблюдении каких условий они получены.
3.13. Изобразите электрическую схему получения рабочих характеристик и дайте необходимые пояснения.
3.14. Что необходимо для снятия рабочих характеристик методом непосредственной нагрузки?
3.15. Поясните порядок действий при получении рабочих характеристик.
3.16. Изобразите и поясните зависимость I1=f(P2), запишите условия, при которых она получена.
3.17. Запишите формулу для расчета полезной мощности на валу СРД по результатам опыта и дайте необходимые пояснения.
3.18. Изобразите и поясните зависимость n=f(P2), запишите условия, при которых она получена.
3.19. Изобразите и поясните зависимость M2=f(P2), запишите условия, при которых она получена.
3.20. Изобразите и поясните зависимость cosц1=f(P2), запишите условия, при которых она получена.
3.21. Запишите формулу для расчета коэффициента мощности СРД по результатам опыта и дайте необходимые пояснения.
3.22. Изобразите и поясните зависимость з=f(P2), запишите условия, при которых она получена.
3.23. Запишите формулу для расчета КПД по результатам опыта и дайте необходимые пояснения.
3.24. Изобразите и поясните зависимость P1=f(P2), запишите условия, при которых она получена.
3.25. Поясните, что такое «выпадение из синхронизма»?
3.26. Объясните причину колебаний стрелок измерительных приборов в статорной цепи СРД, работающего под нагрузкой, после выпадения его из синхронизма.
3.27. Почему вращается ротор СРД после выпадения его из синхронизма?
3.28. С какой частотой вращается ротор СРД после выпадения его из синхронизма?
3.29. Поясните, что такое «втягивание в синхронизм»?
3.30. Как определяются моменты выхода из синхронизма и входа в синхронизм?
4. Параллельная работа синхронного генератора с мощной сетью
Проводится включение синхронного генератора (СГ) на параллельную работу, снимаются зависимость тока якоря от активной нагрузки генератора, U-образные характеристики при различных значениях полезной мощности генератора.
Контрольные вопросы при защите лабораторной работы
4.1. Что понимают под параллельной работой СГ с сетью?
4.2.Что понимают под синхронизацией СГ с сетью?
4.3.Какими методами можно включить СГ на параллельную работу с сетью?
4.4.Что означает грубая синхронизация?
4.5.Перечислите условия точной синхронизации СГ с сетью при включении его на параллельную работу.
4.6.Почему нельзя включать СГ на параллельную работу при разном чередовании фаз сети и генератора?
4.7.Как обеспечить равенство частот напряжения сети и ЭДС СГ?
4.8. Как обеспечивают равенство напряжения сети и ЭДС СГ?
4.9. Как проверить чередование фаз сети и синхронного генератора?
4.10. Поясните назначение и правила пользования синхроноскопом.
4.11. Как изменяют реактивную мощность СГ при параллельной работе с сетью?
4.12. Как изменяют активную мощность СГ при параллельной работе с сетью?
4.13. Как осуществить режим перевозбуждения СГ?
4.14. Как осуществить режим недовозбуждения СГ?
4.15. С каким реактивным током (индуктивным или емкостным) и почему работает СГ параллельно с сетью в режиме перевозбуждения?
4.16.Как перевести СГ, после завершения синхронизации, в режим синхронного компенсатора?
4.17. Изобразите и объясните зависимость I = f(P2), запишите условия, при которых она получена.
4.18. Изобразите и объясните U-образные характеристики СГ, запишите условия, при которых они получены.
4.19 Как по U-образной характеристике рассчитать зависимость cosц=f( If )?
4.20. Изобразите и объясните зависимость cosц=f( If ), запишите условия, при которых она получена.
Радел 2. Машины постоянного тока
1. Устройство простейшей машины постоянного тока и принцип ее действия
Наибольшее применение машины постоянного тока находят в качестве двигателей, где требуется широкое и плавное регулирование частоты вращения (прокатные станы, электрическая тяга на транспорте, мощные металлорежущие станки). Генераторы постоянного тока используются в различных транспортных и других установках (для питания электроприводов с широким регулированием частоты вращения, в электролизной промышленности и т.д.), кроме того, они являются возбудителями и подвозбудителями крупных синхронных генераторов.
На рис. 1 представлена простейшая машина постоянного тока. Неподвижная часть машины, называемая индуктором, состоит из полюсов и стального ярма, к которому прикрепляются полюсы. Назначением индуктора является создание в машине основного магнитного потока. Индуктор простейшей машины имеет два полюса (1) и ярмо (на рис. не показано). Вращающаяся часть машины состоит из укрепленных на валу цилиндрического якоря (2) и коллектора (3). Якорь состоит из сердечника, набранного из листов электротехнической стали, и обмотки, уложенной в пазах сердечника якоря. Обмотка якоря имеет один виток, соединенный с изолированными от вала двумя медными пластинами коллектора. Обмотка якоря соединяется с внешней цепью коллектором и щетками (4).
Основной магнитный поток в машинах постоянного тока обычно создается обмоткой возбуждения, которая расположена на сердечниках полюсов и питается постоянным током. Магнитный поток проходит от северного полюса N через якорь к южному полюсу S, и от него через ярмо снова к северному полюсу, преодолевая дважды воздушный зазор. Сердечники полюсов выполняются из электротехнической стали.
Рис. 1
1 - полюс; 2 - якорь; 3 - коллектор; 4 - неподвижная щетка
Принцип действия генератора. При вращении якоря машины в направлении по часовой стрелке в проводниках обмотки якоря индуктируется ЭДС, направление которой может быть определено по правилу правой руки. Значение индуктируемой в проводнике ЭДС
,
где В - магнитная индукция; l - активная длина проводника; v - линейная скорость перемещения проводника.
Полная ЭДС якоря рассматриваемой машины равна . ЭДС является переменной, так как проводники обмотки якоря проходят попеременно под северным и южным полюсами, в результате чего направление ЭДС в проводниках меняется.
Рис. 2
1 - вал;
2 - задний подшипниковый щит;
3 - коллектор;
4 - щетки;
5 - сердечник якоря;
6 - сердечник главного полюса;
7 - обмотка возбуждения;
8 - станина;
9 - передний подшипниковый щит;
10 - вентилятор;
11 - лапы для крепления;
12 - подшипники
Если обмотка якоря с помощью щеток замкнута через внешнюю цепь, то в обмотке возникает переменный ток, а во внешней цепи - постоянный. Это объясняется тем, что под верхней щеткой всегда находится пластина, соединенная с проводником, расположенным под северным полюсом, а под нижней щеткой - пластина, соединенная с проводником, расположенным под южным полюсом. В результате этого полярность щеток и направление тока во внешней цепи остаются неизменными. Таким образом, в генераторе коллектор является механическим выпрямителем, который преобразует переменный ток обмотки якоря в постоянный ток внешней цепи. Для улучшения условий токосъема с коллектора в машинах с мощностью более 0,5кВт между главными полюсами устанавливаются добавочные полюсы. Обмотка добавочных полюсов включается последовательно в цепь обмотки якоря. Сердечник добавочного полюса изготавливается из стали и имеет обычно монолитную конструкцию. Общий вид машины постоянного тока приведен на рис. 2.
2. Якорные обмотки машин постоянного тока
В современных машинах постоянного тока якорная обмотка укладывается в пазах на внешней поверхности якоря. Такие обмотки называются барабанными. Обмотки якорей подразделяются на петлевые и волновые. Существуют также обмотки, которые представляют собой сочетание этих двух обмоток (комбинированные).
Основным элементом каждой обмотки является секция, которая состоит из одного или нескольких последовательно соединенных витков, и присоединена своими двумя концами к двум коллекторным пластинам.
Результирующий шаг любой обмотки равен
,
где - первый и второй частичные шаги обмотки.
Первый частичный шаг обмотки равен
,
где - число элементарных пазов, равное числу коллекторных пластин К; Z- число реальных пазов якоря; - число элементарных пазов в одном реальном; - дробь, при которой шаг у1 будет целым числом; 2p - число полюсов.
Знаки () перед означают удлиненный или укороченный шаг. Как правило принимают укороченный шаг для меньшего расхода меди за счет уменьшения длины лобовых частей обмотки.
Второй частичный шаг обмотки находят по формуле
.
Результирующий шаг по коллектору определяет расстояние в коллекторных делениях между серединами коллекторных пластин, к которым присоединены концы данной секции, . Коллекторным делением называется ширина коллекторной пластины плюс толщина изоляционной прокладки между соседними коллекторными пластинами.
...Подобные документы
Принцип действия и структура синхронных машин, основные элементы и их взаимодействие, сферы и особенности применения. Устройство и методика использования машин постоянного тока, их разновидности, оценка Э.д.с., электромагнитного момента этого типа машин.
учебное пособие [7,3 M], добавлен 23.12.2009Принцип работы и устройство генераторов постоянного тока. Электродвижущая сила и электромагнитный момент генератора постоянного тока. Способы возбуждения генераторов постоянного тока. Особенности и характеристика двигателей различных видов возбуждения.
реферат [3,2 M], добавлен 12.11.2009Конструкция и принцип действия машины постоянного тока. Характеристики генератора независимого возбуждения. Внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения. Принцип обратимости машин постоянного тока. Электромагнитная обмотка якоря в машине.
презентация [4,1 M], добавлен 03.12.2015Расчет двигателя постоянного тока: главные размеры машины; параметры обмотки якоря, коллектор и щеточный аппарат; геометрия зубцовой зоны. Магнитная система машины: расчет параллельной обмотки возбуждения; потери и коэффициент полезного действия.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 06.09.2012Принцип работы и устройство генератора постоянного тока. Типы обмоток якоря. Способы возбуждения генераторов постоянного тока. Обратимость машин постоянного тока. Двигатель параллельного, независимого, последовательного и смешанного возбуждения.
реферат [3,6 M], добавлен 17.12.2009Расчеты главных размеров двигателя. Выбор и определение параметров обмотки якоря. Проверка магнитной цепи машины, также расчет параллельной обмотки возбуждения, щеточно-коллекторного узла и добавочных полюсов. Конструкция двигателя постоянного тока.
курсовая работа [852,4 K], добавлен 30.03.2011Методика и порядок расчета магнитной цепи машины по данным постоянного тока, чертеж эскиза. Определение Н.С. возбуждения при номинальном режиме с учетом генераторного режима работы. Чертеж развернутой схемы обмотки якоря при использовании петлевой.
контрольная работа [66,2 K], добавлен 03.04.2009Конструкция и принцип действия электрических машин постоянного тока. Исследование нагрузочной, внешней и регулировочной характеристик и рабочих свойств генератора с независимым возбуждением. Особенности пуска двигателя с параллельной системой возбуждения.
лабораторная работа [904,2 K], добавлен 09.02.2014Расчет машины постоянного тока. Размеры и конфигурация магнитной цепи двигателя. Тип и шаги обмотки якоря. Характеристика намагничивания машины, расчет магнитного потока. Размещение обмоток главных и добавочных полюсов. Тепловой и вентиляционный расчеты.
курсовая работа [790,3 K], добавлен 11.02.2015Проектирование двигателя постоянного тока с мощностью 4,5 кВт, степенью защиты IP44. Выбор электромагнитных нагрузок. Расчет обмотки якоря, магнитной цепи, обмотки добавочных полюсов. Рабочие характеристики двигателя со стабилизирующей обмоткой и без нее.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 07.05.2014Принцип действия генератора постоянного тока. Якорные обмотки и процесс возбуждения машин постоянного тока. Обмотка с "мертвой" секцией. Пример выполнения простой петлевой и волновой обмотки. Двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением.
презентация [4,9 M], добавлен 09.11.2013Размеры, конфигурация и материал магнитной цепи машины. Выбор размеров сердечников якоря, главных и добавочных полюсов. Определение необходимого количества витков обмотки якоря, коллекторных пластин и пазов с целью разработки двигателя постоянного тока.
курсовая работа [242,8 K], добавлен 16.09.2014Простота устройства, большая надежность и низкая стоимость асинхронных двигателей. Принцип действия асинхронной машины и режимы ее работы. Получения вращающегося магнитного поля. Устройство синхронной машины, холостой ход синхронного генератора.
презентация [443,8 K], добавлен 12.01.2010Генераторы синхронные с самовозбуждением. Описание работы корректора напряжения. Принцип действия электродвигателя постоянного тока типа ПГ1500/225.ОМ4. Предназначение и состав электроэнергетической системы. Устройство и работа рулевой машины.
реферат [37,3 K], добавлен 12.03.2012Определение ориентировочного значения тока в статорной обмотке асинхронного двигателя. Анализ назначения добавочных полюсов в электрической машине постоянного тока. Нахождение реактивного сопротивления фазы обмотки ротора при его неподвижном состоянии.
контрольная работа [333,7 K], добавлен 10.02.2016Разработка конструкции двигателя постоянного тока. Число эффективных проводников в пазу. Плотность тока в обмотке якоря. Индукция в расчётных сечениях магнитной цепи. Магнитное напряжение воздушного зазора. Расчёт характеристики намагничивания машины.
курсовая работа [333,5 K], добавлен 30.04.2009Основные этапы проектирования электрического двигателя: расчет параметров якоря и магнитной системы машины постоянного тока, щеточно-коллекторного узла и обмотки добавочного полюса. Определение потери мощности, вентиляционных и тепловых характеристик.
курсовая работа [411,3 K], добавлен 11.06.2011Рабочие характеристики электродвигателя. Расчет коллекторного двигателя постоянного тока малой мощности. Обмотка якоря, размеры зубцов, пазов и проводов. Магнитная система машины. Потери и коэффициент полезного действия. Индукция в станине, её значение.
курсовая работа [597,6 K], добавлен 25.01.2013Роль и значение машин постоянного тока. Принцип работы машин постоянного тока. Конструкция машин постоянного тока. Характеристики генератора смешанного возбуждения.
реферат [641,0 K], добавлен 03.03.2002Электрические цепи постоянного тока. Электромагнетизм. Однофазные и трехфазные цепи переменного тока. Электрические машины постоянного и переменного тока. Методические рекомендации по выполнению контрольных работ "Расчет линейных цепей постоянного тока".
методичка [658,2 K], добавлен 06.03.2015
