Способы возбуждения синхронных машин
Наиболее распространена система возбуждения генератора с помощью генератора постоянного тока, расположенного на одной оси с синхронным генератором (рис. 8.8).
Рис. 8.8
Генератор постоянного тока работает обычно в режиме самовозбуждения с обмоткой возбуждения, включенной параллельно с обмоткой якоря. Напряжение с зажимов генератора постоянного тока через контактные кольца K 1и K 2 подается на обмотку возбуждения генератора. Для возбуждения генераторов большой мощности монтируют возбудитель переменного трехфазного тока и трехфазный выпрямитель (рис. 8.9).
Рис. 8.9
В этом случае трехфазная обмотка возбудителя расположена на вращающейся части возбуждаемого генератора. На той же части смонтирован трехфазный выпрямитель. Достаточно просто запитывать якорь главного генератора. Якорь возбудителя может получать питание от внешнего источника постоянного тока или от дополнительного возбудителя постоянного тока, смонтированного на той же оси. Для возбуждения трехфазного генератора может быть использован принцип самовозбуждения (рис. 8.10). Условия самовозбуждения генератора такие же, как и у генераторов постоянного тока.
Рис. 8.10
Постоянный ток возбуждения получают от трансформатора возбуждения, так как в большинстве случаев напряжение возбуждения меньше напряжения сети и выпрямителя. Для регулирования тока возбуждения используют резистор возбуждения . Для поддержания постоянным напряжения генератора возбуждение может использоваться в электронных установках автоматического регулирования тока возбуждения.
Заключение Основной целью написания пособия явилось изложение материала теории и практики эксплуатации электромеханических устройств простым доступным языком без потери информативности содержания. Изучение физических основ функционирования электрических машин является солидной основой для понимания принципов построения других электромеханических устройств, которые используются на предприятиях различного профиля. Бурное развитие новых технологий ставит перед производством ряд сложных научных и технологических проблем. В решении этих задач ключевая роль принадлежит энергетике. В условиях научно-технической революции темпы развития машиностроительного комплекса и, в частности, электромашиностроения во многом определяют технический прогресс в области энергетики, топливной промышленности, транспорта и связи, металлургии, станкостроения и приборостроения, строительства, агропромышленного комплекса и др. В настоящем учебном пособии изложены основы теории, особенности конструкции и режимы работы основных типов электрических машин, применяемых в промышленности. При этом отмечены современные тенденции развития этих машин, направленные на повышение их надежности, энергетических показателей, улучшения характеристик. В целом, в настоящее время в развитии отечественного электромашиностроения наблюдаются следующие тенденции: - улучшение конструкций магнитных систем, обмоток и систем охлаждения с целью снижения массы, габаритных размеров машин, потерь энергии в них; увеличение единичной мощности машин, частоты вращения и номинального напряжения, повышение надежности путем улучшения качества изоляции обмоток, устранения по возможности щеточных контактов и улучшения коммутации в коллекторных машинах; создание новых схем электрических машин, сочетающих в себе электромагнитную систему с элементами полупроводниковой техники (диодами, тиристорами, транзисторами), для повышения надежности, улучшения характеристик и расширения диапазона регулирования выходных параметров (тока, напряжения, частоты вращения и др.), создание линейных электродвигателей и двигателей возвратно-поступательного движения; - разработка более технологичных конструкций машин малой и средней мощности и микромашин, приспособленных для массового и серийного производства; усовершенствование методов расчета электрических машин на основе применения ЭВМ, физического и математического моделирования; широкое применение стандартизации для основных параметров машин, элементов их конструкции, установочных размеров, способов охлаждения, защиты от воздействия внешней среды. В решении поставленных задач ведущая роль принадлежит работникам отраслевых научно-исследовательских и проектно-конструкторских институтов. Существенную помощь работникам электропромышленности оказывают также ученые и преподаватели высших учебных заведений. Электрические машины, применяемые в схемах автоматики и телемеханики, весьма разнообразны по устройству, принципу действия, по функциям, которые они выполняют в различных, порой сильно отличающихся друг от друга автоматических схемах управления, регулирования и контроля. В одной ограниченной по объему учебными планами вузов книге практически невозможно дать описание всех применяемых электрических машин. Именно поэтому авторы данного пособия не ставили перед собой такой задачи, ограничившись лишь описанием устройства, принципа действия, основ теории и основных характеристик электрических машин, получивших наиболее широкое применение. При желании более глубоко познакомиться с электрическими машинами, представленными в данном учебном пособии, конспективно, читатель может обратиться к специальной литературе.
Список литературы 1. Алексеев, А. Е. Конструкция электрических машин / А. Е. Алексеев. - М., 1958. 2. Арменский, Е. В. Электрические микромашины / Е. В. Арменский, Г. Б. Фалк. - М., 1984. 3. Бертинов, А. И. Электрические машины авиационной автоматики / А. И. Бертинов. - М., 1961. 4. Брускин, Д. Э. Электрические машины и микромашины / 5. Бут, Д. А. Бесконтактные электрические машины / Д. А. Бут. - М., 1985. 6. Виноградов, Н. В. Проектирование электрических машин / Н. В. Виноградов, Ф. А. Горяинов, П. С. Сергеев. - М., 1969. 7. Важное, А. И. Электрические машины / А. И. Важное. - Л.: Энергия, 1969. 8. Винокуров, В. А. Электрические машины железнодорожного транспорта / В. А. Винокуров, Д. А. Попов. - М., 1986. 9. Вольдек, А. И. Электрические машины / А. И. Вольдек. - Л.: Энергия, 1966. 10. Голъдберг, О. Д. Проектирование электрических машин / 11. Ермолин, Н. П. Электрические машины малой мощности / Н. П. Ермолин. – М., 1975. 12. Иванов-Смоленский, А. В. Электрические машины / А. В. Иванов-Смоленский. - М., 1980. 13. Кацман, М. М. Электрические машины / М. М. Кацман. - М., 1983. 14. Кацман, М. М. Электрические машины автоматических устройств / М. М. Кацман, Ф. М. Юферов. - М., 1979. 15. Копылов, И. П. Электрические машины / И. П. Копылов. - М., 1986. 16. Копылов, И. П. Электромеханическое преобразование энергии / И. П. Копылов. - М., 1973. 17. Костенко, М. П. Электрические машины. Ч. 1 / М. П. Костенко, Л. М. Пиотровский. - Л., 1973. 18. Костенко, М. П. Электрические машины. Ч. 1. - Изд. 2-е / 19. Костенко, М. П. Электрические машины. Ч. 2. - Изд. 2-е / 20. Петров, Г. Н. Электрические машины / Г. Н. Петров. - М., Госэнергоиздат, 1956. - Ч. I. 21. Петров, Г. Н. Электрические машины / Г. Н. Петров. - М., 1963. - Ч. II; 1968. - Ч. III. 22. Специальные электрические машины / под ред. А. И. Бертинова. -1982. 23. Хрущев, В. В. Электрические машины систем автоматики / В. В. Хрущев. - Л., 1985.
ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие. 3 Введение. 4 Г л а в а 1. Основные физические законы функционирования Г л а в а 2. Общие вопросы машин постоянного тока. 13 2.1. Принцип действия машин постоянного тока. 13 2.2. Конструкция машин постоянного тока. 17 2.3. Обмотки якоря машин постоянного тока. 18 2.4. Эквипотенциальные соединения обмоток якоря. 31 2.5. Способы создания магнитного поля или способы возбуждения 2.6. ЭДС якорной обмотки машин постоянного тока. 36 2.7. Механический момент на валу машины постоянного тока. 39 2.8. Магнитное поле машины постоянного тока, работающей 2.9. Магнитное поле нагруженной машины постоянного тока. 2.10. Коммутация обмотки якоря машин постоянного тока. 45 Г л а в а 3. Двигатели постоянного тока. 49 3.1. Принцип действия двигателей постоянного тока. 49 3.2. Основные уравнения двигателя постоянного тока. 51 3.3. Потери и коэффициент полезного действия двигателей 3.4. Характеристики двигателей постоянного тока. 54 3.5. Пуск двигателей постоянного тока. 65 3.6. Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока. 71 Г л а в а 4. Генераторы постоянного тока. 80 4.1. Классификация генераторов постоянного тока по способу возбуждения. 80 4.2. Энергетическая диаграмма генераторов постоянного тока. 81 4.3. Основные характеристики генераторов постоянного тока. 86 4.4. Характеристики генератора с независимым возбуждением.. 86 4.5. Рабочая точка нагруженного генератора. 94 4.6. Характеристики генератора с параллельным возбуждением.. 95 4.7. Генераторы с последовательным возбуждением.. 100 4.8. Генераторы постоянного тока со смешанным возбуждением.. 101 4.9. Использование генераторов постоянного тока. 105 4.10. Параллельная работа генераторов. 106 Г л а в а 5. Трансформаторы.. 109 5.1. Принцип действия трансформаторов. 110 5.2. Конструкция однофазных трансформаторов. 112 5.3. Потери электрической энергии в трансформаторе и коэффициент полезного действия трансформатора. 114 5.4. Режим холостого хода трансформатора. 118 5.5. Работа трансформатора в режиме нагрузки. 121 5.6. Приведенный трансформатор и его схема замещения. 124 5.7. Экспериментальное определение параметров трансформатора. 129 5.8. Изменение выходного напряжения трансформатора 5.9. Внешняя характеристика трансформаторов. 135 5.10. Трехфазные трансформаторы. Принцип действия трехфазных трансформаторов 137 5.11. Схемы и группы соединения обмоток трехфазных 5.12. Специальные трансформаторы.. 145 5.13. Параллельная работа трансформаторов. 150 Г л а в а 6. Асинхронные машины.. 154 6.1. Магнитные поля асинхронных двигателей. Вращающееся 6.2. Эллиптические и пульсирующие магнитные поля. 160 6.3. Принцип действия асинхронного двигателя. 165 6.4. Конструкция асинхронного двигателя. 168 6.5. Обмотки асинхронных машин. 170 6.6. Электродвижущие силы статорной и роторной обмоток. 177 6.7. Магнитный поток асинхронных машин. 178 6.8. Векторная диаграмма асинхронного двигателя. 181 6.9. Электрическая схема замещения асинхронного двигателя. 184 6.10. Энергетические процессы асинхронной машины.. 186 6.11. Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя. 188 6.12. Общее уравнение вращающего момента асинхронной машины.. 189 6.13. Уравнение механической характеристики асинхронного 6.14. Формула Клосса. 194 6.15. Эквивалентная схема замещения асинхронной машины 6.16. Круговая диаграмма асинхронной машины. Построение диаграммы.. 198 6.17. Анализ круговой диаграммы.. 202 6.18. Пуск трехфазных асинхронных двигателей. 207 6.19. Пуск двигателей с фазным ротором.. 207 6.20. Пуск двигателя с короткозамкнутым ротором.. 210 6.21. Двигатели со специальной роторной обмоткой и улучшенными пусковыми характеристиками. 214 6.22. Способы регулирования частоты вращения трехфазного асинхронного двигателя 216 6.23. Рабочие характеристики асинхронных двигателей. 222 6.24. Работа асинхронного двигателя в различных режимах. 226 6.25. Работа асинхронной машины с фазным ротором в режиме 6.26. Однофазные асинхронные двигатели. 228 6.27. Маркировка выводов асинхронного двигателя. 232 Г л а в а 7. Синхронные генераторы.. 234 7.1. Принцип действия синхронных машин. 234 7.2. Конструкция синхронной машины.. 237 7.3. Режим холостого хода генератора. 238 7.4. Реакция якоря синхронной машины.. 240 7.5. Векторные диаграммы напряжений трехфазного синхронного генератора 245 7.6. Изменение напряжения на выходе синхронного генератора. 249 7.7. Основные характеристики синхронного генератора. 253 7.8. Включение в сеть трехфазных генераторов или параллельная 7.9. Угловые характеристики синхронных генераторов. 261 7.10. Мощность синхронизации и момент синхронизации. 264 7.11. Влияние тока возбуждения на режим работы синхронного 7.12. Потери энергии и коэффициент полезного действия Г л а в а 8. Синхронные двигатели. 269 8.1. Принцип действия синхронных двигателей. 269 8.2. Векторная диаграмма напряжений синхронного двигателя. 270 8.3. Мощность и механический момент синхронного двигателя. 271 8.4. V -образные характеристики синхронных двигателей. 272 8.5. Характеристики синхронного двигателя. 274 8.6. Методы пуска синхронных двигателей. 275 8.7. Синхронные компенсаторы.. 277 8.8. Способы возбуждения синхронных машин. 277 Заключение. 280 Список литературы.. 282
Учебное издание
Горячев Владимир Яковлевич Джазовский Николай Борисович Николаева Елена Владимировна
Электромеханика
Редактор В. В. Чувашова Технический редактор Н. А. Вьялкова Корректор Н. А. Сидельникова Компьютерная верстка Н. В. Ивановой
Сдано в производство 07.12.09. Формат 60x841/16. Усл. печ. л. 16, 74. Уч.-изд. л. 19, 98. Тираж 100. Заказ № 643. «С» 164. _______________________________________________________ Издательство ПГУ 440026, Пенза, Красная, 40.
|