Электрические машины переменного трёхфазного тока

управления и технологий Очная и заочная форма обучения

- Автомобили и автомобильное хозяйство - Автомобиле- и тракторостроение - Технология машиностроения

вращающееся магнитное поле.
Ротор вращается асинхронно, т.е. со скоростью, отличающейся от скорости вращения поля.

Асинхронные машины принципиально могут быть генераторами или двигателями. Характеристики асинхронных двигателей очень высоки, и они широко применяются в технике. Асинхронные генераторы практически не используются, так как имеют очень низкие эксплуатационные качества.

пазах которого расположена трехфазная об­мотка. В простейшем случае она состоит из трех катушек, которые сдвинуты одна относительно другой на 120°.
Ротор бывает двух типов: короткозамкнутый и фазный.

Короткозамкнутый ротор имеет шихтованный цилиндр с пазами. В пазы укладываются стержни, замкнутые электрически с двух сторон кольцами. Эти кольца и стержни называют «беличьим колесом» (рисунок ниже)

На рисунке выше показано устройство асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Поскольку на роторе нет коллекторного узла, ротор не имеет скользящих контактов, двигатель очень прост в обслуживании, надежен в работе, дешев, легок и экономичен. Это двигатель основного исполнения.

2 - вал 3 - подшипниковый щит 4 - коробка выводов 5 - сердечник ротора с короткозамкнутой обмоткой 6 - сердечник статора с обмоткой 7 - корпус 8 - кожух вентилятора 9 - подшипниковый щит 10 - вентилятор 11 - подшипник 12 - обмотка статора 13-табличка с паспортными данными 14 - лапы 15 - болт заземления

3 - корпус 4-сердечник статора с обмоткой 5-сердечник ротора с обмоткой 8-вал 9 - коробка выводов 10-лапы 11-контактные кольца

В, С статора
генерируются напряжения, имеющие одинаковую
частоту и амплитуду, но сдвинутые относительно друг друга на угол, равный 120°.
Мгновенные значения ЭДС трехфазного источника:

всех фаз генератора соединяют в один узел. Его называют нейтральным узлом или нейтральной точкой.

с концом следующей так, чтобы три обмотки образовали замкнутый треугольник.

эти машины описываются аналогичными математическими уравнениями, т. е. асинхронному двигателю отвечают три основных уравнения трансформатора.

Уравнение цепи статора:

Уравнение цепи ротора:

Соотношение токов:

использоваться в промышленности как генератор и двигатель преимущественно большой мощности.
Синхронные машины относятся к классу машин трехфазного переменного тока. Частота вращения ротора синхронной машины равна частоте вращающегося магнитного поля.

Синхронная машина состоит из статора и ротора

Синхронные машины

поле токов статора вращаются синхронно, т. е. с одной и той же частотой вращения.

Трехфазные СГ – основные
источники электроэнергии :

мощность - на ГЭС: до 640 МВт,
на ТЭС - 800 -1200 МВт

- контактных колец, 4 -щеткодержателей, 5 - подшипниковых щитов, 6 - сердечника статора, 7 - полюсного наконечника, 8 - станины, 9 - обмотки статора, 10 - обмотки возбуждения полюсов ротора, 11 - остова, 12 - вала, 13 - выводов, 14 -подшипника

статора, 4 - секций водородного охлаждения, 5 - ротора.

– сердечник статора, 4 - обмотки статора, 5 - полюса ротора, 6 – обмотки ротора, 7 - спицы ротора, 8 - обод ротора.

относительно
друга на угол , где - число пар полюсов ротора.

Трехфазные цепи

постоянного тока.
Ротор синхронной машины бывает двух типов:
явнополюсный и неявнополюсный

Явнополюсный ротор
используется большей частью в тихоходных синхронных машинах. Обмотка ротора присоединяется к контактным кольцам и с помощью щеток на нее подается постоянное напряжение. В машинах с большой скоростью вращения (турбогенераторах, газогенераторах) применяется неявнополюсный ротор.

В многополюсных роторах полюсы чередуются по кругу. Обмотка ротора возбуждает постоянный магнитный поток и называется обмоткой возбуждения.

В генераторном режиме обмотка возбуждения включается на постоянное напряжение.
В режиме двигателя, кроме постоянного напряжения, подаваемого на обмотку возбуждения, подается также трехфазное синусоидальное напряжение на обмотку статора. Обмотка возбуждает вращающееся магнитное поле, которое захватывает в синхронном вращении поле ротора
и сам ротор.

отключенной нагрузке. Ток статора в этом случае равен нулю. Ток возбуждения регулируется внешним источником в широких пределах.

Характеристика нерабочего (холостого) хода представляет собой магнитную характеристику системы и напоминает кривую намагничивания.

Форма ЭДС статорной обмотки зависит от формы магнитного потока в цепи статора. Специальной формой полюсных наконечников можно получить синусоидальную ЭДС статорной обмотки.

является
абсолютно жесткая механическая характеристика (см. рис. справа),
т. е. ротор вращается со скоростью
вращающегося магнитного поля, возбуждаемого статором. Скорость вращения поля не зависит от момента сопротивления. Если сопротивление больше максимального, ротор останавливается.

статора и ротора называется угловой характеристикой двигателя
(см. рис. справа).
Момент имеет положительные значения в пределах 0 < θ < π, но устойчивый режим работы может быть только на участке 0 < θ < π/2.
Обычно θном = (20...30)°.

Синхронные двигатели используют там, где требуются стабильная скорость вращения, экономичность. Бесконтактные микродвигатели с однофазной и трехфазной обмотками статора применяют в программных механизмах, электроча­сах, звуковой аппаратуре и др.

Полюсы статора и ротора вращаются с одинаковой скоростью. Но между осями этих полюсов есть некоторое угловое смещение. Это смещение зависит от момента сопротивления.

вращающий момент на валу практически равен нулю. Поэтому для пуска нужно раскрутить вал двигателя до скорости, близкой к синхронной. Сложный пуск в значительной мере ограничивает использование синхронного двигателя.

Для пуска синхронного двигателя укладывают короткозамкнутую обмотку («беличье колесо») в полюса ротора (рис. справа).
Стержни обмотки соединяются кольцами. При пуске обмотка возбуждения замыкается на пусковое сопротивление, как показано на рис. справа.

характеристика двигателя;
независимость частоты ЭДС генератора от нагрузки машины.

Преимущества и недостатки синхронной машины

Недостатки
синхронных машин:
сложная конструкция;
необходимость использования двух источников напряжения
(переменного трехфазного и постоянного) для двигателя;
затруднения с пуском двигателя.

вращающимся выпрямителем

Графическое обозначение синхронной машины, которая возбуждается постоянными магнитами

Графические обозначения синхронных машин (пунктирной окружностью обозначают явнополюсный ротор)

электротехники:
Комплекс учебно - методических материалов: Часть 1 / Б.Ю. Алтунин,
Н.Г. Панкова; НГТУ им. Р.Е. Алексеева. Н.Новгород, 2007.-130 с.
2. Алтунин Б.Ю., Кралин А.А. Электротехника и электроника: комплекс учебно-методических материалов: Ч.1/ Б.Ю. Алтунин, А.А. Кралин; НГТУ
им. Р.Е. Алексеева. Н.Новгород, 2007.-98 с.
3. Алтунин Б.Ю., Кралин А.А. Электротехника и электроника: комплекс учебно-методических материалов: Ч.2/ Б.Ю. Алтунин, А.А. Кралин; НГТУ
им. Р.Е. Алексеева. Н.Новгород, 2008.-98 с
4. Касаткин, А.С. Электротехника /А.С. Касаткин, М.В. Немцов.-М.: Энергоатомиздат, 2000.
5. Справочное пособие по основам электротехники и электроники /под. ред. А.В. Нетушила.-М.: Энергоатомиздат, 1995.
6. Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники.-3-е изд., перераб. И доп.-М.: Радио и связь, 1990.-512 с.: ил.
7. Новожилов, О. П. Электротехника и электроника: учебник / О. П. Новожилов. – М.: Гардарики, 2008. – 653 с.