Электротехника и электроника. - Немцов М.В.
Скачать (прямая ссылка):
Для получения кругового вращающегося магнитного поля необходимо, чтобы значения МДС обмоток были равны между собой I1W1 = I2W2 и фазовый сдвиг между токами Ix и I2 равен л/2. При этом составляющие магнитного поля Bx и Ву будут изменяться синусоидально и косинусоидально.
Если выбранный конденсатор обеспечивает круговое вращающееся магнитное поле при пуске двигателя, то при номинальной нагрузке токи /, и I2 в обмотках Wx и W2 изменяются и вращающееся магнитное поле станет эллиптическим, что обусловит уменьшение вращающего момента.
Этот недостаток можно устранить отключением части конденсаторов при переходе от режима пуска к рабочему режиму.
Однофазные асинхронные двигатели. Такие двигатели имеют одну обмотку (рис. 8.24, а), расположенную в пазах статора и состоящую в общем случае из k = р катушечных групп (8.4), и ротор с короткозамкнутой обмоткой в виде беличьего колеса (см. рис. 8.3, б). При токе в обмотке статора /ст = In, sin со/ его магнитное поле неподвижно в пространстве, а индукция изменяется синусоидально.
Рассмотрим работу однофазного двухполюсного двигателя (р= 1). Аналогично магнитному полю фазы А трехфазного двигателя (см. рис. 8.8, а) вектор магнитной индукции поля статора B1,.^ однофазного двигателя направлен вдоль оси обмотки статора с током /= /msin со/ и изменяется синусоидально 2?п CT3x = Z^Sm со/(рис. 8.24). Представим магнитное поле статора как результат наложе-. 1^^^ НИЯ дв^х магнитных полей Bn стах1 и Bn стаТ|, с оди-
ВуС^) „_ наковой индукцией ?ncTaT) = Bn^11 =-%- и вра-
Bx I2 1
щающихся в противоположных направлениях с
Рис.8.23 частотой вращения и,, т.е. с угловой скоростью
202
а б
Рис. 8.24
?2і = со. При этом на неподвижный ротор будут действовать два равных вращающих момента, направленных встречно и уравновешивающих друг друга. Равенство моментов нарушается, если привести ротор во вращение в любом направлении. Момент, создаваемый полем, вращающимся в том же направлении, что и ротор, становится больше момента, развиваемого обратно вращающимся полем.
Вращающий момент Мвр однофазного двигателя можно рассматривать как разность прямого Мвр, и обратного МврУ1 вращающих моментов (рис. 8.25). Существенной особенностью однофаз-
Рис. 8.25
203
ного двигателя является небольшой отрицательный вращающий момент Мвр0 при синхронной частоте вращения ротора по отно-, шению к прямо вращающемуся полю.
Увеличение скольжения при увеличении нагрузки вызывает в однофазном двигателе увеличение тормозного момента обратно вращающегося поля, вследствие чего его работа менее устойчива, чем трехфазного.
Из-за ряда дополнительных потерь КПД однофазного двигателя значительно ниже, чем КПД трехфазного. -*
Пуск однофазного двигателя осуществляется применением пускового устройства. Чаще всего это дополнительная обмотка, подобная второй обмотке двухфазного двигателя, рассчитанная на кратковременную нагрузку током и отключаемая по окончании пуска. Последовательно с дополнительной обмоткой включается фазосдвигающее устройство.
Заметим, что условия, сходные с условиями работы однофазного двигателя, создаются в трехфазном двигателе при отключении одной из фаз. В условиях однофазного питания трехфазный двигатель продолжает работать. При этом во избежание сильного нагрева обмоток двух фаз, остающихся включенными, необходимо нагрузку двигателя уменьшить до 50—60 % от номинальной.
8.13. Устройство трехфазной синхронной машины
Основными частями трехфазной синхронной машины являются статор и ротор, причем статор не отличается от статора трехфазной асинхронной машины (см. рис. 8.1). Сердечник статора собран из изолированных друг от друга слоями лака листов электротехнической стали и укреплен внутри массивного корпуса. В пазах с внутренней стороны статора размещена трехфазная обмотка.
Ротор синхронной машины представляет собой явнополюсный электромагнит постоянного тока (рис. 8.26, где / — полюсы; 2 — полюсные катушки; 3 — контактные кольца; 4 — сердечник ротора) или неявнополюсный (рис. 8.27, где / — сердечник ротора, 2 — пазы с обмоткой; 3 — контактные кольца). Обмотка ротора через контактные кольца и щетки подключается к внешнему источнику постоянного тока — возбудителю, т. е. генератору постоянного тока малой мощности, ротор которого вращается вместе с ротором синхронной машины, или выпрямителю.
Для получения синусоидальной ЭДС в проводах обмоток фаз статора необходимо, чтобы магнитная индукция в воздушном зазоре, создаваемая магнитным полем тока ротора, распределялась синусоидально вдоль окружности ротора. В явнополюсной машине это достигается увеличением ширины воздушного зазора от середины полюса к его краям. В машинах с неявными полю-
204
4
З
Рис. 8.26
Рис. 8.27
сами используется соответствующее распределение обмотки возбуждения вдоль окружности ротора.
Ротор многополюсной синхронной машины имеет р пар полюсов, а токи в обмотках фаз статора образуют р пар полюсов вращающегося магнитного поля (см. рис. 8.11). При этом частота вращения поля по (8.5) равна частоте вращения ротора
