Рубцовский индустриальный институт (филиал)
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Российской Федерации

Рубцовский индустриальный институт (филиал)

ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический

университет им. И.И. Ползунова»

 

Н.И. Задоя

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

Часть 1. Введение в электромеханику.

Трансформаторы.

Машины постоянного тока

 

Учебное пособие для бакалавров направления

«Электроэнергетика и электротехника»

 

Рубцовск 2014


УДК 621.313

 

Задоя Н.И. Электрические машины. Часть 1. Введение в электомеханику. Трансформаторы. Машины постоянного тока: Учебное пособие для бакалавров направления «Электроэнергетика и электротехника» / Рубцовский индустриальный институт. – Рубцовск, 2014. – 59 с.

 

В учебном пособии рассмотрены законы электромеханики, физические и теоретические основы электромеханического преобразования энергии в трансформаторах и машинах постоянного тока, особенности их конструкции, методологические основы их исследования и принципы управления, параметры и характеристики преобразователей. Содержит три главы: введение в электромеханику, трансформаторы, машины постоянного тока.

Учебное пособие предназначено для бакалавров направления «Электроэнергетика и электротехника».

 

 

Рассмотрено  и  одобрено

на  заседании  НМС РИИ.

Протокол №6 от 01.09.14.

 

 

Рецензент:       профессор, к.ф.-м. н.                  В.В. Борисовский

 

 

© Рубцовский индустриальный институт, 2014


Содержание

Глава 1. Введение в электромеханику                                5                                                                                             

1.1. Введение                                                                                5       

1.2. Законы электромеханики                                                      7

1.2.1. Первый закон электромеханики                                   7

1.2.2. Второй закон электромеханики                                                  10

1.2.3. Третий закон электромеханики                                                   11

 

Глава 2. Трансформаторы                                                  13

 

2.1. Классификация трансформаторов                                       13

2.2. Принцип действия трансформаторов                                  14     

2.3. Режим холостого хода трансформатора                              17

2.4. Работа трансформатора под нагрузкой                                        19     

2.5. Режим нормального короткого замыкания трансформатора 21

2.6. Внешняя (нагрузочная) характеристика трансформатора           21

2.7. Коэффициент полезного действия трансформатора                     22

2.8. Рабочие характеристики трансформатора                          22

2.9. Трехфазный трансформатор                                               22

2.10. Несимметричная нагрузка трансформаторов                   24

2.10.1. Применение метода симметричных составляющих        24

2.10.2. Схемы замещения трансформатора для токов прямой

и обратной последовательности                                             25

2.10.3. Токи нулевой последовательности в трансформаторах          26

2.10.4. Схемы замещения трансформатора для токов нулевой

последовательности                                                                      27

2.11. Параллельная работа трансформаторов                           30

2.12. Разновидности трансформаторов                                      32

2.12.1. Многообмоточные трансформаторы                                        32

2.12.2. Автотрансформаторы                                                      32

2.12.3. Трансформаторы специального назначения                  36

2.12.3.1. Сварочные и печные трансформаторы                                 36

2.12.3.2. Выпрямительные трансформаторы                             37

2.12.3.3. Реакторы и реактивные катушки                                  38

 

Глава 3. Машины постоянного тока                           39

 

3.1. Конструкция и принцип действия                                        39

3.2. ЭДС вращения и момент машины постоянного тока          41

3.3. Реакция якоря машины постоянного тока                           42

3.4. Коммутация коллекторной машины постоянного тока      42


3.5. Потери мощности в электрических машинах

постоянного тока                                                                          44

3.6. Генераторы постоянного напряжения                                           45

3.7. Энергетическая диаграмма генератора независимого

возбуждения и его характеристики                                             47

3.8. Генератор параллельного возбуждения                                        49

3.9. Генератор последовательного возбуждения                                 51

3.10. Генератор со смешанным возбуждением                           52

3.11. Двигатели постоянного тока                                               53

3.12. Энергетическая диаграмма двигателей постоянного тока 53

3.13. Механические характеристики двигателя с независимым

возбуждением                                                                               54

3.14. Механические характеристики двигателя последовательного

возбуждения                                                                                           56

3.15. Двигатели постоянного тока смешанного возбуждения  57

3.16. Рабочие характеристики двигателей постоянного тока              58

 

Список литературы                                                            59

 


Глава 1.  Введение в электромеханику

Введение

 

Использование природных ресурсов немыслимо без преобразования одних видов энергии в другие. Устройства для такого преобразования энергии, выполняющие механические движения, называются энергетическими машинами. Значительная часть энергии, запасенной в природе в виде химической энергии, ядерной энергии, энергии движения рек и морей, энергии ветра и энергии излучения солнца, преобразуется в современном мире в электрическую энергию. Целесообразность такого преобразования связана с тем, что электрическую энергию с малыми затратами можно передать на большие расстояния, распределить между потребителями и снова преобразовать в механическую, тепловую или химическую энергию.

Машины, совершающие преобразование механической энергии в электрическую или обратное преобразование, называются электрическими машинами.

Электрическая машина, предназначенная для преобразования механической энергии в электрическую, носит название «генератор». Электрическая машина, предназначенная для обратного преобразования, называется «двигателем». Электрические машины обратимы. Электромеханическое преобразование энергии в электрических машинах основано на явлении электромагнитной индукции.

Электрические машины, действие которых основано на законе электромагнитной индукции, называются индуктивными. Простейшим и наиболее распространенным индуктивным преобразователем, при помощи которого переменный ток одного напряжения преобразуется в переменный ток другого напряжения, является трансформатор. Его обмотки и магнитопровод взаимно неподвижны, и процесс периодического изменения магнитного поля, в результате которого в обмотках индуктируются ЭДС, осуществляется в трансформаторе электрическим путем.

Индуктивные преобразователи электрической энергии, в которых имеются движущиеся части, называются электрическими машинами.

Наряду с индуктивными электрическими машинами существуют так называемые емкостные электрические машины, в которых электромеханическое преобразование энергии основано на явлении электростатической индукции и связано с периодическим изменением электрического поля в конденсаторе с взаимно перемещающимися электродами. Однако такие машины по своим массогабаритным и стоимостным показателям не могут конкурировать с индуктивными машинами и в промышленном электромеханическом преобразовании энергии не используются.

Электрическая машина как преобразователь энергии является важнейшим элементом любой энергетической или промышленной установки. Она находит широкое применение в качестве генератора, двигателя или преобразователя на электрических станциях, промышленных и сельскохозяйственных объектах, в железнодорожном, автомобильном и электрифицированном городском транспорте, в авиации и космонавтике. Все более расширяется применение электрических машин в системах автоматического управления и регулирования. Электрические машины могут быть рассчитаны для работы с сетью переменного или постоянного тока. В соответствии с этим они разделяются на машины переменного тока и машины постоянного тока.

Машины переменного тока делятся на синхронные и асинхронные (несинхронные) машины переменного тока и трансформаторы.

В синхронных машинах угловая скорость ротора ω p и угловая скорость магнитного поля ω c равны. В асинхронных машинах угловая скорость ротора не равна угловой скорости поля:  ω p ≠ ω c. При этом ω p может быть меньше или больше угловой скорости поля. Направления вращения ротора и поля статора могут быть противоположными.

Трансформаторы – электромагнитные преобразователи энергии. В них не происходит преобразования электрической энергии в механическую энергию и обратно, а имеет место преобразование электрической энергии одного вида в другой. Трансформаторы выполняются таким образом, что обмотки не могут перемещаться относительно друг друга.

По режиму работы электрические машины делятся на генераторы и двигатели. В генераторах механическая энергия, подводимая к валу машины, преобразуется в электрическую энергию. В двигателях электрическая энергия преобразуется в механическую энергию. Одна и та же электрическая машина может работать и двигателем, и генератором. Однако у генераторов и двигателей обычно имеются конструктивные отличия, поэтому на заводском щите машины указывается режим работы.

Синхронные машины могут работать в режиме потребления или отдачи в сеть реактивной мощности. Такие машины называются синхронными компенсаторами.

Электрические машины, как правило, выполняются с одной вращающейся частью – ротором и неподвижной частью – статором. Когда вращается только ротор, машина имеет одну степень свободы. Такие машины называются одномерными.

Электромагнитный момент в электрических машинах приложен и к ротору, и к статору. Если дать возможность вращаться обеим частям машины, они будут перемещаться в противоположные стороны. У машины, в которой может вращаться и ротор, и статор, – две степени свободы. Это двухмерные машины. В навигационных приборах ротором может быть шар, который вращается двумя статорами, расположенными под углом 90°. Такие машины имеют три степени свободы. В космической электромеханике приходится рассчитывать шестимерные электромеханические системы, в которых статор и ротор имеют три степени свободы.

Электрические машины могут иметь возвратно-поступательное движение. Однако в машинах с возвратно-поступательным движением статор и ротор разомкнуты и магнитное поле отражается от краев, что приводит к искажению поля в воздушном зазоре. Краевой эффект в линейных электрических машинах ухудшает энергетические показатели. Низкие энергетические показатели ограничивают применение электрических машин с возвратно-поступательным движением.

Законы электромеханики

 

Электромеханика является одним из разделов физики, в котором рассматривается электромеханическое преобразование энергии. В электромеханических преобразователях (ЭП) – электрических машинах – осуществляются технические применения электромеханического преобразования энергии.

Электромеханика является фундаментальной наукой, для которой могут быть сформулированы следующие законы.

Глава 2. Трансформаторы

 

Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство с двумя или несколькими обмотками, использующее явление электромагнитной индукции для преобразования токов и напряжений одной системы в токи и напряжения другой. При этом может изменяться число фаз, а в некоторых случаях и частота переменного тока. Трансформатор является одним из самых экономичных электрических аппаратов; он используется во всех областях техники и в быту. Особо важную роль трансформаторы играют при передаче электрической энергии на большие расстояния, так как в этом случае до поступления ее потребителю она подвергается многократному (3-5 раз) преобразованию с низкого напряжения в высокое напряжение и наоборот.

 

Трехфазный трансформатор

 

Энергетические соотношения, полученные для однофазных трансформаторов, справедливы и для трехфазных трансформаторов, но при обязательном условии их работы в режиме симметричной нагрузки. Причем в качестве трехфазного можно использовать и систему из трех одинаковых однофазных трансформаторов. Энергетические характеристики второго варианта трехфазного трансформатора ниже, чем у первого, но он обладает более высокой эксплуатационной надежностью, т.к. при аварии, как правило, выходит из строя лишь один из трех трансформаторов, и устранение этой аварии обходится значительно дешевле. Поэтому, согласно ГОСТ, при мощностях, больших 1600 кВА, допускается установка трех одинаковых трансформаторов.

В отличие от режима холостого хода режим короткого замыкания не имеет существенных особенностей по сравнению с режимом короткого замыкания однофазного трансформатора. Это объясняется отсутствием насыщения в этом режиме ферромагнитного сердечника, в соответствии с чем токи и мощности распределяются между фазами равномерно и формы кривых ЭДС синусоидальны. Поэтому все выводы, полученные для однофазного трансформатора, остаются в силе для трансформатора трехфазного.

Специфичными для трехфазных трансформаторов являются способы соединения его первичных и вторичных обмоток. Обмотки могут соединяться звездой (Y) или треугольником (Δ), при прямом и встречном включении. Полное число вариантов соединений обмоток высокой и низкой сторон трансформатора равно двенадцати (от нулевого до одиннадцатого варианта).

При соединении звездой может использоваться нулевой провод. Способ соединения обмоток влияет как на отношение напряжений на фазах, так и на сдвиг фазы между напряжениями на входе и выходе трансформатора.

В зависимости от фазового сдвига трансформаторы различаются по группам.

Номер группы определяется фазовым сдвигом между одноименными линейными напряжениями первичной и вторичной сторон, разделенным на 30°. На рис. 2.6 в качестве примера показаны соединение и векторная диаграмма трехфазного трансформатора, соединенного по схеме 11-й группы.

                   а)                                                       б)

 

Рис. 2.6. Соединение (а) и векторная диаграмма (б) трехфазного

трансформатора по схеме 11-й группы

Последовательности

Потоки, создаваемые токами нулевой последовательности, индуцируют в первичной и вторичной обмотках ЭДС само- и взаимоиндукции, как и потоки прямой последовательности. Если привести обмотки к одинаковому числу витков, то для токов нулевой последовательности можно составить Т-образную схему замещения (рис. 2.9), как и для токов прямой последовательности. Параметры отдельных элементов схемы замещения при этом зависят от устройства магнитной цепи и обмоток трансформатора, но не зависят от схемы соединения обмоток. От нее зависит лишь вид схем замещения относительно выходных зажимов.

 

Рис. 2.9. Схемы замещения трансформатора для токов нулевой

последовательности с соединением обмоток:

а)  Y0/Y0 , б)  Y/Y0 , в) Y0

 

В трансформаторе с соединением обмоток Y0/Y0 токи нулевой последовательности могут существовать как в самих первичной и вторичной обмотках, так и во внешних первичной и вторичной цепях трансформатора. Поэтому в этом  случае  схемы замещения для токов нулевой последовательности (рис. 2.9, а) по своему виду ничем не отличаются от схем замещения для токов прямой последовательности.

В трансформаторе с соединением обмоток Y/Y0 токи нулевой последовательности в обмотке без нулевого провода существовать не могут, и поэтому схема замещения нулевой последовательности со стороны этой обмотки разомкнута (рис. 2.9, б). Однако на зажимах обмотки без нулевого провода существует фазное напряжение нулевой последовательности UA 0 , индуцируемое потоком нулевой последовательности обмотки Ф0п.

У трансформатора с соединением обмоток Y0/Δ токи нулевой последовательности также могут существовать в обеих обмотках, но обмотка, соединенная треугольником, замкнута относительно этих токов накоротко, и токи нулевой последовательности в ее внешней цепи существовать не могут. Поэтому в данном случае зажимы схемы замещения нулевой последовательности  (рис. 2.9, в) со стороны обмотки треугольника замкнуты накоротко.

Сопротивления  Z1 = r 1 + jx 1;  Z2 = r 2 + jx 2  для схем замещения (рис. 2.9) содержат активные сопротивления r 1,  r 2 и индуктивные сопротивления рассеяния x 1, x 2, которые практически не отличаются от значений этих сопротивлений для токов прямой и обратной последовательности.

Сопротивления намагничивающей цепи Zм0 для броневых, бронестержневых и групповых трансформаторов также практически не отличаются от сопротивления намагничивающей цепи Z к для токов прямой последовательности, так как в этих случаях потоки нулевой последовательности также замыкаются по замкнутым стальным сердечникам. Если токи нулевой последовательности протекают в обеих обмотках, то в этом случае намагничивающий ток составляет небольшую долю полного тока нулевой последовательности. Поэтому им можно пренебречь, и тогда получим упрощенные схемы замещения, изображенные в нижней части рис. 2.9, а и в. При этом  Zк = Z1 + Z2 .

У трехстержневого трансформатора Z м0 в десятки и сотни раз меньше Z к так как поток нулевой последовательности замыкается по воздуху. В этом случае обычно Z м0 = (7-15) Z к, и без большой погрешности также можно пользоваться упрощенными схемами замещения (рис. 2.9, а и в).

ЭДС Еа0 индуцируемая основным потоком нулевой последовательности, равна с обратным знаком напряжению на зажимах намагничивающей цепи схемы замещения:

 

Ea 0 = - Z м0 I o 0.                                                                                   (2.25)

 

Входное сопротивление нулевой последовательности Z0п трехфазного трансформатора в целом представляет собой сопротивление трансформатора токам нулевой последовательности, измеренное со стороны одной обмотки, когда все выводные зажимы второй обмотки замкнуты накоротко. Для схемы, приведенной на рис. 2.9, а, это сопротивление зависит от устройства магнитопровода.

Для броневых и бронестержневых и групповых трансформаторов Z м0 >> Z1 = Z2, и поэтому

Z0п = Z1 + Z2 = Zк.                                                                        (2.26)

Однако и для стержневых трансформаторов соотношение (2.26) справедливо с достаточной для практических расчетов точностью. Таким образом, в этих случаях Z0п мало.

Для схемы, изображенной на рис. 2.9, б, определение Z0п со стороны обмотки Y не имеет смысла, так как IA 0 = 0, а со стороны обмотки Y0

Z0п = Z2 + Zм0 = Z00.                                                                               (2.27)

При этом для броневых, бронестержневых и групповых трансформаторов Z м0 = Z м, поэтому Z0п велико и равно сопротивлению холостого хода для токов прямой последовательности:

Z0п = Z0.                                                                                         (2.28)

Для трехстержневого трансформатора (рис. 2.9, б) Z к < Z0п < Z 0.

Для случая, проиллюстрированного рис. 2.9, в, определение Z0п со стороны обмотки Δ также не имеет смысла, так как в линейных токах составляющая нулевой последовательности не содержится, а со стороны обмотки Y0

.                                                                  (2.29)

Таким образом, в различных трансформаторах Z0п изменяется в пределах от сопротивления короткого замыкания Zk сопротивления холостого хода Z0.

При экспериментальном определении Z0п в обмотках необходимо создать токи

Ia  = Ib = Ic = I0п.                                                                            (2.30)

Для этого три фазы обмотки можно соединить последовательно (рис. 2.10, а) или параллельно (рис. 2.10, б). Первый случай соответствует включению источника напряжения в рассечку «треугольника», а второй – его включению в нулевой провод, когда обмотка соединена в «звезду».

Схема соединений вторичной обмотки может также иметь два варианта. Первый вариант (рис. 2.10, а) предпочтителен, так как соблюдение равенства (2.30) при этом обеспечено при всех условиях. Рубильник Р на схемах, изображенных на рис. 2.10, должен быть замкнут в случае, когда во вторичной обмотке возможно существование токов нулевой последовательности (соединение Δ или Y0 с незначительным сопротивлением нулевого провода), и разомкнут при соединении Y.

В схеме, приведенной на рис. 2.10, а,

                                   (2.31)

а в схеме, приведенной на рис. 2.10, б,

 

                                          (2.32)

 

Рис. 2.10. Схемы опытного определения сопротивления

нулевой последовательности

 

В мощных трансформаторах обычно r0п << x0п и Z0п = х0п.

 

Автотрансформаторы

Автотрансформатором называют такой трансформатор, в котором первичные и вторичные обмотки помимо электромагнитной связи имеют также электрическую связь.

В конструктивном отношении силовые автотрансформаторы практически не отличаются от трансформаторов. Обмотки автотрансформатора располагаются на стержнях магнитопровода. Большинство деталей автотрансформатора структурно похожи на аналогичные детали трансформатора. Активная часть силового автотрансформатора обычно также помещается в наполненном маслом баке.

На рис. 2.12 представлены две из возможных схем соединения обмоток автотрансформатора. Однако при электрическом соединении двух обмоток в автотрансформаторе понятие первичной и вторичной обмоток становится условным. Поэтому обмотку, на зажимах которой действует входное (Uвх) или выходное (Uвых) напряжение, часто называют общей, или параллельной, обмоткой. Обмотку, включенную последовательно с источником или приемником, называют последовательной. Следуя уже принятой для трансформаторов терминологии, будем впредь параллельную обмотку называть первичной (ω1), а последовательную – вторичной (ω2).

ЭДС и токи в обмотках автотрансформатора преобразуются так же, как и в обычных трансформаторах, и связаны соотношениями

                                                                  (2.34)

 

Коэффициент kат иногда называют коэффициентом автотрансформации.

 

 

Рис. 2.12. Схемы однофазных автотрансформаторов:

а) повышающего, б) понижающего

 

Наличие последовательной (вторичной) обмотки с индуцированной в ней ЭДС позволяет получить различные соотношения между Uвх и Uвых. Так, для схемы, приведенной на рис. 2.12, а,

                                                                            (2.35)

Автотрансформатор, для которого характерно такое соотношение, называется повышающим.

Для схемы, приведенной на рис. 2.12, б,

                                                                         (2.36)

Такое соотношение характерно для понижающего автотрансформатора.

Таким образом, характер преобразования напряжения (понижение или повышение) в автотрансформаторе зависит только от схемы электрического соединения обмоток. Разумеется, что на величину самого отношения влияет и соотношение чисел витков обмоток. Поэтому в автотрансформаторе различают два коэффициента трансформации, определяемые отношениями:

1) чисел витков обмоток

                                                                                 (2.37)

2) входного и выходного напряжений

                                                                                 (2.38)

Нетрудно установить и связь между kат и kтр для рассмотренных схем автотрансформатора. Так, для автотрансформатора, изображенного на рис. 2.12, а,

                                                              (2.39)

а для автотрансформатора, изображенного на рис. 2.12, б,

                                                             (2.40)

Из представленных схем автотрансформатора видно, что способ передачи электрической энергии в нем имеет особенность. Так, если в трансформаторе энергия передается электромагнитным путем, через магнитное поле в сердечнике, то в автотрансформаторе таким путем передается лишь ее часть. Другая часть энергии поступает к приемнику непосредственно через электрическое соединение первичной и вторичной обмоток автотрансформатора. В связи с этим различают:

1) внешнюю, или проходную, мощность автотрансформатора на первичной (S1) и вторичной (S2) сторонах автотрансформатора, передаваемую из одной сети (Uвх) в другую (Uвых) и равную

S = S1 = m Uвх IвхS2 = m Uвых Iвых;                                           (2.41, а)

2) внутреннюю, или расчетную, электромагнитную мощность автотрансформатора, представляющую собой полную электромагнитную мощность его обмоток и равную

Sр = E1I1 = E 2 I 2.                                                                            (2.41, б)

Соотношение между S и Sр зависит от коэффициентов трансформации. Например, для схемы, представленной на рис. 2.12, а,

                                 (2.42, а)

 

а для схемы, представленной на рис. 2.12, б,

                                 (2.42, б)

Как видно из выражений (2.42), расчетная электромагнитная мощность автотрансформатора при небольших kтр может быть заметно меньше, чем в трансформаторе. Автотрансформатор в этом случае будет иметь меньшие габаритные размеры. Вследствие этого и потери в автотрансформаторе будут меньше, чем в трансформаторе, рассчитанном на такую же мощность. Таким образом, преобразование электрической энергии с напряжения Uвх на напряжение Uвых, мало отличающееся от Uвх, наиболее экономично решается с помощью автотрансформатора.

Рабочие процессы в автотрансформаторах анализируются на основе общей теории трансформаторов. Получаемая упрощенная схема замещения автотрансформатора имеет вид, представленный на рис. 2.13. Сопротивление Z э в этой схеме составляет:

а) для понижающего автотрансформатора

;                                                                                   (2.43, а)

б) для повышающего автотрансформатора

 .                                                                            (2.43, б)

Видно, что упрощенная схема замещения автотрансформатора практически аналогична схеме замещения обычного трансформатора. Отличие заключается в том, что при приведении сопротивления Zk используется коэффициент kат, а при приведении величин вторичной обмотки к первичной – коэффициент kтр. Заметим, что сопротивление Zk автотрансформатора меньше, чем у трансформатора, что приводит к увеличению тока короткого замыкания, однако в этом случае уменьшается падение напряжения на обмотках автотрансформатора и увеличивается КПД передачи энергии.

 

 

Рис. 2.13. Упрощенная схема замещения автотрансформатора

 

Наряду с однородными двухобмоточными автотрансформаторами часто применяются трехфазные двухобмоточные и трехфазные трехобмоточные автотрансформаторы.

Двигатели постоянного тока

 

Классификация двигателей та же, что и генераторов. Различаются двигатели постоянного тока: независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения.

С независимым возбуждением выполняются мощные двигатели с целью более удобного и экономичного регулирования тока возбуждения. По своим характеристикам они ничем не отличаются от двигателей с параллельным возбуждением.

 

Возбуждением

 

На основании II закона Кирхгофа для цепей возбуждения и якоря (рис. 3.1), а также учитывая связи, выраженные зависимостями (3.1, 3.2), для установившегося режима можно записать:

 

                                                   (3.12)

 

Здесь RяΣ, Rв – суммарное сопротивление якорной цепи и сопротивление обмотки возбуждения.

Под механической характеристикой двигателя принято понимать зависимость его скорости вращения от момента нагрузки ω = f(Μ). Статическую механическую характеристику легко получить из второго и третьего уравнений системы (3.12):

 

.                                                  (3.13)

 

Из уравнения (3.13) следует, что при постоянных напряжении на якоре и потоке скорость машины падает с ростом момента.

Включение в цепь якоря добавочного сопротивления, изменение потока и изменение напряжения изменяют вид механических характеристик. Механические характеристики машины с независимым (параллельным) возбуждением при различных сопротивлениях в якорной цепи показаны на рис. 3.12, а механические характеристики при различных потоках представлены на рис. 3.13, а, а при различных напряжениях на якоре – на рис. 3.13, б.

 

Рис. 3.12. Виды естественных механических характеристик

(а) и реостатные характеристики (б) двигателя параллельного возбуждения

 

Вид этих характеристик определяет и область их использования при регулировании скорости вращения двигателя постоянного тока: в области скоростей, меньших номинальной, используется регулирование напряжения на якоре, а в области больших – уменьшение магнитного потока машины.

Увеличение напряжения на якоре для регулирования скорости выше номинальной обычно не используется (исключением являются некоторые типы двигателей краново-металлургических серий, в которых допускается двукратное увеличение якорного напряжения), т.к. оно приводит к значительным коммутационным осложнениям в работе механического коллектора. Увеличение магнитного потока также нецелесообразно, т.к. рабочая точка машины находится на колене кривой намагничивания машины, вблизи участка насыщения.

 

 

Рис. 3.13. Механические характеристики при различных потоках

(а) и при различных напряжениях на якоре (б)

Регулирование скорости вращения (в сторону ее уменьшения по отношению к номинальной) увеличением сопротивления в цепи якоря в настоящее время используется крайне редко, т.к. резко ухудшает энергетические характеристики электропривода.

 

Список литературы

1. Копылов И.П. Электрические машины: учебник для бакалавров / под ред. И.П. Копылова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательство Юрайт, 2012. – 675 с.

2. Вольдек А.И., Попов В.В. Электрические машины. Введение в электромеханику. Машины постоянного тока и трансформаторы: Учебник для вузов. – СПб.: Питер, 2007. – 320 с.

3. Вольдек А.И., Попов В.В. Электрические машины. Машины переменного тока: Учебник для вузов. – СПб.: Питер, 2010. – 350 с.

4. Копылов И.П. Электрические машины: учебник для вузов / И.П. Копылов. – 3-е изд., испр. – М.: Высш. шк., 2002. – 607 с.

5. Попов В.В. Введение в электромеханику: Учебное пособие. – СПб.: Изд – во СПбГТУ, 2000. – 260 с.

6. Гольдберг О.Д., Макаров Л.В., Хелемская С.П. Проектирование электрических машин: Учебник для вузов. – М.: ИД «Бастет», 2014. – 560 с.

7. Проектирование электрических машин: Учебник для вузов / И.П. Копылов, К.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев; под ред. И.П. Копылова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 2005. – 430 с.

8. Арсеньев Г.Н. Электропреобразовательные устройства РЭС: Учебник. – М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА – М, 2014. – 544 с.

9. Александров Г.Н. Режимы работы трансформаторов: РАО «ЕЭС России». Центр подготовки кадров (СЗФ АО «ГВЦ Энергетики». – СПб.,2003. – 180 с.

10. Арсеньев Г.Н., Деркач В.В. Автоматические устройства радиоэлектронных систем: Учебное пособие для вузов. М.: Радиотехника, 2006. – 408 с.

 

 

Задоя Николай Иванович

 

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

 

Часть 1. Введение в электромеханику.

Трансформаторы. Машины постоянного тока

 

Учебное пособие для бакалавров направления

«Электроэнергетика и электротехника»

 

Редактор Е.Ф. Изотова

 

Подписано в печать 02.09.14. Формат 60х84 /16.

Усл. печ. л. 3,69. Тираж 125 экз. Заказ 14 1290. Рег. №144.

 

Отпечатано в РИО Рубцовского индустриального института

658207, Рубцовск, ул. Тракторная, 2/6.

 

Российской Федерации

Рубцовский индустриальный институт (филиал)

Дата: 2019-02-02, просмотров: 233.