- •Введение в.1. Принцип действия электрических генераторов и двигателей
- •В.2. Электромеханическое преобразование энергии
- •В.3. Классификация электрических машин
- •Вопросы для самопроверки
- •Трансформаторы
- •1.1 Основные понятия и определения
- •1.2 Принцип работы трансформатора
- •Режимы работы трансформатора
- •Режим холостого хода (хх)
- •1.3.2 Режим короткого замыкания (кз)
- •1.4 Схема замещения и уравнения электромагнитного состояния трансформатора
- •1.5. Внешняя характеристика трансформатора
- •1.6. Потери мощности и кпд трансформатора
- •1.7. Особенности работы трехфазных трансформаторов
- •1.8. Трансформаторы специального назначения
- •1.8.1. Автотрансформаторы
- •1.8.2. Трансформаторы для дуговой сварки
- •1.8.3. Измерительные трансформаторы
- •Вопросы для самопроверки
- •Решение
- •Машины постоянного тока (мпт)
- •2.1. Назначение и устройство машин постоянного тока
- •2.2. Принцип работы мпт
- •2.3. Преобразование энергии в мпт
- •2.4. Потери мощности и кпд машины постоянного тока
- •Способы возбуждения и классификация мпт
- •2.6. Реакция якоря и коммутация в мпт
- •2.7. Эдс якоря и электромагнитный момент мпт
- •2.8. Работа двигателя постоянного тока (дпт)
- •2.8.1 Механическая характеристика дпт
- •2.8.2. Пуск дпт
- •2.9. Регулирование скорости вращения дпт
- •Вопросы для самопроверки
- •Решение
- •3. Асинхронные машины (ам)
- •3.1. Определение и назначение ам
- •3.2. Устройство ад
- •3.3. Вращающееся магнитное поле
- •3.4. Принцип действия асинхронного двигателя
- •3.5. Режим идеального холостого хода
- •3.6. Скольжение
- •3.7. Скорость вращения поля ротора
- •3.8. Вращающий момент асинхронного двигателя
- •3.9. Механическая характеристика асинхронного двигателя
- •3. 10. Пуск асинхронного двигателя
- •3.10.1. Пуск двигателя с короткозамкнутым ротором
- •3.10.2. Пуск двигателя с фазным ротором
- •3.11. Однофазные и двухфазные ад
- •3.11.1. Однофазные асинхронные двигатели
- •3.11.2. Двухфазный асинхронный двигатель
- •3.12. Асинхронный тахогенератор
- •Вопросы для самопроверки
- •Решение
- •4. Синхронные машины (см)
- •4.1. Назначение и устройство синхронных машин
- •4.2. Принцип работы синхронного генератора
- •4.3. Принцип работы синхронного двигателя
- •4.4. Пуск синхронного двигателя
- •4.5. Шаговый синхронный двигатель
- •4.5.1. Принцип действия однофазного шагового двигателя.
- •4.5.2. Реверсивные шаговые двигатели.
- •4.5.3. Индукторные шаговые двигатели
- •4.5.4. Основные параметры и характеристики шаговых двигателей.
- •4.5.5. Режимы работы шаговых двигателей.
- •Вопросы для самопроверки
- •Оглавление
- •Электрические машины и трансформаторы
- •400131, Волгоград, просп. Им. В. И. Ленина, 28, корп. 1.
- •400131, Волгоград, просп. Им. В. И. Ленина, 28, корп. 7.
3.11. Однофазные и двухфазные ад
3.11.1. Однофазные асинхронные двигатели
Однофазные АД находят широкое применение в автоматических устройствах и бытовых приборах Они имеют разные исполнения: с экранированным ротором, с расщепленной фазой, конденсаторные. Основными достоинствами однофазных асинхронных двигателей является возможность питания от одной фазы трехфазной цепи, а также их небольшие размеры. Недостаток – низкий КПД.
Однофазный АД имеет одну обмотку, которая занимает 2/3 общего числа пазов статора. Ротор такого двигателя обычный короткозамкнутый.
При подключении обмотки статора к однофазной цепи возникает не вращающийся (как в трехфазных двигателях), а пульсирующий магнитный поток с амплитудой Ф. Этот поток может быть искусственно разложен на два вращающихся потока ФI и ФII, каждый из которых равен Ф/2 (рис. 41).
Рис. 41. Разложение пульсирующего магнитного поля на два вращающихся
Назовем ФI прямым потоком, а ФII – обратным. Частота вращения каждого потока nI = nII=nI. Предположим, что ротор уже вращается в направлении прямого потока. Тогда скольжение двигателя относительнопрямого потока равно
(88)
а относительно обратного потока:
(89)
Потоки и наводят в обмотке ротора ЭДС и , которые создают токи и . Известно, что частота тока в роторе пропорциональна скольжению Так как то ток, наведеный обратным полем, имеет частоту намного большую частоты, наведенной в обмотке ротора прямым полем .
Поскольку индуктивное сопротивление прямо пропорционально частоте тока, то токи будут обратно пропорциональны частоте, а значит можно записать
Возникают электромагнитные вращающиеся моменты (прямой и обратный), пропорциональные магнитным потокам статора и токам в обмотке ротора. Исходя из значений токов , и учитывая, что можно записать для моментов: Следовательно, если ротор уже вращается в сторону прямого потока, то он будет продолжать вращаться в том же направлении. Тормозящее действие момента не будет оказывать заметного влияния на работу двигателя.
Такие же рассуждения можно провести, если предположить, что первоначально ротор вращался в сторону обратного потока. Приходим к аналогичному выводу – ротор будет продолжать устойчиво вращаться в сторону обратного поля.
Рис. 42. Механическая характеристика однофазного двигателя
Из механической характеристики однофазного двигателя (рис. 42) видно, что при пуске ( ) пусковой момент =0. Двигатель при включении в сеть сам вращаться не будет. Необходимо обеспечить первоначальный сдвиг ротора в ту или иную сторону. Если сдвинуть точку влево от , то момент будет положительным, если вправо – отрицательным. Другими словами, направление устойчивого вращения ротора двигателя будет зависеть от направления первоначального импульса.
Из проведенного анализа видно, что однофазный двигатель нуждается в принудительном пуске. Рассмотрим один из способов пуска однофазного двигателя. Для создания необходимого пускового момента однофазный двигатель снабжается дополнительной пусковой обмоткой, которая размещается в оставшихся незаполненными 1/3 пазах статора. Однофазный двигатель таким образом превращается в двухфазный. Двухфазный двигатель возбуждает вращающееся магнитное поле при соблюдении двух условий:
между пусковой и рабочей обмоткой необходимо создать пространственный сдвиг на 90 электрических градусов. Такое условие реализуется на заводе-изготовителе.
м ежду током пусковой обмотки и током рабочей обмотки необходимо создать фазовый сдвиг на 900. Это условие выполняется включением в пусковую обмотку фазосдвигающего элемента, например, конденсатора (рис. 43).
Рис. 43. Схема включения однофазного двигателя: РО – рабочая обмотка; ПО – пусковая обмотка; С – конденсатор; Q – выключатель
После того, как ротор придет во вращение, пусковую обмотку отключают с помощью выключателя Q. В бытовой технике отключение пусковой обмотки производится автоматически по ходу разгона двигателя.