Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Лекции - Cпециальные электрические машины [doc] - файл спецэмп.doc


Загрузка...
Лекции - Cпециальные электрические машины [doc]
скачать (347.4 kb.)

Доступные файлы (1):

спецэмп.doc803kb.14.10.2008 23:21скачать

спецэмп.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Лекции по специальным электрическим машинам

Специальные трансформаторы.

Трансформаторы для преобразования числа фаз.

Трансформатор для преобразования 3х фазной системы питания в 6ти фазную.



Преобразование 3х фазной системы питания в многофазную особенно важно в случаях необходимости источника питания с большим током и малым коэффициентом пульсации (гальванопластика, многофазные машины переменного тока). Принцип преобразования основан на использовании 3х фазного трансформатора со вторичной обмоткой соединенной по схеме двойной "звезды", причем включаемых встречно.



Преобразование Зх фазной системы питания в 12ти фазную.

Основой преобразования является включение 3х фазного трансформатора по схеме соединения "звезда-зигзаг". Понятие "зигзаг" заключается в том, что соединение обмотки одной фазы происходит с использованием обмоток расположенных на разных стержнях.

Порядок соединения для получения 12й фазной системы следующий:

1) Собираются две встречно включенные "звезды" вторичной обмотки позволяющие иметь 6й фазную систему векторов с углом сдвига в 60°.

2) Каждый из шести векторов преобразуется в два вектора за счет подключения к соответствующей обмотке дополнительной обмотки расположенной на другом стержне. Для получения следующей фазы из этого же вектора к данной обмотке подключается вспомогательная обмоточка расположенная на следующем стержне трансформатора. В результате такой трансформатор в качестве вторичной обмотки имеет следующее число обмоток расположенных на каждом стержне: две обмотки с большим числом витков для получения схемы двойная "звезда" и четыре обмотки с меньшим числом витков для получения схемы соединения "зигзаг".



Преобразование 3Х фазной системы питания в 2Х фазную.

2Х фазная система питания с углом сдвига в 90 необходимы для питания асинхронных исполнительных двигателей и для получения такой системы питания можно выполнить преобразователь 3 фазной системы питания в 2 фазную на основе использования трансформаторов. Для этой цели выполняют два однофазных трансформатора с различным числом витков первичных обмоток.

I:

II:;

число витков вторичных обмоток одинаковы.





Трансформаторы для преобразования частоты. Удвоитель частоты.

Удвоитель частоты выполняется на 2х одинаковых однофазных трансформаторах имеющих обычные первичные и вторичные обмотки и одну дополнительную вспомогательную (обмотку подмагничивания) Электрическая схема включения должна выполнятся следующим образом: вторичная обмотка и обмотка подмагничивания включаются одинаково (чаще согласно), а первичные обмотки имеют противоположную схему включения. При таком включении и подключении на подмагничивающую обмотку источника посттоянного тока осуществляется подмагничивание сердечника в обоих полупериодах питания, за счет подмагничивания сердечники трансформатора насыщены. На выходе вторичных обмоток имеет место не синусоидальная ЭДС включающая весь спектр гармонических составляющих т к. первичные обмотки включены встречно, а вторичные согласно то с выхода будет сниматься напряжение четных гармоник, нечетные компенсируют друг – друга.





Утроитель частоты.

Утроитель может быть выполнен двумя способами:

1) На базе 3х стержневого 3х фазного трансформатора.

2) На базе группового 3х фазного трансформатора.

На базе 3х стержневого трансформатора. Выполняется как обычный 3х фазный трансформатор. Обязательно иметь насыщение сердечника которое достигается или подмагничивающими обмотками или величиной напряжения питания. Необходимость баластного сопротивления в цепи подмагничивания снижает эффективность 3х стержневого трансформатора в качестве утроителя частоты. Лучший эффект имеет групповой трансформатор При соединении первичных обмоток группового трансформатора по схеме «звезда» в этих обмотках даже при отсутствии насыщения кроме основной гармоники возникают еще и высшие гармонические. Если вектора основной гармоники сдвинуты на 120° то вектора третьей гармоники совпадут по направлению, если вторичные обмотки группового трансформатора соединить последовательно согласно то основная гармоника будет равна 0, а третья равна сумме 3х фаз вторичных обмоток.

Трансформаторы с плавным регулированием напряжения.

Используется два вида регулирования

1) С подмагничиванием магнитопровода постоянным током

2) На базе автотрансформаторов

1) Выполняется с использованием двух однофазных трансформаторов с расщепленными магнитопроводами.



2) Схема автотрансформатора



Автотрансформаторы выполняются мощностью до 250 кВА

Трансформаторы для дуговой сварки

Основное требование для сварочных трансформаторов - круто падающая внешняя характеристика обеспечивающая допустиаый ток КЗ т к сварочный трансформатор обеспечивает не только электрическую дугу но и должен работать в режиме К 3 в момент зажигания дуги



Параметры схемы замещения r1,r2 – омическое сопротивление первичной и вторичной обмотки W1, и W2.

Х1, Х2 - реактивные сопротивления определяющиеся потоками рассеяния Ф1 и Ф2 .

Х0 - определяется параметрами первичной обмотки трансформатора и магнитопровода трансформатора.

r0 - активное сопротивление определяется наличием вихревых токов и перемагничиванием стали.

Поток рассеяния - поток замыкающийся только с одной обмоткой





для того чтобы получить круто падающую характеристику

необходимо увеличить Zк путем изменения Х1 иХ2.

Для того чтобы обеспечить возможность регулировки потока рассеяния выполняется конструкция сварочного трансформатора обеспечивающая возможность перемещения вторичной обмотки относительно первичной.



Другая конструкция сварочного трансформатора предусматривает регулирование вида внешней характеристики внешним устройством, подключенным последовательно в выходную цепь трансформатора (активное сопротивление или дроссель).

В сварочных трансформаторах для более эффективного изменения тока используют изменение коэффициента трансформации: от обмотки делают отпайки и с помощью специального переключающего устройства осуществляют изменение числа витков обмотки ( по первичной обмотке).



Трансформаторы для испытания изоляционных конструкций.

Для измерения сопротивления изоляционных промежутков необходимо повышенное напряжение до 2 MB для получения таких напряжений выполняются специальные повышающие трансформаторы. Для высоких напряжений одного каскада трансформации недостаточно. Используют многокаскадный трансформатор, как правило состоящий из 2х или 3х трансформаторов до 2 MB и выполняются по мощности до 1000 кВт.

«Пик» трансформаторы (дифференцирующие трансформаторы)

Эти трансформатора необходимы в тех случаях когда требуется форма выходного напряжения с крутым фронтом.

Эти трансформаторы могут быть получены при условии что форма изменения магнитного потока уплощается. Существует два способа для уплощения формы кривой потока:

1) Насыщение сердечника.

2) Ограничением намагничивающего тока последовательным включением в первичную обмотку омического сопротивления большого значения.



Измерительные трансформаторы

Используются для преобразования напряжения и тока в контролируемых цепях до величин удобных для измерения.

При выполнении измерительных трансформаторов с целью снижения погрешности желательно применять сталь с высокой магнитной проницаемостью с меньшими потерями на вихревые токи. Обмотки должны выполняться с меньшим омическим сопротивлением и малым сопротивлением рассеяния.

Существуют два типа трансформаторов: трансформаторы тока и напряжения.

Трансформаторы тока

Обычно выполняются с током вторичной обмотки до 5А.

Трансформаторы тока должны использоватся таким образом, что сопротивление нагрузки не должно превышать нормированного значения.

Трансформатор тока работает в режиме К.З. и для него не допустимо подача напряжения на первичную обмотку при разомкнутой вторичной.

– при таком включении на вторичной обмотке возникают

– напряжения опасные для изоляции.

Для трансформаторов тока желательно выполнение с большим значением Z0. Стремятся чтобы .

Трансформаторы тока выпускаются на пять классов точности и допустимая погрешность в соответствии с классами точности:

Высший - 0,2 %; 0,5 %; 1 %; 3 %; 10 %.

Трансформаторы напряжения

Трансформаторы напряжения как правило выполняются с величиной напряжения в 100 В. Обязательно должно выполняться условие подключения нагрузки.

Для того чтобы увеличить класс трансформатора стремятся снизить сопротивление Zк.

Классы точности: три класса – 0,5 %; 1 %; 3 %.

Специальные машины постоянного тока Машина постоянного тока с постоянными магнитами

1) Увеличение КПД за счет отсутствия потерь в системе возбуждения

2) Возрастает технологичность изготовления

3) Снижется действие реакции якоря

Конструкции МПТсПМ различаются по виду конструкции постоянных магнитов и способе их размещения в магнитопроводе машины. Различают четыре основных вида:



1 2



  1. 4

Первые две конструкции из-за малой длины постоянных магнитов предполагают существенное влияние реакции якоря и для снижения реакции якоря желательно использование магнитных материалов с большим магнитным сопротивлением. Желательно применение материалов с большой коэрцитивной силой. Желательно применение феррито - бариевых материалов.

Для третьей и четвертой конструкции допустимо использование материалов с меньшей коэрцитивной силой железо - никелевые сплавы альни, альниси, магнико.

Генераторы с продольным комбинированным возбуждением.

Этот генератор предложен Кремером и отличается тем, что кроме шунтовой и сериесной обмотки возбуждения имеет место независимая обмотка возбуждения.

За счет выбора намагничивающих сил обмоток и способов их включения внешняя характеристика генератора может изменяться в широких пределах.

Такие генераторы могут использоваться для сварки, для питания двигателей постоянного тока которые предполагают затормаживание без снятия питания (мощные экскаваторы).

Генераторы с двойной полюсной системой (Генератор с ращепленными полюсами)

Направление вращения выбирается таким образом чтобы реакция якоря подмагничивала узкие и размагничивала широкие полюса. Намагничивающая сила полюсов выбирается такой, что узкие полюса насыщены а широкие не насыщены. В результате при изменении нагрузки (I) поток узких полюсов не изменяется а широких полюсов уменьшается пропорционально току якоря т.е. ЭДС уменьшается

пропорционально току и внешняя характеристика имеет круто падающий вид, изменяя положение движка на сопротивлении R меняется степень насыщения узких полюсов и в результате внешняя характеристика изменяется в соответствии с рис Чем больше степень насыщения узких полюсов, тем меньше подмагничивающее действие реакции якоря, тем резче изменяется магнитный поток возбуждения и тем круче внешняя характеристика. Такой генератор используется для электрической сварки. Выполняются такие генераторы с UН = 35В и I = 500A. Серия ПС.







Генератор с поперечным возбуждением.

Предложен нем. Розенбергом и в отличии от обычного имеет два комплекта щеток сдвинутых на половину полюсного деления.




При вращении якоря за счет остаточного потока в обмотке якоря наводится ЭДС максимум которой имеет место на щетках расположенных по геометрической нейтрали и нулевая ЭДС на щетках расположенных по продольной оси. Т.к. поперечные щетки замкнуты накоротко то по обмотке якоря протекает значительный ток определяющий намагничивающую силу поперечной реакции якоря в свою очередь создающую магнитный поток поперечной реакции якоря. Якорь вращаясь в этом магнитном потоке обеспечивает ЭДС обмотки якоря максимум которой и имеет место на продольных щетках и эта ЭДС является выходной. Для увеличения потока поперечной реакции якоря ширина полюсных башмаков выбирается увеличенной. Для улучшения коммутации продольных щеток на главных полюсах делается по центру выемка.

Используется для автономных источников питания, в пассажирских ж/д вагонах.

Электромашинные усилители

Генератор постоянного тока с независимым возбуждением как ЭМУ Ку = 50 -100

Двухякорный ЭМУ

Представляет собой два генератора ПТ якоря которых собраны на общем валу, магнитная система расположена в общем корпусе. Напряжение с выхода первого генератора поступает на обмотку возбуждения второго и с якоря второго - выход ЭМУ. К =Ку1у2=10000

Такой генератор выпускаемый фирмой Сименс - Шукерт называется «рапидин» и выпускается на мощности до сотен кВт.

Одноякорный ЭМУ с поперечным возбуждением (ЭМУ поперечного поля) « амплидин»

Э
МУ выполняются в виде единой серии до 20 кВт. Конструктивно выполняются на одном валу расположен АД и собственно усилитель. Ку=10000




ДПТ с беспазовым и печатным якорем

Пазовая конструкция якоря определилась необходимостью механическое крепления обмотки якоря. Недостатками пазовой конструкции является то, что величина допустимой индукции в воздушном зазоре составляет 0,5 от допустимой индукции в стали. Другим недостатком является значительная величина индуктивности коммутируемых секций якоря и в целом индуктивности обмотки якоря. Применение беспазовой конструкции позволило бы устранить отмеченные недостатки и улучшить коммутацию и улучшить индукцию в воздушном зазоре почти в 2 раза. Отрицательным фактором является увеличение эффективного воздушного зазора и как следствие увеличение намагничивающей силы возбуждения. К настоящему времени эта конструкция распространена в машинах малой мощности до 1,5 - 3 кВт, в микромашинах наиболее широкое распространение получили машины с гладким якорем.

Двигатели с печатным якорем

Машины с печатным якорем выполняются с использованием фольгированного изоляционного материала и выполняются с протравливанием фольги в соответствии с требованиями схем и обмотки якоря после этого протравленный материал изгибается в виде стакана, лобовые части проводников соединяются в соответствии со схемой.





Униполярные машины ПТ «одноименно полюсные»

В их якоре сразу генерируется ЭДС постоянного направления.

И
спользуются в исследованиях, для питания ускорителей, могут быть использованы для питания кондуктивных насосов.

Магнитогидродинамические МПТ (МГД)

МГД двигателями называются ЭМП действие которых основано на перемещении токопроводящей жидкости в магнитном поле. Самым распространенным является электромагнитный насос постоянного тока предназначенный для перекачки жидких металлов.

Для уменьшения размагничивающего действия реакции якоря токоподвод к одному из контактов осуществляется с расположением токопроводящего проводника между якорем и полюсом. Наиболее широкое применение кондуктивные насосы получили на АС для отвода тепла из активной зоны.

М
ГД генераторы считаются перспективными источниками питания т.к. КПД выше обычных машин и в перспективе простота исполнения, надежность в эксплуатации. В настоящее время имеют место опытно промышленные разработки которые используются в энергосистемах при пиковых нагрузка системы.

Электромашинные преобразователи.

Служат для преобразования энергии одного вида в другой (частоты, напряжения, числа фаз и т.д). могут выполняться одноякорными и двухякорными.

Двухякорный преобразователь простейший можно выполнить из двух отдельных машин соединенных механически, но не электрически. Могут быть представлены в виде генератора и двигателя но существуют промышленные образцы в виде системы генератор - двигатель расположенных в одном корпусе с двумя роторами расположенных на одном валу и с магнитными системами статора отдельными в общем корпусе. Такие преобразователи применяются для преобразования переменного тока в постоянный. АД и постоянный генератор. Этот треобразователь может служить и для преобразования постоянного тока в переменный с регулируемой частотой. Недостатки:

Основной - низкий КПД т.к. результирующий КПД равен произведению КПД машин.

Одноякорные преобразователи постоянного тока




Одноякорные преобразователи постоянного тока в переменный

Данный одноякорный преобразователь позволяет преобразовывать постоянный ток в переменный и обратно. КПД у одноякорных преобразователей выше чем у двухякорных.





Машины постоянного тока с полупроводниковым коммутатором

Первые попытки в 20х годах. Коммутирующие устройства на основе ртутных выпрямителях тиратронах или игнитронах были использованы для получения выпрямленного тока синхронного генератора. В системах возбуждения турбогенераторов.

МПТ с вентильным коммутатором начали заниматься с 30х годов, первый вентильный двигатель предложен в 33 году Керном. Эти работы продолжали Вегнер, Заулишин, Бугаев - Этингер.

В 34 - 37г. реализованы ВГ на ртутных выпрямителях.

ДПТ с полупроводниковым коммутатором

Данный двигатель является СД и обладает его характеристиками. Основным достоинством является то, что можно регулировать частоту вращения изменением частоты управляющих сигналов на базе транзисторов.





ДПТ с полупроводниковым коммутатором и датчиком положения ротора

Для того, чтобы ДПТ с ПК имел те же характеристики что и КМПТ необходимо согласование положения ротора с включением питания на обмотку статора чтобы в результате угол тетта присущий синхронным машинам отсутствовал. С этой целью возникает необходимость в датчике положения ротора. Лучевая схема соединения.

В
ыпускается промышленностью в виде микромашин, а двигатели средней и большой мощности находятся в стадии разработки.

Коллекторные машины переменного тока

К ним относятся AM особого исполнения на якоре (роторе) находится замкнутая якорная обмотка подключаемая к коллектору и назначение такой обмотки заключается в том чтобы иметь возможность регулировать частоту ЭДС создаваемую во вторичной обмотке AM. По принципу действия такая машина является асинхронной т.к. ротор вращается с частотой отличной от частоты поля статора. Преобразователем частоты является механический преобразователь в виде коллектора и щеточного механизма и ЭДС преобразователя частоты вводится во вторичную цепь и позволяет регулировать частоту вращения в широких пределах. Разработка КМПТ началась в 1880г. Эти машины разрабатывали Томпсон, Рихтер. Они находят достаточно ограниченное применение в системах однофазного и трехфазного тока малой и средней мощности. Достоинства:

Источник питания под рукой. Возможность плавного регулирования частоты вращения до 4:1 без применения регулирующих устройств. Недостатки:

Мощность и диапазон регулирования ограничены условиями коммутации. Устройство сложное. Стоимость в два раза выше стоимости двигателя постоянного тока и в 3 - 5 раз стоимости АД. . На сегодняшний день применяются следующие виды КМПТ:

3х фазный двигатель с питанием со стороны статора. 3х фазный двигатель последовательного возбуждения. Двигатели Шрага - Рихтера.. Каскадные соединения АД с коллекторными машинами.

Трехфазный коллекторный двигатель переменного тока с питанием со стороны статора и параллельным возбуждением

Обмотка статора - обычная трехфазная обмотка. Обмотка ротора - обмотка якоря постоянного тока.



Введение ЭДС со стороны источника питания на щетки установленные на коллекторе практически приводит к введению ЭДС частоты в обмотку ротора через механический преобразователь частоты – коллектор. При изменении величины вводимой ЭДС или ее фазы достигается регулирование частоты вращения двигателя в пределах 1:2 - 1:4 для регулирования изменения ЭДС можно использовать два пути:

с помощью согласующего трансформатора или смещением щеток. Машины данного типа выпускаются до 150 кВт, а по индивидуальным заказам до 1,5 МВт





Трех фазный коллекторный двигатель с последовательным возбуждением

Отличается видом введения ЭДС во вторичную обмотку.

Максимальный вращающий момент имеет место при угле сдвига магнитных осей статора и ротора 130-160° при угле сдвига альфа равным 0 или 180°. Электромагнитный момент равен нулю.

Такие двигатели регулировать частоту вращения 1:4 поскольку с изменением угла альфа изменяется вращающий момент т.е. изменяется скольжение то с увеличением скольжения момент возрастает и следовательно с

увеличением нагрузки имеет место возрастание момента, поэтому такие двигатели целесообразно применять в системах с резкой зависимостью момента от частоты вращения, (вентиляторы, центробежные насосы)

Т
рехфазный КД с питанием со стороны ротора и параллельным возбуждением

Двигатель Шраге - Рихтера предложен в 1910 году.

1
, 2, 3 щетки закреплены неподвижно.

1`, 2`, 3` щетки закреплены неподвижно относительно траверсы но

двигаются относительно ротора.

Изменяя положение щеток 1`, 2`, 3` относительно щеток 1,2,3 мы изменяем величину вводимой ЭДС по амплитуде и фазе. в результате плавно регулируется частота вращения в пределах до 1:4

Двигатели Шраге - Рихтера выпускаются серийно в диапазоне от 1,5 до 150 кВт. Отношение пускового тока к номинальному приблизительно равно 2 (Iп == 1,5 – 2 Iн). Двигатели имеют более широкое применение, используются в нереверсивных приводах печатных машин, в бумагоделательной и цементной промышленности.

Каскадные соединения АД с коллекторными машинами и преобразователями частоты

Предназначены для регулирования частоты вращения и косинуса фи сети

С помощью отдельной коллекторной машины в цепь ротора АД с фазным ротором вводится дополнительная ЭДС частоты скольжения. Изменение ЭДС по амплитуде и частоте позволяет регулировать частоту вращения, как и в предыдущих коллекторных машинах переменного тока. Отличие в том, что используется обычный АД с фазным ротором и отдельная коллекторная машина с преобразователем частоты. Различают два вида каскадных соединений электрический и электромеханический




Электромеханический каскад

Н
а сегодняшний день электромеханические каскады практически не выполняются, их полностью вытеснили полупроводниковые частотные преобразователи

Однофазные коллекторные двигатели.

По принципу действия и конструкции они практически идентичны КМПТ, отличаются тем, что обязательно имеют последовательную систему возбуждения.

ОКД используются в виде маломощных, до 0,5 кВт с частотой вращения до 10 - 20 тыс. об/мин. Такие двигатели используются и для электрической тяги, например для ж/д в этом случае для улучшения характеристик используется пониженная частота 161/3 Гц.

Однофазный коллекторный двигатель с трансформаторной связью обмоток статора и ротора (репульсионные)

Т
акой двигатель с последовательно включенными двумя обмотками возбуждения расположенными по продольной и поперечной оси разработан и предложен Аткинсоном.

Т
ок протекая по обмоткам возбуждения создает переменный магнитный поток который трансформирует в проводниках якоря ЭДС. т.к. щетки замкнуты накоротко то од действием ЭДС протекает ток соответственно. Взаимодействие проводников с током и потоком возбуждения приводит к появлению вращающего момента.

Арнольдом было предложено вместо двух обмоток использовать одну.

Перемещая щетки относительно геометрической нейтрали можно регулировать частоту вращения. Альфа =0 и90° М = О Мmax при альфа = 65 - 70°

частота вращения может регулироваться за счет поворота щеток 0,3 - 1,1 n

Специальные исполнения асинхронных машин

Для перевода AM в генераторный режим необходим источник реактивной мощности для возбуждения. Если генератор работает параллельно сети, то реактивную мощность он будет потреблять из сети.

Если генератор работает на автономную нагрузку то для получения реактирной мощности используется батарея конденсаторов подключаемая параллельно обмотки статора Габариты и стоимость конденсаторов сравнимы с габаритами и стоимостью машины

Асинхронный преобразователь частоты




Выполняется на базе AM с фазным ротором

Используется для получения переменного тока 100 - 200 Гц

И
спользование AM режиме трансформатора.

  1. Фазорегулятор

В основе АД с фазным ротором, ротор заторможен

Поворот обеспечивается червячной парой

Трехфазный индукционный регулятор (потенциалорегулятор)





В основе AM с фазным ротором.

Трансформатор с вращающимся полем для преобразования числа фаз или частоты

Их базой является AM с фазным ротором т. к. нет необходимости вращать ротор то воздушный зазор выполняется нулевым.

Для того чтобы получить требуемую частоту это достигается не синусоидальным магнитным потоком. Рабочий режим выбирается с насыщением стали В > 2 Тл.

Для получения нужной частоты выполняются специальные схемы с выделением требуемой частоты (такие преобразователи используются для получения утроенной частоты).

АД с массивным ротором

При пуске S = 1 вращающееся магнитное поле за счет эффекта вытеснения тока проникает на небольшую глубину 1-3 мм. Когда . S = 0,05 проникновение в тело ротора 5-15 мм. С торцов ротора закрепляются медные диски.

Мп / Мном =1,5-2 раза. КПД и cos ф значительно ниже чем у обычного АД. У микродвигателей торцы покрывают тонким слоем меди. Используются на частотах вращения 10 000 - 200 000 об/мин.

Асинхронные двигатели с полым не магнитным ротором

Ротор – полый тонкостенный цилиндр из проводящего не магнитного материала. Выполняется на мощности от долей ватта до сотен ватт. Используются на частотах 50, 200, 400, 500, 1000 Гц. В результате частоты вращения этих двигателей достигают до 60000 об/мин (1500  30000 об/мин). Так как воздушный зазор велик (0,4  1,5 мм) то ток холостого хода Iо составляет от 0,8 до 0,9 Iн, КПД составляет 0,2  0,4, cos  0,2  0,4.



Электромагнитные индукционные насосы

Они являются разновидностью МГД машин.

Винтовой индукционный насос.

При подаче 3х фазного напряжения на обмотку статора создается вращающееся магнитное поле пересекающее не магнитную трубу с жидким металлом и создающее вихревые токи в жидком металле. Взаимодействие вихревых токов с вращающимся полем приводит к появлению вращающегося момента действующего на отдельные элементы объема жидкого металла и насос начинает работать.



Плоский линейный индукционный насос



В отличие от предыдущего создается не вращающееся магнитное поле, а бегущее.

Цилиндрический линейный индукционный насос

Отличается от предыдущего наличием внутреннего магнитопровода.



Достоинства: уменьшается воздушный зазор.

Линейный и дуговые асинхронные двигатели

Линейный асинхронный двигатель.



Дуговой асинхронный двигатель.



Статор выполняется в виде сегментов, делается он для систем ориентации в космосе. Поле бегущее.

Однофазные синхронные генераторы с электромагнитным возбуждением

Выполняются с якорной однофазной обмоткой, причем ее проводники располагаются на 2/3 полюсного деления, при создании вращающегося магнитного поля возникает пульсирующая намагничивающая сила, которая представляет собой две одинаковые по амплитуде, но вращающиеся в противоположные стороны намагничивающие силы. В результате возникает два магнитных поля, одно из которых вращается синхронно с ротором, а второе с той же частотой в противоположном направлении. Полезный электромагнитный момент создается синхронным полем для уменьшения обратного поля на роторе располагается демпферная обмотка (продольно–поперечная обмотка замкнутая накоротко).



Однофазные синхронные генераторы выпускаются на мощности до десятков киловатт, и используются в качестве автономных источников питания. Для питания электрифицированных железных дорог выполняются генераторы с мощностью до 50 МВт.

Реактивные синхронные двигатели.

Это синхронные двигатели без обмотки возбуждения.



Разработаны синхронно – реактивные двигатели с неявнополюсным исполнением ротора (этот двигатель раскручивается вспомогательным двигателем, а затем втягивается в синхронизм)





Они обладают основным достоинством – отсутствие обмотки возбуждения. Недостаток – потребление реактивной мощности от сети. Реактивные двигатели нашли широкое применение в системах автоматики, аудио–видео техники.

Синхронные машины с когтеобразными полюсами

Магнитопровод ротора сборный и состоит из трех частей.



Конструкция была придумана в 1890 – 1900 г. Джибсом и Фексвитом.

Недостаток – большое рассеяние магнитного поля, поэтому при увеличении соотношения длины к радиусу и увеличении мощности его недостатки получают преимущество относительно достоинств.

Машины выполняются на небольшие мощности (до 10 кВт)

Индукторные машины с электромагнитной редукцией частоты вращения

Индукторные машины – такие машины в которых и обмотка якоря и обмотка возбуждения неподвижны, а ротор представляет собой цилиндр с равномерно распределенными по его поверхности выступами – зубцами.

Принцип действия основан на изменении индуктивности и взаимной индуктивности обмоток якоря и возбуждения при перемещении зубцов ротора относительно зубцов статора. Такая машина при работе в двигательном режиме называется редукторным двигателем. По характеристикам такой двигатель не отличается от обычных синхронных машин уступая им по масса – габаритным показателям и используется в тех случаях, когда нельзя получить требуемую частоту вращения обычным способом.

Индукторные синхронные двигатели

В 1854 году Найт получил патент на индукторный синхронный генератор.

В 1877 году Яблочкин получил патент на индукторный синхронный генератор, конструкция которого сохранилась до сих пор.





Выполняются серийно преобразователи частоты серии ВПЧ мощностью от 12 до 100 кВт с выходной частотой 2400 и 10000 Гц. Серии ВГО на мощность 500 кВт с частотой 1000, 2500, 8000 Гц, мощностью 1500 кВт с частотами 500, 1000, 2500 Гц.

Применяются: сварка, электроплавка.

В индукторных синхронных двигателях частота вращения зависит от числа зубцов ротора и определяется:



Для

Индукторные двигатели выполняются как трехфазными, так и однофазными. У них выполняют пусковую обмотку. Но при этом должно выполняться условие:



Синхронные индукторные двигатели небольшой мощности выпускают серийно. Серии ДСР и ОРД выполняют на частоты 1, 2 и 60 об/мин.

Индукторные синхронные реактивные двигатели

Они не имеют обмотки возбуждения и выполняются однофазными или трех фазными. Должно выполняться условие, что число зубцов ротора должно быть больше чем число полюсов якорной обмотки z > 2p.

Различают две основные модификации – разноименно и одноименно полюсные.



Двигатели с катящимся ротором

Применяются для понижения частоты вращения за счет механической редукции. Предложен в 1944 г. Москвиным. Обмотка возбуждения расположенная на статоре создает одноименно направленное магнитное поле. Диаметр ротора меньше диаметра статора.



  1. Обмотка возбуждения

  2. Трехфазная обмотка статора

  3. Ротор

  4. Каток и опора для него

Принцип действия заключается в том, что ротор находится под действием силы тяги определяющейся алгебраической суммой магнитных потоков Обмотки возбуждения и трехфазной обмотки статора. Т.к. трехфазная обмотка создает вращающее поле то в любой момент времени будет иметь место зона воздушного зазора где поток максимален и максимальная сила и в этой зоне ротор притягивается к внутренней поверхности статора.

За счет сил трения при вращающемся поле статора ротор обкатывает внутреннюю поверхность статора.

Частота вращения ротора определяется соотношением диаметров статора и ротора и частотой вращения магнитного поля.



, где Кр – коэффициент редукции.

Для двигателей с катящимся ротором Кр составляет 100 и более единиц.

Двигатели с гибким волновым ротором

Ротор выполнен в виде тонкостенного цилиндра из ферромагнитного материала





Материал ротора деформируется под действием магнитного натяжения и притягиваясь в местах максимального магнитного поля ротор приобретает форму многоугольника с плавными переходами, при вращении магнитного поля ротор обкатывается по внутренней поверхности статора. Частота вращения определяется как и у предыдущего двигателя.

Автомобильные и самолетные генераторы

Автомобильные генераторы выполняются на напряжение 6; 12,5 В мощностью от 100 Вт до 1 кВт.

Самолетные генераторы выполняются на напряжения 27,5; 28,5 В мощностью от 1 до 30 кВт.

Привод от основных двигателей с переменной частотой вращения, с соотношением частот вращения для автомобильных , для самолетных .

На генераторах обязательно предусматривается регулятор напряжения. Для самолетных генераторов есть особенность, они работают на высотах более 6000 м. Для того чтобы они могли работать используется МГС обеспечивающий наработку политуры.

Автомобильные генераторы: станина – листовая сталь свернутая в цилиндр и сварена, к ней крепятся главные полюса, якорь из листовой стали с частично открытыми пазами. Коллектор цилиндрический, предусмотрена принудительная вытяжная вентиляция, передача вращения с вала двигателя – ременная передача.

Самолетные генераторы выполняются четырех, шести и восьми полюсными с половинным числом дополнительных полюсов. Для самолетных генераторов с мощностью до 5 кВт выполняются с простой волновой обмоткой, при большей мощности выполняется простая петлевая обмотка с уравнительными соединениями. И самолетный генератор и автомобильный работают в условиях ударных воздействий и срок службы их ограничен и составляет самолетных не более 500 часов, автомобильных не более 3000 часов.

Универсальные коллекторные двигатели

Они предназначены для работы как на постоянном токе так и на переменном.

Это двигатели последовательного возбуждения. Коллекторные машины параллельного возбуждения не могут использоваться в качестве универсальных коллекторных двигателей так как имеет место сдвиг по фазе тока возбуждения относительно тока якоря в результате в течении полупериода питания вращающий электромагнитный момент меняет направление.



Для уменьшения радиопомех предпочтительней вторая схема.

Регулирование частоты вращения осуществляется теми же способами что и в машинах постоянного тока.

Регулирование частоты вращения напряжением питания изменением потока возбуждения за счет шунтирования обмотки возбуждения активным сопротивлением.

Универсальные коллекторные двигатели выпускаются на малую мощность, до 1 кВт.

Измерительные трансформаторы

Они используются при напряжении более 250В и токах более нескольких десятков ампер.

Измерить постоянный ток можно с помощью шунтов, но на переменный ток они не подходят т.к. классы точности не совпадут из за проблем с индуктивностью.

Измерительные трансформаторы выполняются из электротехнической стали, причем величина индукции допускаемая в стали должна соответствовать положению рабочей точки на линейном участке кривой намагничивания. Причем величина индукции различается для трансформаторов тока и напряжения.

Трансформаторы тока

Первичная обмотка состоит из одного или нескольких витков выполненных проводом большого сечения включаемых последовательно в контролируемую цепь. Вторичная выполняется с большим числом витков малого поперечного сечения и замыкается на измерительный прибор с малым входным сопротивлением, амперметр или токовая обмотка ваттметра.

При номинальных значениях тока значение индукции не должно превышать 1 Тл. Наличие намагничивающего тока определяет погрешность трансформаторов.

Специальные асинхронные двигатели







При регулировании частоты вращения скольжением для АД с короткозамкнутым ротором можно достигнуть пределов регулирования до 15 % за счет снижения питающего напряжения. Большие возможности дает введение сопротивления в цепь ротора для АД с фазным ротором и наиболее эффективно регулирование имеет место при одновременном изменении напряжения питания и введение сопротивления в цепь ротора, при этом диапазон регулирования может составлять 70 % от номинального значения частоты вращения.

Так же для регулирования используется изменение числа пар полюсов.



Регулирование частоты вращения за счет частоты питающей сети (наиболее эффективно). В настоящее время разработаны и выпускаются частотные преобразователи но их стоимость по сравнению со стоимостью АД больше чем 1:100.

Торможение асинхронного двигателя

Торможение с рекуперацией энергии в сеть для АД возможна, когда n2 > n1, т.е. это осуществимо за счет изменения числа пар полюсов (переключить с двух полюсного исполнения на четырехполюсное).

Реальное торможение осуществляется противовключением или созданием постоянного в пространстве магнитного поля.

Однофазные асинхронные двигатели

Для однофазного питания трехфазного двигателя одну из обмоток можно использовать как пусковую с включением ее в сеть пусковой емкости. Эта же обмотка может использоваться в качестве рабочей.



Круговое поле можно получить при условии

Максимальная мощность трехфазного двигателя при однофазном питании может быть получена  0,7.




Скачать файл (347.4 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации