Конспект лекцій з навчальної дисципліни "спеціальні електричні машини" для студентів денної форми навчання зі спеціальності



Сторінка2/8
Дата конвертації03.12.2016
Розмір2.43 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8

Магнітоелектричні машини. У зв'язку з розробкою сплавів алні (Al-Ni), алніко (А1-Ni-з), а також ряду інших сплавів, що володіють високими магнітними властивостями, стало можливим виготовлення машин без обмотки збудження, з постійними магнітами на індукторі. Зокрема, з постійними магнітами виготовляються виконавчі двигуни з якірним керуванням потужністю до 50 - 100 Вт.

З постійними магнітами можна будувати також генератори і двигуни загального призначення потужністю до 5-10 кВт і вище. Такі машини одержують зараз все більше поширення.



Виконавчі двигуни з порожнім немагнітним якорем (рис. 1.8) внаслідок малої інерції якоря мають більшу швидкодію. Порожній якір у вигляді склянки виготовляється із пластмаси, і на ньому розміщається та закріпляється якірна обмотка звичайного типу, з'єднана з колектором. Внутрішній нерухомий феромагнітний сердечник (статор) при якірному керуванні може бути масивним.

Через наявність великого немагнітного зазору між зовнішнім і внутрішнім статорами потрібна сильна обмотка порушення, габарити машини збільшуються, а к.к.д. зменшується. Подібні двигуни випускаються потужністю до 10-15 Вт.



Двигуни із друкованою обмоткою якоря (рис. 1.9) також мають малу інерцію. Якір цього двигуна має вигляд тонкого диска з немагнітного матеріалу (текстоліт, стеклотекстоліт і т.п.), на обох сторонах якого розташовані мідні провідники обмотки якоря. Провідники виконуються шляхом гальванічного травлення аркушів мідної фольги, наклеєних на диск якоря, або гальванічним осадженням або переносом міді. Обмотка, виготовлена таким способом, одержала назву друкованої. Схема обмотки якоря звичайна, двошарова, причому провідники окремих шарів розташовані на різних сторонах диска і з'єднуються електрично між собою через отвори в диску. Срібно-графітні щітки сковзають по неізольованій поверхні елементів обмотки якоря, як по колектору.

Рис. 1.8. Виконавчий двигун постійного струму з повним немагнітним якорем

Збудження здійснюється за допомогою постійних магнітів або обмотки збудження. Напруга таких машин становить 6—50 В. Через гарні умови охолодження припустимі більші щільності струму в обмотці якоря (до 30 — 40 А/мм2 при тривалому режимі роботи). Якщо буде потреба швидкого гальмування після зняття напруги сигналу диск якоря виготовляється з алюмінію.

Тахогенератори являють собою малопотужні електричні генератори (звичайно до РH=10-50 Вт), які служать у системах автоматики для перетворення швидкості обертання в електричний сигнал (напруга Uc). Від тахогенераторів потрібна лінійна залежність Uc=f(n) з точністю до 0,2 — 0,5%, а іноді з точністю до 0,01%. У малопотужних тахогенераторах при n=1000 об/хв напругу Uc=3-5 В, а в могутніших тахогенераторах звичайного застосування при такій же швидкості обертання Uc=50-100 В.

Рис. 1.9. Двигун постійного струму із друкованою обмоткою якоря: а - розріз двигуна; б - обмотка якоря

Більшість тахогенераторів має звичайну конструкцію машин постійного струму з незалежним порушенням при ia = const або з постійними магнітами. При необхідності зменшення механічної інерції та усунення зубцових пульсацій напруги застосовують конструкцію з порожнім якорем (див. рис. 1.8). Останнім часом розробляються також уніполярні тахогенератори (див. рис. 1.7) з електромагнітним порушенням або з постійними магнітами. При цьому відсутні колекторні пульсації напруги, однак Uc мало.

Широко застосовуються також виконавчі двигуни і тахогенератори змінного струму.


1.3 Машини постійного струму з напівпровідниковими комутаторами

Колектор і щітковий апарат машини постійного струму становлять вузол, що викликає труднощі при проектуванні, виготовленні та експлуатації машини. Звідси випливає бажання замінити цей вузол безконтактним комутатором струму, що можливо здійснити за допомогою керованих електричних вентилів, особливо напівпровідникових.

Побудувати електромашинне джерело постійного струму без механічного колектора неважко. Для цієї мети можна використати синхронний генератор у сполученні з напівпровідниковим випрямлячем постійного струму. Тому основним завданням є створення двигунів постійного струму з напівпровідниковими комутаторами. Можливі два різновиди таких двигунів. В обох різновидах обмотка якоря разом з напівпровідниковим комутатором розташовується на нерухомій частині машини (статорі), а індуктором є ротор машини. При цьому на роторі розміщаються полюси у вигляді постійних магнітів або порушувані постійним струмом через контактні кільця. У першому випадку двигун повністю позбавлений ковзних електричних контактів (безконтактний двигун).

На рис. 1.10 схематично зображений двигун, у якому застосовується така ж замкнута обмотка якоря 1, як і у звичайних машин постійного струму. Для простоти на рис. 1.10 представлений двополюсний двигун з малим числом секцій в обмотці якоря. Роль колекторних пластин і щіток тут грають керовані напівпровідникові вентилі — тиристори 1’, 1”, 2’, 2” і т.п., що з'єднують обмотку якоря 1 зі збірними шинами 2. Шини 2 у свою чергу приєднуються до мережі постійного струму. У положенні ротора 3, зображеному на рис. 1.10, струм повинні проводити тиристори груп 2'—2" і 6'—6". Припустимо, що струм проводять тиристори 2' і 6". Тоді струм Ia = 2ia розподілиться по обмотці якоря так, як показано на рис. 1.12. Нехай при цьому створюється потік якоря Фа, напрямок якого також показане на рис. 1.12. Тоді виникне електромагнітний момент М, під впливом якого ротор буде повертатися по годинній стрілці. Після повороту ротора на 1/8 оберту необхідно відключити тиристори 2', 6" і включити тиристори 3', 7", потім після повороту ротора на 1/8 оберту — включити тиристори 4’, 8” і т.п. У результаті такого погодженого з обертанням ротора перемикання тиристорів розглянута машина працює подібно нормальній машині постійного струму і має такі ж характеристики.



Рис. 1.10. Схема двигуна постійного струму з напівпровідниковим комутатором і з обмоткою якоря типу обмотки постійного струму

Включення і відключення тиристорів виробляються за допомогою подачі на їхні керуючі електроди імпульсів електричної напруги з відповідною тривалістю. Ці імпульси виробляються спеціальним пристроєм, що реагує на положення ротора (на рис. 1.10 не показане). У найпростішому випадку такий пристрій складається з допоміжного постійного магніту, укріпленого на роторі двигуна, і розташованих на статорі, по його окружності, котушок, число яких дорівнює числу секцій якоря. Постійний магніт при обертанні ротора індуктує по черзі в котушках е.р.с, які подаються на керуючі електроди.

При великій кількості секцій двигун розглянутого типу має гарні властивості, однак при цьому потрібне велике число тиристорів і складний пристрій керування ними. Тому в цей час переважно застосовуються двигуни зі схемою, зображеної на мал.1.11.



Рис. 1.11. Схема двигуна постійного струму з напівпровідниковим комутатором і з обмоткою якоря типу обмотки змінного струму

У верхній частині рис. 1.11 зображена схема напівпровідникового комутатора, а в нижній частині — схематичний пристрій двигуна з 2р = 2. На статорі цього двигуна є три обмотки («фази») A, В, C, зрушені по окружності на 120°. Пристрій цих обмоток аналогічно пристрою обмоток якоря машин змінного струму. Кожна з обмоток при живленні її струмом створює магнітний потік, що діє по її осі, і тому потоки окремих обмоток також зрушені на 120°.

Одночасно живляться струмом всі три обмотки, притім напрямку струмів у них по черзі змінюються в такій послідовності, як показано на рис. 1.12, а. Із цього ж малюнка стає ясним, як при цьому повертається в просторі магнітне поле обмотки якоря. У результаті взаємодії магнітного поля та індуктора останній буде повертатися слідом за полем якоря. Керування напівпровідниковим комутатором здійснюється по такому ж принципі, як і у двигуна, розглянутого вище.

Відзначимо, що комутатор, зображений на рис. 1.11, по суті, є напівпровідниковим інвертором, що перетворює постійний струм у трифазний змінний струм.

На рис. 1.12, б представлені ідеалізовані криві токи в «фазах» обмотки. Цифрами 1-6 на цьому малюнку зазначені інтервали часу, які відповідають позиціям 1-6 на рис. 1.12, а. У дійсності завдяки впливу, що згладжує, індуктивностей обмотки форма криві токи наближається до синусоїдального.

На підставі викладеного представлена на рис. 1.11 машина є, по суті, трифазною синхронною машиною, що живеться через трифазний інвертор струму. Однак вона має всі властивості звичайної колекторної машини постійного струму з тієї причини, що живлення її обмотки якоря струмом виробляється у функції кута повороту ротора так само, як у звичайній машині постійного струму.

Рис. 1.12. Послідовність напрямків струмів в «фазах» обмотки якоря двигуна за схемою рис. (а) і ідеалізовані форми криві токи в «фазах» обмотки якоря (б)



1.4 Магнітогідродинамічні машини постійного струму

Магнітна гідродинаміка (МГД) є галуззю науки, що вивчає закономірності фізичних явищ в струмопровідних рідких і газових середовищах при їхньому русі в магнітному полі. На цих явищах заснований принцип дії різних магнітогідродинамічних (МГД) машин постійний і змінний струм.



Електромагнітні насоси для рідких металів. У насосі постійного струму (рис. 1.13) канал 2 з рідким металом міститься між полюсами електромагніта 1 і за допомогою електродів 3, приварених до стінок каналу, через рідкий метал пропускається постійний струм від зовнішнього джерела. Тому що струм до рідкого металу в цьому випадку підводить кондуктивним шляхом, де такі насоси називаються також кондукційними.

При взаємодії поля полюсів зі струмом у рідкому металі на частки металу діють електромагнітні сили, розвивається напір і рідкий метал починає рухатися. Струми в рідкому металі спотворюють поле полюсів («реакція якоря»), що приводить до зниження ефективності насоса. Тому в потужних насосах між полюсними наконечниками і каналом містяться шини («компенсаційна обмотка»), які включаються послідовно в ланцюг струму каналу в зустрічному напрямку. Обмотка збудження електромагніта (на рис. 1.13 не показана) звичайно включається послідовно в ланцюг струму каналу і має при цьому тільки 1-2 витки.



Рис. 1.13. Принцип пристрою електромагнітного насоса постійного струму

Застосування кондукційних насосів можливо для малоагресивних рідких металів і при таких температурах, коли стінки каналу можна виготовити з жароміцних металів (немагнітні нержавіючі сталі і т.п.). У противному випадку більше підходящими є індукційні насоси змінного струму.

Насоси описаного типу сталі знаходити застосування близько 1950 р. у дослідницьких цілях і у таких установках з ядерними реакторами, у яких для відводу тепла з реакторів використаються рідко-металеві теплоносії: натрій, калій, їхні сплави, вісмут і ін. Температура рідкого металу в насосах при цьому становить 200—600 °С, а в деяких випадках до 800 °С. Один з виконаних насосів для натрію має наступні розрахункові дані: температура 800 °С, напір 3,9 кгс/див2, витрата 3670 м3/ч, корисна гідравлічна потужність 390 кВт, споживаний струм 250 кА, напруга 2,5 У, споживана потужність 625 кВт, к. п. буд. 62,5%. Інші характерні дані цього насоса: перетин каналу 53 х 15,2 див, швидкість плину в каналі 12,4 м/с, активна довжина каналу 76 см.

Перевага електромагнітних насосів полягає в тому, що вони не мають частин, що рухаються, і тракт рідкого металу може бути герметизованим.

Насоси постійного струму вимагають для живлення джерел з великою силою струму і малою напругою. Для живлення потужних насосів випрямні установки малопридатні, тому що вони виходять громіздкими і з малим к.к.д. Більше підходящими в цьому випадку є уніполярні генератори.



Плазмові ракетні двигуни. Розглянуті електромагнітні насоси є своєрідними двигунами постійного струму. Подібні пристрої в принципі придатні також для розгону, прискорення або переміщення плазми, тобто високотемпературного (2000 — 4000 °С и більше) іонізованого і тому електропровідного газу. У зв'язку із цим виробляється розробка реактивних плазмових двигунів для космічних ракет, причому ставиться завдання одержання швидкостей витікання, плазми до 100 км/с. Такі двигуни не будуть мати велику силу тяги і тому будуть придатні тільки для роботи вдалині від планет, де поля тяжіння слабкі; однак вони мають ту перевагу, що масова витрата речовини (плазми) мала. Необхідну для їхнього живлення електричну енергію передбачається одержувати за допомогою ядерних реакторів. Для плазмових двигунів постійного струму важливу проблему становить створення надійних електродів для підведення струму до плазми.

Магнітогідродинамічні генератори. МГД машини, як і всякі електричні машини, оборотні. Зокрема, пристрій, зображений на рис. 1.13, може працювати також у режимі генератора, якщо через нього проганяти провідну рідину або газ. При цьому доцільно мати незалежне збудження. Генеруємий струм знімається з електродів.

На такому принципі будуються електромагнітні витратоміри води, розчинів лугів і кислот, рідких металів і т.п. Е.р.с. на електродах при цьому пропорційна швидкості руху або витраті рідини.

МГД генератори становлять інтерес із погляду створення потужних електричних генераторів для безпосереднього перетворення теплової енергії в електричну. Для цього через пристрій виду, зображеного на рис. 1.13, необхідно пропускати зі швидкістю порядку 1000 м/с провідну плазму. Таку плазму можна одержати при спалюванні звичайного палива, а також шляхом нагрівання газу в ядерних реакторах. Для збільшення провідності плазми в неї можна вводити невеликі присадки легко іонізуємих лужних металів.

Електропровідність плазми при температурах порядку 2000 — 4000 °С відносно мала (питомий опір близько 1 Ом·см = 0,01 Ом·м = 104 Ом-мм2/м, тобто приблизно в 500 000 разів більше, ніж у міді). Проте в потужних генераторах (порядку 1 млн. кВт) можливе одержання прийнятних техніко-економічних показників. Розробляються також МГД генератори з рідко металічним робочим тілом.

При створенні плазмових МГД генераторів постійного струму виникають труднощі з вибором матеріалів для електродів і з виготовленням надійних у роботі стінок каналів. У промислових установках також складне завдання являє собою перетворення постійного струму щодо низької напруги (кілька тисяч вольтів) і великої сили (сотні тисяч ампер) у змінний струм.
2. Спеціальні асинхронні машини
2.1 Асинхронні машини з нерухомим ротором

Фазорегулятор (рис. 2.1, а) являє собою асинхронну машину з фазним ротором, ротор якої загальмований і може бути вручну або за допомогою допоміжного (виконавчого) двигуна повернуть щодо статора на 360° ел. Гальмування і поворот ротора здійснюються звичайно за допомогою черв'ячної передачі, що самогальмується. Первинна сторона фазорегулятора приєднується до мережі, а вторинна — до навантаження (опору ZHГ на рис. 2.1,а).

Позначимо р електричний кут повороту осі фази обмотки ротора щодо осі фази обмотки статора (рис. 2.1, а). Якщо прийняти для простоти, що в розглянутої асинхронної машини г12σ1 σ12=0, то U11 і U22 і діаграма напруг фазорегулятора має вигляд, показаний на рис. 2.1, б. Е.р.с. Е1 і Е2 індукується загальним обертовим полем і зрушені у відповідних фазах статора і ротора відносно один одного на кут β. При повороті ротора і зміні кута β вектор Е2=U2 повертається щодо векторів Е2 і U2.

Рис. 2.1. Схема (а) і векторна діаграма напруг (б) фазорегулятора

Фазорегулятор являє собою, по суті, поворотний трансформатор з регульованою фазою вторинної напруги щодо первинного. Фазорегулятори знаходять застосування головним чином у лабораторіях, зокрема, при випробуванні лічильників електричної енергії та інших приладів і апаратів.

Необхідно мати на увазі, що на ротор фазорегулятора, коли він навантажений, діє обертаючий момент. Це ж відноситься і до інших розглянутих нижче машин із загальмованим ротором.



Трифазний індукційний регулятор служить для регулювання напруги трифазної мережі змінного струму. Обмотки регулятора включаються за схемою автотрансформатора, і регулятор являє собою, по суті, поворотний автотрансформатор.

Схема з'єднань обмоток найбільше широко застосовуваного трифазного індукційного регулятора представлена на рис. 2.2, а. Одна з обмоток (w1) є первинною і включається паралельно в мережу первинної напруги U, а вторинна обмотка (w2) включається в цю мережу послідовно. Як первинна обмотка звичайно використають обмотку ротора, тому що при цьому необхідно вивести за допомогою контактних кілець і щіток або гнучких провідників тільки три кінці обмотки. Первинна обмотка може бути включена як у зірку, так і у трикутник. Нижче для ясності будемо мати на увазі з'єднання в зірку.



Рис. 2.2. Схема з'єднань обмоток (а) і векторна діаграма напруг (б) трифазного індукційного регулятора

Первинна обмотка споживає з первинної мережі струм, що намагнічує та створює обертовий потік Ф. Якщо зневажити спаданнями напруги, те цей потік індуктуеться в обмотках е.р.с. Е1 = U1 і

, (2.1)

Е.р.с. Е2 складається з напругою U1 під кутом β (рис. 2.2, б), рівним електричному куту повороту фази вторинної обмотки щодо первинної.



Рис. 2.3. Схема з'єднання обмоток (а) і векторна діаграма напруг (б) здвоєного трифазного індукційного регулятора

При зміні β кінці векторів Е2 і U2 при U1=const сковзають по окружності. Граничні значення вторинної напруги при зневазі спаданнями напруги будуть: при β = 180°

(2.2)

а при β = 0°



. (2.3)

При рівності чисел витків обмоток статора і ротора



(2.4)

і

, (2.5)

У регулятора (рис. 2.2) одночасно зі зміною значення напруги U2 міняється також його фаза, що іноді небажано. У таких випадках можна застосувати здвоєний індукційний регулятор (рис. 2.3), у якого первинні обмотки приєднані до первинної мережі паралельно, а вторинні — послідовно один з одним. Обидва регулятори укріплені на загальному валу, і в другого регулятора на первинній і вторинній сторонах приєднання до двох фаз перемінені місцями. Внаслідок цього магнітні поля двох регуляторів обертаються в протилежні сторони, і при повороті ротора одного регулятора по напрямку обертання поля ротор іншого повертається проти напрямку обертання поля. Вектори вторинних е.р.с. регуляторів Е’2 і Е”2 на векторній діаграмі (рис. 2.3, б) повертаються тому в протилежних напрямках, і при неврахуванні спадання напруги фаза вторинної напруги

U2 = U1 + Е2 + Е2 (2.6)

залишається незмінної.

Обертаючий момент на валу здвоєного регулятора дорівнює нулю. Недоліком здвоєного регулятора є наявність двох машин, що приводить до подорожчання установки.

Рис. 2.4. Схема трифазного індукційного регулятора із з'єднанням обмоток статора і ротора в загальний трикутник

Не змінюється по фазі вторинна напруга можна одержати також в індукційному регуляторі із з'єднанням фаз обмоток статора (с) і ротора (р) у загальний трикутник (рис. 2.4), якщо числа витків статора і ротора однакові. Первинна напруга U1=const у такому регуляторі підводить до вершин трикутника АВС, а вторинна U2=var приділяється від середніх крапок a, b, c сторін цього трикутника (рис. 2.4).

Векторні діаграми напруг регулятора, зображеного на рис. 2.4, можна побудувати, з огляду на е.р.с. фаз статора Ес і ротора Еp того самого плеча трикутника при дорівнює за значенням, зрушені по фазі на кут β повороту ротора щодо статора і сумі рівні прикладеній фазній напрузі:



U1 = - (Ес + Еp). (2.7)

На рис. 2.5, а, б і в показані векторні діаграми регулятора, виконаного за схемою рис. 2.4, відповідно для випадків β=0, β>0 і β<0. Трикутники АВС являють собою при цьому систему незмінних первинних напруг, вектори Сb, Ac, Ba - е.р.с. фаз β статора Ec і вектори b, c, а — е.р.с. фаз ротора Е. При повороті ротор-зсуву фаз β між е.р.с. Еc і Ер змінюється та одночасно змінюються також значення обертового потоку і е.р.с. Еc, Еp, так що сума е.р.с. фаз того самого плеча трикутника залишається незмінною:



Ес + Еp = - U1 = const. (2.8)

Як видно з рис. 2.5, трикутник вторинних напруг abc при цьому міняється по величині, але при або Ес = Еp положення цього трикутника й, отже, фаза вторинної напруги не змінюються.

Відзначимо, що при відсутності навантаження на вторинній стороні регулятор, зображений на рис. 2.4, по своїх властивостях являє собою регульовану трифазну реактивну котушку.

Рис. 2.5. Векторна діаграма е.р.с. і напруг індукційного регулятора, виконаного за схемою рис. , при різних положеннях ротора

В індукційних регуляторах, як і в автотрансформаторах, потрібно розрізняти зовнішню, або прохідну, і внутрішню, або габаритну, потужності. Співвідношення між цими потужностями в індукційних регуляторах і автотрансформаторах при однакових схемах з'єднань обмоток та однакових співвідношень чисел витків (для схеми рис. 2.2, а при β = 180° і для схеми рис. 2.4 при β = 0).
2.2 Асинхронний генератор із самозбудженням

Асинхронний генератор споживає реактивний струм, що намагнічує, для створення магнітного потоку і тому повинен працювати паралельно з мережею змінного струму, до якої приєднані інші машини або установки (наприклад, синхронні генератори), здатні постачати реактивним струмом, асинхронні генератори та інші споживачі. Поряд, із цим асинхронний генератор може працювати також у режимі самозбудження на окрему мережу одержуючи реактивний струм порушення від конденсаторів, що приключають до затискачів асинхронного генератора.

Для з'ясування деяких положень розглянемо схему рис. 2.6, на якій зображений асинхронний генератор АГ, що працює паралельно з мережею іспоживає з її реактивний (індуктивний) струм IL = IM. Цей струм створює в генераторі магнітне поле, у той час як активний струм Ia, вироблений генератором АГ, повністю споживається місцевим споживачем R. Підключимо тепер до затискачів генератора конденсатори С такої ємності, щоб споживаний ними з мережі ємнісний струм Iс за значенням був дорівнює току IL. Очевидно, що при цьому споживаний з мережі струм

IC + IL = 0. (2.9)

Рубильник Р можна тому відключити, і асинхронний генератор АГ буде працювати на ізольовану місцеву мережу із приймачами R і С. Тому що при цьому, з одного боку, генератор продовжує споживати струм IL = IM - а з іншого боку, конденсатори продовжують споживати струм Iс = IL, то можливо зробити наступні висновки: 1) джерелами реактивного струму, що намагнічує, IM = IL для генератора тепер є конденсатори; 2) твердження «конденсатор споживає з мережі (або від асинхронного генератора) ємнісний струм» і «конденсатор віддає в мережу (або асинхронному генератору) індуктивний струм» рівноцінні; 3) рівноцінні також твердження «асинхронна машина споживає з мережі індуктивний струм» і «асинхронна машина віддає в мережу ємнісний струм».



Рис. 2.6. Схема асинхронного генератора АГ з місцевим навантаженням R і конденсаторною батареєю З (а) і векторна діаграма (б)

Із сказаного випливає, що при чисто активному навантаженні асинхронного генератора потужність конденсаторів повинна рівнятися реактивної (намагничуваній) потужності генератора. Якщо ж навантаження буде мати змішаний активно-індуктивний характер, то потужність конденсаторної батареї необхідно відповідно збільшити, щоб вона покривала також реактивну потужність навантаження.

Рис. 2.7. Схема заміщення самозбудного асинхронного генератора з навантаженням ZHГ і ємнісним опором конденсаторної батареї хс

Схема заміщення асинхронного генератора із самозбудженням за допомогою конденсаторів і з навантаженням ZHГ зображена на рис. 2.7. На підставі цієї схеми можуть бути знайдені всі співвідношення і величини, що характеризують режим роботи генератора.

З'ясувавши загалом роботу асинхронного генератора із самозбудженням у сталому режимі, розглянемо процес його самозбудження на холостому ходу (рис. 2.8), зневажаючи активними опорами.



Рис. 2.8. До з'ясування умов самозбудження асинхронного генератора

Через наявність потоку залишкового намагнічування ротора асинхронної машини, при обертанні ротора в обмотці статора індуктується якась е.р.с. Еост (рис. 2.8). Ця е.р.с. викликає в конденсаторах струм I’с, що, протікаючи по обмотці статора машини, підсилює його магнітний потік. У результаті індуктуєма е.р.с. і струм конденсатора збільшуються і т.п.

На рис. 2.8 залежність індуктуємої в обмотці статора генератора е.р.с. Е1 від струму, що намагнічує, у цій обмотці Iм або від струму конденсатора Iс = Iм зображена у вигляді кривої холостого ходу або кривій намагнічування (хσ1 + хm) Iс. Пряма U = хсIс визначає залежність напруги конденсатора від його струму. Процес самозбудження на рис. 2.8 умовно зображений східчастою лінією. Е.р.с. залишкового намагнічування викликає в конденсаторі струм



. (2.10)

Цей струм, протікаючи по обмотці статора машини, індуктуе у ній е.р.с. Е’1, що викликає в конденсаторі струм I”c, індуктуючий е.р.с. Е”1, і т.п. Процес самозбудження триває доти, поки



, (2.11)

і закінчується, коли в результаті збільшення насичення опір хш зменшується настільки, що наступає рівність (крапка А на рис. 2.8)



. (2.12)

Очевидно, що процес самозбудження асинхронного генератора багато в чому аналогічний процесу самозбудження генератора постійного струму.

Роль первісного поштовху може зіграти також струм розряду попередньо зарядженої конденсаторної батареї, наведення струму зовнішнім магнітним полем і флуктуація електронів у ланцюзі обмотки статора. Останні дві причини на практиці часто виявляються недостатньо сильними для розвитку самозбудження.

Потужність конденсаторної батареї самозбудного асинхронного генератора досить велика (до 70-100% від номінальної потужності генератора), що робить установку дорогою. У зв'язку із цим такі генератори знаходять у цей час досить обмежене застосування. Іноді явище самозбудження асинхронної машини з підключеними до неї конденсаторами використається для гальмування асинхронних двигунів після відключення їх від мережі. Гальмування при цьому відбувається за рахунок втрат, що виникають у самозбудженій машині і підключених до неї опорах.

Самозбудження асинхронної машини можливо також при включенні конденсаторів у вторинний ланцюг, однак цей випадок через малу частоту в ланцюзі ротора малозаощадний.

1   2   3   4   5   6   7   8


База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка