Основы теории электрических машин переменного тока

Электрические машины переменного тока предназначены для взаимного преобразования механической и электрической энергии.

Механическая энергия в электрическую преобразуется генераторами, а электрическая в механическую - двигателями.

Взаимообратимые машины переменного тока делят на синхронные и асинхронные. При этом на практике чаще использую синхронные генераторы и асинхронные двигатели.

Принцип работы любой электрической машины переменного тока основан на использовании вращающегося магнитного поля.

Вращающееся магнитное поле (ВМП) создают многофазные токи статора.

В пазах статора расположены три катушки, сдвинутые в пространстве относительно друг друга на 120º. Токи катушек образуют симметричную систему.

Условно за положительное направление тока в катушках принимается направление от начала катушек ( ) к их концам ( ). Начала катушек обозначены как , , , а концы как , , .

В момент времени ток равен нулю, ток положителен, а ток отрицателен. Направление суммарного магнитного потока статора определено по правилу буравчика.

В момент времени ток положителен, ток равен нулю, отрицателен.

Результирующее магнитное поле статора повернулось против часовой стрелки. За время одного периода магнитное поле статора поворачивается на 360º.

Частота ВМП статора равна

, где

- частота тока в обмотках, Гц;

- число пар полюсов магнитного поля статора.

.

Если каждая фаза состоит из двух катушек, то шесть катушек статора образуют четыре полюса, а .

Изменяя и , можно регулировать частоту вращения магнитного поля статора.

При промышленной частоте тока :

, об/мин

Для изменения направления вращения магнитного поля статора достаточно поменять местами два любых линейных провода из трех, подведенных к статору от сети.

Основными частями асинхронного двигателя являются неподвижный статор и вращающийся ротор.

Статор состоит из корпуса (1), шихтованного сердечника, набранного из отдельных изолированных листов электротехнической стали (2), обмоток из медной проволоки (3).

Ротор состоит из вала (1), сердечника (2) и обмотки (3).

Роторы асинхронных двигателей бывают короткозамкнутыми и фазными (с контактными кольцами).

В короткозамкнутом роторе стержневая алюминиевая обмотка в виде беличьей клетки (2) замкнута торцовыми кольцами (1).

В двигателях средней и малой мощности обмотка заливается расплавленным металлом в пазы сердечника. Двигатели с таким ротором просты и надежны, но не регулируются по скорости вращения и имеют большой пусковой ток

.

Пусковой ток уменьшается понижением напряжения на статоре при временном переключении обмоток статора с треугольника на звезду.

В фазном роторе концы трехфазной обмотки (1) соединены в звезду, а начала выведены к трем контактным кольцам (2).

На кольца наложены щетки, соединяющие обмотку ротора с регулировочным реостатом. Изменением сопротивления реостата облегчается пуск двигателя и регулируется его скорость.

Домашнее задание

Евдокимов Ф.Е. Общая электротехника, стр. 188-196.