Электрические машины переменного тока
Общая схема машины переменного тока В отличии от машины постоянного тока, машина переменного тока не имеет коллекторно-щеточного узла и частота изменения магнитного поля якоря всегда совпадает с частотой тока, действующего во внешней цепи. Отсутствие коллекторно-щеточного узла позволяет сделать якорь неподвижным. 1. Магнитопровод якоря 2. Обмотка якоря 3. Магнитопровод индуктора 4. Обмотка индуктора 5. Узел питания индуктора
Типы машин переменного тока 1. 2. 3. Синхронная – машина переменного тока, имеющая индуктор, магнитное поле которого создается посторонним источником (не связано с полем якоря). Частота вращения индуктора синхронна с частотой тока, действующего в якоре. Асинхронная – машина переменного тока, индуктор которой не имеет предварительной намагниченности, а его поле создается индукционными токами, возникающими в результате отличия частоты его вращения и частоты тока, действующего в якоре. Разность частоты тока и частоты вращения индуктора называется скольжением. Шаговая – машина переменного тока, питаемая импульсным напряжением.
Анализ работы машины переменного тока в режиме генератора Пусть ротор (индуктор) вращается с частотой w, его индуктивность равна L 0, ток, питающий индуктор I, индуктивность намагничивания обмотки якоря равна L 1, а ее индуктивность рассеяния Ls. Магнитный поток, пронизывающий якорь I без учета реакции якоря Э. Д. С. обмотки якоря Максимальный ток, отдаваемый якорем в нагрузку (ток короткого замыкания) с учетом реакции якоря w Токоскоростная характеристика
Анализ работы синхронной машины в режиме двигателя Так как магнитное поле индуктора и якоря в синхронной машине практически независимы (лишь реакция якоря снижает величину магнитного поля индуктора), величина крутящего момента будет определяться только углом между мгновенным вектором вращающегося магнитного поля и вектором магнитного поля ротора (индуктора) Bя φ w Bя генератор Вращающееся магнитное поле синхронный режим асинхронные режимы тормоз двигатель M
Влияние частоты тока и реакции якоря на МСХ синхронной машины w w 1<w 2<w 3 идеальные МСХ реальные МСХ M
Анализ работы асинхронной машины в режиме двигателя Магнитное поле индуктора асинхронной машины определяется разностью частоты вращения магнитного поля якоря и частоты вращения ротора. Эта разность называется скольжением. Чем больше скольжение, тем сильнее поле индуктора и тем больше крутящий момент, развиваемый машиной. w частота питающего тока идеальная характеристика реальная характеристика M
Типы магнитных систем машин переменного тока с явно выраженными полюсами индуктора с неявно выраженными полюсами индуктора
Многополюсные машины северный полюс индуктор южный полюс якорь контактные кольца обмотка возбуждения В многополюсной машине индуктор имеет более одной пары полюсов. Увеличение числа пар полюсов позволяет получить большую частоту вращения магнитного поля при неизменной частоте вращения ротора. Многополюсные машины могут иметь только явно выраженные полюсы. Конструкция многополюсного индуктора с одной обмоткой возбуждения
Достоинства машин переменного тока 1. Отсутствует коллекторно-щеточный узел, что повышает надежность 2. Якорь неподвижен и находится снаружи, что позволяет сделать его прочным и упрощает его охлаждение 3. В случае многофазной машины обмотки якоря равномерно заполняют его пространство, что позволяет сделать машину гораздо компактнее, что аналогичную по мощности, но постоянного тока
Недостатки машин переменного тока 1. Невозможность непосредственной работы с сетью постоянного тока требуются согласующие устройства: выпрямитель в режиме генератора и инвертор в режиме двигателя 2. Невозможность компенсации реакция якоря конструктивными средствами 3. Жесткая взаимосвязь частоты тока и частоты вращения
Сравнение генераторов постоянного и переменного тока В связи с тем, что выпрямительная установка, реализованная на современных кремниевых диодах представляет собой компактный, недорогой и высоконадежный узел, сопряжение генератора переменного тока с сетью постоянного тока не вызывает никаких сложностей. Поэтому недостатки 1 и 3 в случае генератора неактуальны. Невозможность компенсации реакции якоря частично нейтрализуется возможностью увеличить габариты магнитопрводов. Именно по указанным выше причинам генераторы постоянного тока практически полностью вышли из употребления во всех областях техники (в том числе и в автомобилях) и в настоящее время считаются архаизмом и не выпускаются
Сравнение двигателей постоянного и переменного тока В виду того, что инверторные установки пока существенно дороже и менее надежны по сравнению с выпрямительными – полного доминирования двигателей переменного тока нет. Двигатели переменного тока не имеют коллекторно-щеточного узла и лучше охлаждаются, но управление ими представляет собой технически сложный процесс Двигатели постоянного тока хотя и имеют ненадежный коллекторнощеточный узел, но ими просто управлять.
Синхронные генераторы с возбуждением от постоянных магнитов + простая и технологичная конструкция + нет подвижных контактов Эти факторы обуславливают компактность -магнитное поле индуктора ограничено индукцией насыщения магнитов - сложность регулирования выходного напряжения Генератор современного мотоцикла Эти факторы обуславливают малую мощность генераторной установки
Генераторы с обмоткой возбуждения, питаемой через подвижные контакты + возможность получение высокоинтенсивного магнитного поля индуктора + возможность регулирования напряжения за счет изменения тока возбуждения Эти факторы обуславливают возможность получения большой мощности -наличие подвижных контактов -наличие затрат мощности на питание обмотки возбуждения
Бесщеточные генераторы
Скачать презентацию Электрические машины переменного тока Общая схема машины
Электрические машины переменного тока.ppt