Классификация электрических машин Использование электрических машин в качестве

Классификация электрических машин Использование электрических машин в качестве генераторов и двигателей является их главным применением, так как связано исключительно с целью взаимного преобразования электрической и механической энергии.

В процессе работы электрической машины в режиме генератора происходит преобразование механической энергии в электрическую. Природа этого процесса объясняется законом электромагнитной индукции: если внешней силой F воздействовать на помещенный в магнитное поле проводник и перемещать его, например, слева направо перпендикулярно вектору индукции В магнитного поля со скоростью u, то в проводнике будет наводиться электродвижущая сила (ЭДС)

Для определения направления ЭДС следует воспользоваться правилом «правой руки» В результате взаимодействия тока I с магнитным полем возникает действующая на проводник электромагнитная сила направление которой определяется по правилу «левой руки»

Рассмотренные явления позволяют сделать вывод: а) для любой электрической машины обязательно наличие электропроводящей среды (проводников) и магнитного поля, имеющих возможность взаимного перемещения; б) при работе электрической машины как в режиме генератора, так и в режиме двигателя одновременно наблюдаются индуцирование ЭДС в проводнике, пересекающем магнитное поле, и возникновение силы, действующей на проводник, находящийся в магнитном поле, при протекании по нему электрического тока; в) взаимное преобразование механической и электрической энергий в электрической машине может происходить в любом направлении, т. е. одна и та же электрическая машина может работать как в режиме двигателя, так и в режиме генератора; это свойство электрических машин называют обратимостью.

Устройство машин постоянного тока Неподвижная часть машины постоянного тока называется статором, вращающаяся часть — якорем.

Статор. Состоит из станины 6 и главных полюсов 4. Станина 6 служит для крепления полюсов и подшипниковых щитов и является частью магнитопровода, так как через нее замыкается магнитный поток машины. Станину изготовляют из стали — материала, обладающего достаточной механической прочностью и большой магнитной проницаемостью. В нижней части станины имеются лапы 11 для крепления машины к фундаментной плите, а по окружности станины расположены отверстия для крепления сердечников главных полюсов 4. Обычно станину делают цельной из стальной трубы, либо сварной из листовой стали, за исключением машин с весьма большим наружным диаметром, у которых станину делают разъемной, что облегчает транспортировку и монтаж машины.

Главные полюсы предназначены для создания в машине магнитного поля возбуждения. Главный полюс состоит из сердечника 6 и полюсной катушки 5. Со стороны, обращенной к якорю, сердечник полюса имеет полюсный наконечник, который обеспечивает необходимое распределение магнитной индукции в зазоре машины. Сердечники главных полюсов делают шихтованными из листовой конструкционной стали толщиной 1— 2 мм или из тонколистовой электротехнической анизотропной холоднокатаной стали. Штампованные пластины главных полюсов специально не изолируют, так как тонкая пленка окисла на их поверхности достаточна для значительного ослабления вихревых токов, наведенных в полюсных наконечниках пульсациями магнитного потока, вызванного зубчатостью сердечника якоря.

В машинах постоянного тока небольшой мощности полюсные катушки делают бескаркасными — намоткой медного обмоточного провода непосредственно на сердечник полюса, предварительно наложив на него изоляционную прокладку. В большинстве машин (мощностью 1 к. Вт и более) полюсную катушку делают каркасной: обмоточный провод наматывают на каркас (обычно пластмассовый), а затем надевают на сердечник полюса.

Якорь машины постоянного тока состоит из вала 10, сердечника 3 с обмоткой и коллектора 7. Сердечник якоря имеет шихтованную конструкцию и набирается из штампованных пластин тонколистовой электротехнической стали. Листы покрывают изоляционным лаком, собирают в пакет и запекают. Готовый сердечник напрессовывают на вал якоря. Такая конструкция сердечника якоря позволяет значительно ослабить в нем вихревые токи, возникающие в результате его перемагничивания в процессе вращения в магнитном поле. На поверхности сердечника якоря имеются продольные пазы, в которые укладывают обмотку якоря. Обмотку выполняют медным проводом круглого или прямоугольного сечения. Лобовые части пазов 9 обмотки якоря крепят к обмоткодержателям бандажом.

Коллектор 1 является одним из сложных узлов машины постоянного тока. Основными элементами коллектора являются пластины трапецеидального сечения из твердотянутой меди, собранные таким образом, что коллектор приобретает цилиндрическую форму. Между медными пластинами расположены миканитовые изоляционные прокладки.

Щеткодержатель состоит из обоймы 4, в которую помещают щетку 3, курка 1, представляющего собой откидную деталь, передающую давление пружины 2 на щетку. Щеткодержатель крепят на пальце зажимом 5. Щетка снабжается гибким тросиком 6 для включения ее в электрическую цепь машины. Все щеткодержатели одной полярности соединены между собой сборными шинами, подключенными к выводам машины.

Выпрямление тока коллектором

Расположение пазовых сторон секции на сердечнике якоря Стороны секций в пазах якоря

Простая петлевая обмотка Сложная петлевая обмотка

Простая волновая обмотка Сложная волновая обмотка

Магнитное поле машин постоянного тока

Реакция якоря машин постоянного тока

Основные понятия генератора постоянного тока При подключении к генератору нагрузки в цепи якоря возникает ток, а на выводах генератора устанавливается напряжение, определяемое уравнением напряжений для цепи якоря генератора: Механическая мощность, развиваемая приводным двигателем , преобразуется в генераторе в полезную электрическую мощность , передаваемую нагрузке, и мощность, затрачиваемую на покрытие потерь

Схема независимого возбуждения машины постоянного тока

Характеристика холостого хода ГНВ

Нагрузочная характеристика ГНВ

Внешняя характеристика ГНВ

Регулировочная характеристика ГНВ

Схема параллельного возбуждения машины постоянного тока

Характеристики ГПВ

Внешняя характеристика ГПВ

Схема смешанного возбуждения машины постоянного тока

Внешняя характеристика ГСВ

Схема последовательного возбуждения машины постоянного тока

Основные понятия двигателя постоянного тока Для двигателя, работающего с постоянной частотой вращения: частота вращения двигателя прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна магнитному потоку возбуждения

Пуск двигателя

Двигатель параллельного возбуждения

Механические характеристики ДПВ

Регулирование частоты вращения ДПВ

Режимы работы двигателя постоянного тока

Рабочие механические характеристики ДПВ

Рабочие механические характеристики ДСВ

Потери и КПД двигателя постоянного тока

Назначение и область применения трансформаторов

Назначение и область применения трансформаторов Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство, имеющее две или большее число индуктивно-связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока. Трансформаторы широко используются в промышленности и быту для различных целей.

Принцип действия трансформаторов

Уравнения напряжений трансформаторов Основной переменный магнитный поток Ф в магнитопроводе трансформатора, сцепляясь с витками обмоток w 1 и w 2, наводит в них ЭДС Следует, что ЭДС е 1 и е 2 отстают по фазе от потока Ф на угол п/2. Максимальное значение ЭДС Разделив E 1 max на √ 2 и подставив ω = 2πf, получим действующее значение первичной ЭДС

Классификация трансформаторов 1. По назначению трансформаторы разделяют на силовые общего и специального применения. 2. По виду охлаждения – с воздушным (сухие трансформаторы) и масляным (масляные трансформаторы) охлаждением. 3. По числу фаз на первичной стороне – однофазные и трёхфазные. 4. По форме магнитопровода – стержневые, броневые, тороидальные. 5. По числу обмоток на фазу – двухобмоточные, трёхобмоточные, многообмоточные (более трёх обмоток). 6. По конструкции обмоток – с концентрическими и чередующимися (дисковыми) обмотками.

Устройство трансформаторов. Магнитопровод трехфазного трансформатора стержневого типа с обмотками

Устройство трансформаторов. Магнитопровод

Устройство трансформаторов. Обмотки

Устройство трансформаторов. Обмотки

Элементы конструкции трансформаторов

Потери и КПД трансформаторов Электрические потери Магнитные потери

Векторная диаграмма соединение обмоток трансформатора «звездой»

Векторная диаграмма соединение обмоток трансформатора «треугольником»

Схемы соединения обмоток

Параллельная работа трансформаторов Условия параллельной работы трансформаторов: 1. Равенство номинальных напряжений – первичных и вторичных (равенство коэффициентов трансформации) 2. Трансформаторы принадлежат к одной группы соединений 3. Равенство номинальных напряжений короткого замыкания

Принцип действия синхронного генератора Мгновенное значение ЭДС обмотки статора в Частота ЭДС синхронного генератора

Электромагнитная схема синхронного генератора

Принцип действия асинхронной машины

Асинхронная машина с короткозамкнутым ротором

Зажимы коробки выводов машины переменного тока

Асинхронная машина с фазным ротором

Режимы работы машины переменного тока Двигательный режим Режим противовключениия

Схема включения трехфазного асинхронного двигателя

Способы пуска асинхронных машин Пусковой ток Пусковой момент Зависимость пускового момента от активного сопротивления ротора

Пуск асинхронной машины с фазным ротором

Пуск асинхронной машины с короткозамкнутым ротором

Синхронные машины

Контактная и бесконтактная система возбуждения синхронных машин

Принцип самовозбуждения синхронных машин

Асинхронный пуск синхронного двигателя

Рабочие характеристики синхронных машин