Однофазные и конденсаторные асинхронные двигатели Принцип действия однофазного

Однофазные и конденсаторные асинхронные двигатели Принцип действия однофазного АД Устройство однофазного АД: - статор, в пазах которого уложена однофазная обмотка; - короткозамкнутый ротор. С 1 С 2 При включении в сеть МДС обмотки статора создает пульсирующий магнитный поток, который можно разложить на два потока Фпр и Фобр, вращающихся в противоположные стороны с частотой nпр= nобр= n 1. Скольжение ротора относительно потока Фпр М скольжение ротора относительно потока Фобр

Однофазные и конденсаторные асинхронные двигатели Например, при n 1 =1500 об/мин и n 2 =1450 об/мин Sпр=0, 033 и Sобр=1, 967, т. е. Sпр< Sобр Следовательно, частота токов в роторе, наведенных прямым и обратными потоками f 2 обр >>f 2 пр, а индуктивное сопротивление обмотки ротора току I 2 обр во много раз больше активного сопротивления. Этот ток I 2 обр является почти чисто индуктивным и оказывает сильное размагничивающее влияние на обратное поле Фобр и тогда M В результате однофазный АД имеет вращающий момент M = M 2 пр - M 2 обр Mпр График M = f(S) может быть получен наложением графиков Mпр = f(S) и M 2 0 M 2 обр << M 2 пр. 1, 5 1 0, 5 0 0, 5 1 1, 5 2 S Mобр = f(S) При Sпр= Sобр=1 момент Mпр Mобр = Mобр Пусковой момент однофазного АД равен нулю

Однофазные и конденсаторные асинхронные двигатели Для создания пускового момента необходимо во время пуска создать вращающееся магнитное поле. С этой целью применяют пусковую обмотку В. Обмотки А и В располагают на статоре со смещением на 90 эл. градусов. Пуск С 1 IА А С 2 М ФЭ В П 2 IВ Токи в обмотках статора IА и IВ должны быть сдвинуты по фазе на 900. U 1 IВ В А IА А+ В=900 П 1 Для этого в цепь пусковой обмотки включают фазосмещающий элемент (чаще всего С). После достижения частоты вращения близкой к номинальной пусковую обмотку отключают.

Асинхронные конденсаторные двигатели На статоре две обмотки, занимающие одинаковое число пазов и сдвинутые в пространстве на 90 эл. градусов. Главную обмотку А включают непосредственно в сеть, а вспомогательную обмотку В включают в ту же сеть, но через конденсатор Сраб. Пуск IА А Сраб. В М IВ Спуск. Вспомогательная обмотка В после пуска не отключается. Таким образом, если однофазный АД работает с пульсирующей МДС статора, то конденсаторный АД - с вращающейся МДС. Емкость конденсатора Сраб, необходимая для получения кругового вращающегося поля где - коэффициент трансформации. Для повышения пускового момента параллельно конденсатору Сраб включают пусковой. конденсатор Спуск, емкость которого рассчитывается из условия получения кругового поля при пуске двигателя.

Синхронные машины Синхронной машиной называют такую машину переменного тока, частота вращения которой в установившемся режиме равна синхронной и не зависит от нагрузки. Применение: синхронные генераторы – в качестве источников электрической энергии переменного тока на тепловых, атомных и гидроэлектростанциях Синхронные двигатели – в установках не требующих регулирования скорости, при мощности 100 к. Вт и выше (насосы, вентиляторы, компрессоры и т. д. ), а также в схемах автоматики и электробытовых приборах (СД с постоянными магнитами, индукторные, гистерезисные, шаговые и т. д. ). B C Статор синхронной машины выполнен A также как асинхронной: в пазах сердечника статора расположена трехфазная обмотка Обмотка ротора питается от постороннего источника постоянного тока через контакт+ ные кольца и щетки и называется обмоткой N возбуждения. Она создает в синхронной машине основной - магнитный поток Ф 0 S Существуют две конструкции ротора: явнополюсная и неявнополюсная

Синхронные машины n 1 поток Ф 0 индуцирует в обмотках статора переменные ЭДС с частотой f 1=p n 1/60. При вращении ротора с частотой При подключении к обмотке статора нагрузки, в ней возникает ток, который создает вращающееся магнитное поле с частотой n 1 =60 f 1/p. Т. о. ротор вращается с такой же частотой, что и магнитное поле статора. Поэтому машину называют синхронной. В синхронных машинах обмотку статора, в которой наводится ЭДС и проходит ток нагрузки, называют обмоткой якоря. Часть машины, на которой расположена обмотка возбуждения, называется индуктором. В синхронных машинах индуктор – ротор. Взаимодействие вращающегося магнитного поля статора с основным магнитным потоком Ф 0 создает электромагнитный момент М, который при работе синхронной машины генератором, является тормозящим моментом, а при работе двигателем вращающим.

Работа синхронного генератора при холостом ходе C 1 C 2 C 3 При х. х. ток статора I = 0 и магнитный поток V Ф 0 создается только обмоткой возбуждения Е 0 и направлен по оси полюсов ротора. N n 1 ПД + А S Iв При вращении ротора поток Ф 0 наводит в Е 0 обмотке статора ЭДС Характеристика холостого хода при I = 0 и n 1=const. 0 Iв

Реакция якоря синхронной машины В машине, работающей под нагрузкой, т. е при токах статора I ≠ 0, магнитное поле создается не только МДС ротора, но и МДС токов статора Воздействие МДС якоря на магнитное поле ротора называют реакцией якоря. N В + S + n 1 + В ненасыщенной машине в результате действия реакции якоря одна половина полюса размагничивается а другая – подмагничивается; кривая распределения магнитной индукции В сдвигается навстречу направления вращения на угол , но результирующий магнитный поток Ф остается неизменным. В насыщенной машине размагничивающее действие реакции якоря под одной половиной полюса сказывается сильнее, чем подмагничивающее - под другой половиной полюса. В результате снижается поток Ф, а, следовательно, и ЭДС, и электромагнитный момент. При индуктивном характере тока нагрузки размагничивающее действие реакции якоря усиливается, а при достаточной емкостной нагрузке – реакция якоря оказывает подмагничивающее воздействие.

Внешняя характеристика синхронного генератора Внешняя характеристика C 1 C 2 U 1 А 2 cos 1= const и n 1=const. U 1 А 1 I 1 + при Iв = const, C 3 V cos 1<1 U 1 о (RC) U 1 н cos 1=1 cos 1<1 (RL) Iв 0 I 1 н I 1 Относительное изменение напряжения генератора при номинальном токе называют номинальным изменением напряжения.

Электромагнитный момент синхронной машины Электромагнитный момент Мэм синхронной машины создается в результате взаимодействия вращающегося магнитного поля статора с основным магнитным потоком ротора Ф 0 где - угловая синхронная скорость вращения Электромагнитная мощность неявнополюсной синхронной машины где xc – синхронное индуктивное сопротивление обмотки статора Для явнополюсного синхронного генератора где xd и xq – синхронные индуктивные сопротивления по продольной и поперечной оси

Электромагнитный момент синхронной машины Электромагнитный момент неявнополюсной синхронной машины Для явнополюсной синхронной машины При увеличении нагрузки синхронного генератора растет ток I 1 и увеличивается угол , что ведет к изменению электромагнитной мощности Pэм и электромагнитного момента Mэм. Зависимости Pэм=f ( ) и Mэм=f ( ) называются угловыми характеристиками синхронной машины.

Угловая характеристика синхронной машины Mэм Mmax Генератор Mн - - кр н /2 Двигатель -Mmax