).Количество просмотров публикации Синхронные машины специального назначения - 538
Синхронные машины специального назначения - ϶ᴛᴏ машины, имеющие узкую специфическую область применения (рис. 44). К ним относят:
1) Синхронные машины с постоянными магнитами (магнитоэлектрические) – не имеют обмотки возбуждения, а возбуждающий магнитный поток у них создаётся постоянными магнитами, расположенными на роторе. В результате взаимодействия вращающегося магнитного поля статора с магнитным полем постоянных магнитов, расположенных на роторе, ротор начинает вращаться с частотой n2 = n1. При питании двигателя от однофазной сети в цепь одной из фаз включают конденсатор, необходимый для создания вращающегося магнитного поля статора. Применяют синхронные машины с постоянными магнитами чаще всего в качестве двигателей малой мощности до 100 Вт, реже - до 500 Вт. В качестве генераторов их применяют реже, в основном в качестве тахогенераторов. Синхронные машины с постоянными магнитами имеют высокие энергетические показатели (КПД и cos φ), но повышенную стоимость из-за дороговизны и сложности обработки постоянных магнитов.
Рис. 44. Магнитоэлектрические синхронные двигатели с радиальным (а) и аксиальным (б) расположением постоянных магнитов: 1 – статор; 2 – короткозамкнутый ротор; 3 – постоянный магнит.
2) Синхронные реактивные двигатели (СРД) (рис. 45) – отличаются отсутствием возбуждения со стороны ротора. Основной магнитный поток в этих двигателях создаётся исключительно за счёт МДС обмотки статора, которая в двух - и в трёхфазных СРД является вращающейся.
Рис. 45. Принцип действия синхронного реактивного двигателя; возникновение реактивного вращающего момента) (а) Мр и изменение его до 0 (б).
Простота конструкции и высокая эксплуатационная надёжность обеспечили СРД малой мощности широкое применение в устройствах автоматики, в устройствах звуко – и видеозаписи и других устройствах, требующих строгого постоянства частоты вращения. Недостатками СРД являются низкий КПД и cos φ.
3) Гистерезисные двигатели (рис. 46.) – это синхронные двигатели, у которых вращающий момент создаётся за счёт гистерезиса при перемагничивании ферромагнитного материала ротора. Статор в гистерезисном двигателе выполняется, так же как и в других машинах постоянного тока, т. е. должна быть двух – или трёхфазной, а ротор представляет собой цилиндр из магнитно-твёрдого материала без обмотки. Ротор двигателя намагничивается под действием магнитного поля статора, т. е. становится постоянным магнитом, и гистерезисный двигатель работает аналогично синхронному двигателю с постоянными магнитами. Гистерезисные двигатели выпускают на мощность до 2000 Вт и частоту 50, 400 и 500 Гц в двух – и трёхфазном исполнениях.
Рис. 46. Конструкция гистерезисного двигателя (а), создание гистерезисного момента (б) и векторная диаграмма магнитных потоков ротора Ф2 и статора Ф1 (в).
4) Индукторные (с подмагничиванием) синхронные машины - представляют из себясинхронные машины, у которых статор и ротор имеют зубчатую структуру, что позволяет им работать на частотах до тысяч герц. Их применяют в установках индукционного нагрева, в гироскопических и радиолокационных устройствах и т. д. Обмотка возбуждения (или постоянный магнит) индукторной машины, расположенная на статоре и подключенная к источнику постоянного тока, создаёт постоянный магнитный поток, который изменяется от максимального до минимального значения, т. е. пульсирует за счёт смещения зубцов вращающегося ротора относительно зубцов статора. За счёт переменной составляющей магнитного потока в обмотке статора индукторного генератора наводится ЭДС высокой частоты. Индукторные генераторы большой мощности (до 270 кВ А) применяют в качестве возбудителей турбогенераторов. Индукторные двигатели применяют в качестве шаговых двигателей, а также в качестве двигателей с весьма малыми частотами вращения.
5) Шаговые (импульсные) двигатели (ШД) – представляют из себясинхронные микродвигатели, у которых питание фаз обмотки якоря осуществляется путём подачи импульсов напряжения от какого либо коммутатора, к примеру, электронного. Под воздействием каждого такого импульса ротор двигателя совершает определённое угловое перемещение, называемое шагом. В качестве ШД обычно применяют синхронные двигатели без обмотки возбуждения на роторе: с постоянными магнитами, реактивные и индукторные (с подмагничиванием). Наибольшее применение ШД получили в электроприводах с программным управлением.
referatwork.ru
Синхронные машины с постоянными магнитами (магнитоэлектрические) не имеют обмотки возбуждения на роторе, а возбуждающий магнитный поток у них создается постоянными магнитами, расположенными на роторе. Статор этих машин обычной конструкции с двух- или трехфазной обмоткой.
Применяют эти машины чаще всего в качестве двигателей небольшой мощности. Синхронные генераторы с постоянными магнитами применяют реже, главным образом в качестве автономно работающих генераторов повышенной частоты, малой и средней мощности.
Синхронные магнитоэлектрические двигатели. Эти двигатели получили распространение в двух конструктивных исполнениях: с радиальным и аксиальным расположением постоянных магнитов.
При радиальном расположении постоянных магнитов пакет ротора с пусковой клеткой, выполненный в виде полого цилиндра, закрепляют на наружной поверхности явно выраженных полюсов постоянного магнита 3. В цилиндре делают межполюсные прорези, предотвращающие замыкание потока постоянного магнита в этом цилиндре (рис. 23.1, ).
При аксиальном расположении магнитов конструкция ротора аналогична конструкции ротора асинхронного короткозамкнутого двигателя. К торцам этого ротора прижаты кольцевые постоянные магниты (рис. 23.1, 
).
Конструкции с аксиальным расположением магнита применяют в двигателях малого диаметра мощностью до 100 Вт; конструкции с радиальным расположением магнитов применяют в двигателях большего диаметра мощностью до 500 Вт и более.
Физические процессы, протекающие при асинхронном пуске этих двигателей, имеют некоторую особенность, обусловленную тем, что магнитоэлектрические двигатели пускают в возбужденном состоянии. Поле постоянного магнита в процессе разгона ротора наводит в обмотке статора ЭДС 
, частота которой увеличивается пропорционально частоте вращения ротора. Эта ЭДС наводит в обмотке статора ток, взаимодействующий с полем постоянных магнитов и создающий тормозной момент 
, направленный встречно вращению ротора.
Рис. 23.1. Магнитоэлектрические синхронные двигатели с радиальным (а) и
аксиальным (б) расположением постоянных магнитов:
1 — статор, 2 — короткозамкнутый ротор, 3 — постоянный магнит
Таким образом, при разгоне двигателя с постоянными магнитами на его ротор действуют два асинхронных момента (рис. 23.2): вращающий 
(от тока 
, поступающего в обмотку статора из сети) и тормозной 
(от тока 
, наведенного в обмотке статораполем постоянного магнита).
Однако зависимость этих моментов от частоты вращения ротора (скольжения) различна: максимум вращающего момента 
соответствует значительной частоте (небольшому скольжению), а максимум тормозного момента МТ - малой частоте вращения (большому скольжению). Разгон ротора происходит под действием результирующего момента 
, который имеет значительный «провал» в зоне малых частот вращения. Из приведенных на рисунке кривых видно, что влияние момента 
на пусковые свойства двигателя, в частности на момент входа в синхронизм Мвх, значительно.
Для обеспечения надежного пуска двигателя необходимо, чтобы минимальный результирующий момент в асинхронном режиме 
и момент входа в синхронизмМвх, были больше момента нагрузки. Форма кривой асинхронного момента магнитоэлектрического
Рис.23.2. Графики асинхронных моментов
магнитоэлектрического синхронного двигателя
двигателя в значительной степени зависит от активного сопротивления пусковой клетки и от степени возбужденности двигателя, характеризуемой величиной 
, гдеЕ0 -ЭДС фазы статора, наведенная в режиме холостого хода при вращении ротора с синхронной частотой. С увеличением 
«провал»в кривой момента 
увеличивается.
Электромагнитные процессы в магнитоэлектрических синхронных двигателях в принципе аналогичны процессам в синхронных двигателях с электромагнитным возбуждением. Однако необходимо иметь в виду, что постоянные магниты в магнитоэлектрических машинах подвержены размагничиванию действием магнитного потока реакции якоря. Пусковая обмотка несколько ослабляет это размагничивание, так как оказывает на постоянные магниты экранирующее действие.
Положительные свойства магнитоэлектрических синхронных двигателей — повышенная устойчивость работы в синхронном режиме и равномерность частоты вращения, а также способность синфазного вращения нескольких двигателей, включенных в одну сеть. Эти двигатели имеют сравнительно высокие энергетические показатели (КПД и 
,).
Недостатки магнитоэлектрических синхронных двигателей — повышенная стоимость по сравнению с синхронными двигателями других типов, обусловленная высокой стоимостью и сложностью обработки постоянных магнитов, выполняемых из сплавов, обладающих большой коэрцитивной силой (ални, алнико, магнико и др.). Эти двигатели обычно изготовляют на небольшие мощности и применяют в приборостроении и в устройствах автоматики для привода механизмов, требующих постоянства частоты вращения.
Синхронные магнитоэлектрические генераторы. Ротор такого генератора выполняют при малой мощности в виде «звездочки» (рис. 23.3, а), при средней мощности — с когтеобразными полюсами и цилиндрическим постоянным магнитом (рис. 23.3, б). Ротор с когтеобразными полюсами дает возможность получить генератор с рассеянием полюсов, ограничивающим ударный ток при внезапном коротком замыкании генератора. Этот ток представляет большую опасность для постоянного магнита ввиду сильного размагничивающего действия.
Помимо недостатков, отмеченных при рассмотрении магнитоэлектрических синхронных двигателей, генераторы с постоянными магнитами имеют еще один недостаток, обусловленный отсутствием обмотки возбуждения, а поэтому регулировка напряжения в магнитоэлектрических генераторах практически невозможна. Это затрудняет стабилизацию напряжения генератора при изменениях нагрузки.
Рис.23.3. Роторы магнитоэлектрических синхронных генераторов:
1 – вал; 2 – постоянный магнит; 3 – полюс; 4 – немагнитная втулка
studfiles.net
Синхронные машины с постоянными магнитами (магнитоэлектрические) не имеют обмотки возбуждения на роторе, а возбуждающий магнитный поток у них создается постоянными магнитами, расположенными на роторе. Статор этих машин обычной конструкции с двух- или трехфазной обмоткой.
Применяют эти машины чаще всего в качестве двигателей небольшой мощности. Синхронные генераторы с постоянными магнитами применяют реже, главным образом в качестве автономно работающих генераторов повышенной частоты, малой и средней мощности.
Синхронные магнитоэлектрические двигатели. Эти двигатели получили распространение в двух конструктивных исполнениях: с радиальным и аксиальным расположением постоянных магнитов.
При радиальном расположении постоянных магнитов пакет ротора с пусковой клеткой, выполненный в виде полого цилиндра, закрепляют на наружной поверхности явно выраженных полюсов постоянного магнита 3. В цилиндре делают межполюсные прорези, предотвращающие замыкание потока постоянного магнита в этом цилиндре (рис. 23.1, 
).
При аксиальном расположении магнитов конструкция ротора аналогична конструкции ротора асинхронного короткозамкнутого двигателя. К торцам этого ротора прижаты кольцевые постоянные магниты (рис. 23.1, 
).
Конструкции с аксиальным расположением магнита применяют в двигателях малого диаметра мощностью до 100 Вт; конструкции с радиальным расположением магнитов применяют в двигателях большего диаметра мощностью до 500 Вт и более.
Физические процессы, протекающие при асинхронном пуске этих двигателей, имеют некоторую особенность, обусловленную тем, что магнитоэлектрические двигатели пускают в возбужденном состоянии. Поле постоянного магнита в процессе разгона ротора наводит в обмотке статора ЭДС 
, частота которой увеличивается пропорционально частоте вращения ротора. Эта ЭДС наводит в обмотке статора ток, взаимодействующий с полем постоянных магнитов и создающий тормозной момент 
, направленный встречно вращению ротора.
Рис. 23.1. Магнитоэлектрические синхронные двигатели с радиальным (а) и
аксиальным (б) расположением постоянных магнитов:
1 — статор, 2 — короткозамкнутый ротор, 3 — постоянный магнит
Таким образом, при разгоне двигателя с постоянными магнитами на его ротор действуют два асинхронных момента (рис. 23.2): вращающий 
(от тока 
, поступающего в обмотку статора из сети) и тормозной 
(от тока 
, наведенного в обмотке статораполем постоянного магнита).
Однако зависимость этих моментов от частоты вращения ротора (скольжения) различна: максимум вращающего момента 
соответствует значительной частоте (небольшому скольжению), а максимум тормозного момента МТ - малой частоте вращения (большому скольжению). Разгон ротора происходит под действием результирующего момента 
, который имеет значительный «провал» в зоне малых частот вращения. Из приведенных на рисунке кривых видно, что влияние момента 
на пусковые свойства двигателя, в частности на момент входа в синхронизм Мвх, значительно.
Для обеспечения надежного пуска двигателя необходимо, чтобы минимальный результирующий момент в асинхронном режиме 
и момент входа в синхронизмМвх, были больше момента нагрузки. Форма кривой асинхронного момента магнитоэлектрического
Рис.23.2. Графики асинхронных моментов
магнитоэлектрического синхронного двигателя
двигателя в значительной степени зависит от активного сопротивления пусковой клетки и от степени возбужденности двигателя, характеризуемой величиной 
, гдеЕ0 -ЭДС фазы статора, наведенная в режиме холостого хода при вращении ротора с синхронной частотой. С увеличением 
«провал»в кривой момента 
увеличивается.
Электромагнитные процессы в магнитоэлектрических синхронных двигателях в принципе аналогичны процессам в синхронных двигателях с электромагнитным возбуждением. Однако необходимо иметь в виду, что постоянные магниты в магнитоэлектрических машинах подвержены размагничиванию действием магнитного потока реакции якоря. Пусковая обмотка несколько ослабляет это размагничивание, так как оказывает на постоянные магниты экранирующее действие.
Положительные свойства магнитоэлектрических синхронных двигателей — повышенная устойчивость работы в синхронном режиме и равномерность частоты вращения, а также способность синфазного вращения нескольких двигателей, включенных в одну сеть. Эти двигатели имеют сравнительно высокие энергетические показатели (КПД и 
,).
Недостатки магнитоэлектрических синхронных двигателей — повышенная стоимость по сравнению с синхронными двигателями других типов, обусловленная высокой стоимостью и сложностью обработки постоянных магнитов, выполняемых из сплавов, обладающих большой коэрцитивной силой (ални, алнико, магнико и др.). Эти двигатели обычно изготовляют на небольшие мощности и применяют в приборостроении и в устройствах автоматики для привода механизмов, требующих постоянства частоты вращения.
Синхронные магнитоэлектрические генераторы. Ротор такого генератора выполняют при малой мощности в виде «звездочки» (рис. 23.3, а), при средней мощности — с когтеобразными полюсами и цилиндрическим постоянным магнитом (рис. 23.3, б). Ротор с когтеобразными полюсами дает возможность получить генератор с рассеянием полюсов, ограничивающим ударный ток при внезапном коротком замыкании генератора. Этот ток представляет большую опасность для постоянного магнита ввиду сильного размагничивающего действия.
Помимо недостатков, отмеченных при рассмотрении магнитоэлектрических синхронных двигателей, генераторы с постоянными магнитами имеют еще один недостаток, обусловленный отсутствием обмотки возбуждения, а поэтому регулировка напряжения в магнитоэлектрических генераторах практически невозможна. Это затрудняет стабилизацию напряжения генератора при изменениях нагрузки.
Рис.23.3. Роторы магнитоэлектрических синхронных генераторов:
1 – вал; 2 – постоянный магнит; 3 – полюс; 4 – немагнитная втулка
studfiles.net
Синхронные машины с постоянными магнитами (магнитоэлектрические) не имеют обмотки возбуждения на роторе, а возбуждающий магнитный поток у них создается постоянными магнитами, расположенными на роторе. Статор этих машин обычной конструкции с двух- или трехфазной обмоткой.
Применяют эти машины чаще всего в качестве двигателей небольшой мощности. Синхронные генераторы с постоянными магнитами применяют реже, главным образом в качестве автономно работающих генераторов повышенной частоты, малой и средней мощности.
Синхронные магнитоэлектрические двигатели. Эти двигатели получили распространение в двух конструктивных исполнениях: с радиальным и аксиальным расположением постоянных магнитов.
При радиальном расположении постоянных магнитов пакет ротора с пусковой клеткой, выполненный в виде полого цилиндра, закрепляют на наружной поверхности явно выраженных полюсов постоянного магнита 3. В цилиндре делают межполюсные прорези, предотвращающие замыкание потока постоянного магнита в этом цилиндре (рис. 23.1, 
).
При аксиальном расположении магнитов конструкция ротора аналогична конструкции ротора асинхронного короткозамкнутого двигателя. К торцам этого ротора прижаты кольцевые постоянные магниты (рис. 23.1, 
).
Конструкции с аксиальным расположением магнита применяют в двигателях малого диаметра мощностью до 100 Вт; конструкции с радиальным расположением магнитов применяют в двигателях большего диаметра мощностью до 500 Вт и более.
Физические процессы, протекающие при асинхронном пуске этих двигателей, имеют некоторую особенность, обусловленную тем, что магнитоэлектрические двигатели пускают в возбужденном состоянии. Поле постоянного магнита в процессе разгона ротора наводит в обмотке статора ЭДС 
, частота которой увеличивается пропорционально частоте вращения ротора. Эта ЭДС наводит в обмотке статора ток, взаимодействующий с полем постоянных магнитов и создающий тормозной момент 
, направленный встречно вращению ротора.
Рис. 23.1. Магнитоэлектрические синхронные двигатели с радиальным (а) и
аксиальным (б) расположением постоянных магнитов:
1 — статор, 2 — короткозамкнутый ротор, 3 — постоянный магнит
Таким образом, при разгоне двигателя с постоянными магнитами на его ротор действуют два асинхронных момента (рис. 23.2): вращающий 
(от тока 
, поступающего в обмотку статора из сети) и тормозной 
(от тока 
, наведенного в обмотке статораполем постоянного магнита).
Однако зависимость этих моментов от частоты вращения ротора (скольжения) различна: максимум вращающего момента 
соответствует значительной частоте (небольшому скольжению), а максимум тормозного момента МТ - малой частоте вращения (большому скольжению). Разгон ротора происходит под действием результирующего момента 
, который имеет значительный «провал» в зоне малых частот вращения. Из приведенных на рисунке кривых видно, что влияние момента 
на пусковые свойства двигателя, в частности на момент входа в синхронизм Мвх, значительно.
Для обеспечения надежного пуска двигателя необходимо, чтобы минимальный результирующий момент в асинхронном режиме 
и момент входа в синхронизмМвх, были больше момента нагрузки. Форма кривой асинхронного момента магнитоэлектрического
Рис.23.2. Графики асинхронных моментов
магнитоэлектрического синхронного двигателя
двигателя в значительной степени зависит от активного сопротивления пусковой клетки и от степени возбужденности двигателя, характеризуемой величиной 
, гдеЕ0 -ЭДС фазы статора, наведенная в режиме холостого хода при вращении ротора с синхронной частотой. С увеличением 
«провал»в кривой момента 
увеличивается.
Электромагнитные процессы в магнитоэлектрических синхронных двигателях в принципе аналогичны процессам в синхронных двигателях с электромагнитным возбуждением. Однако необходимо иметь в виду, что постоянные магниты в магнитоэлектрических машинах подвержены размагничиванию действием магнитного потока реакции якоря. Пусковая обмотка несколько ослабляет это размагничивание, так как оказывает на постоянные магниты экранирующее действие.
Положительные свойства магнитоэлектрических синхронных двигателей — повышенная устойчивость работы в синхронном режиме и равномерность частоты вращения, а также способность синфазного вращения нескольких двигателей, включенных в одну сеть. Эти двигатели имеют сравнительно высокие энергетические показатели (КПД и 
,).
Недостатки магнитоэлектрических синхронных двигателей — повышенная стоимость по сравнению с синхронными двигателями других типов, обусловленная высокой стоимостью и сложностью обработки постоянных магнитов, выполняемых из сплавов, обладающих большой коэрцитивной силой (ални, алнико, магнико и др.). Эти двигатели обычно изготовляют на небольшие мощности и применяют в приборостроении и в устройствах автоматики для привода механизмов, требующих постоянства частоты вращения.
Синхронные магнитоэлектрические генераторы. Ротор такого генератора выполняют при малой мощности в виде «звездочки» (рис. 23.3, а), при средней мощности — с когтеобразными полюсами и цилиндрическим постоянным магнитом (рис. 23.3, б). Ротор с когтеобразными полюсами дает возможность получить генератор с рассеянием полюсов, ограничивающим ударный ток при внезапном коротком замыкании генератора. Этот ток представляет большую опасность для постоянного магнита ввиду сильного размагничивающего действия.
Помимо недостатков, отмеченных при рассмотрении магнитоэлектрических синхронных двигателей, генераторы с постоянными магнитами имеют еще один недостаток, обусловленный отсутствием обмотки возбуждения, а поэтому регулировка напряжения в магнитоэлектрических генераторах практически невозможна. Это затрудняет стабилизацию напряжения генератора при изменениях нагрузки.
Рис.23.3. Роторы магнитоэлектрических синхронных генераторов:
1 – вал; 2 – постоянный магнит; 3 – полюс; 4 – немагнитная втулка
studfiles.net
Количество просмотров публикации Асинхронные машины специального назначения - 605
К асинхронным машинам специального назначения относят (рис. ):
1) Индукционный регулятор напряжения (ИР) (рис. 57, а) – представляет собой асинхронную машину с фазным ротором, предназначенную для плавного регулирования напряжения. Обмотки статора и ротора ИР имеют автотрансформаторную связь, в связи с этим его иногда называют поворотным автотрансформатором. Напряжение сети подводится к обмотке ротора, при этом ротор создаёт вращающееся магнитное поле, наводящее в обмотке статора ЭДС E2. При изменении угла поворота ротора от 0 до 180˚, напряжение в обмотке статора изменится от U2 min = U1-E2 до U2 max = U1+E2.
Рис. 57. Схема индукционного регулятора напряжения (ИР) (а) и фазорегулятора (ФР) (б).
2) Фазорегулятор (ФР) (рис. 57,б)- представляет собой асинхронную машину с фазным ротором, предназначенную для изменения фазы вторичного напряжения относительно первичного при неизменном вторичном напряжении. Обмотки статора и ротора ФР электрически не соединены друг с другом, т. е. имеют трансформаторную связь, в связи с этим ФР иногда называют поворотным трансформатором. ФР применяются в устройствах автоматики (для фазового управления) и в измерительной технике (для поверки ваттметров и счётчиков).
3) Сельсины – представляют из себянебольшие одно – или трёхфазные асинхронные машины, предназначенные для работы в системах передачи угла (синхронного поворота) в системах дистанционного управления или контроля положения в пространстве каких-либо устройств (рис. 58). Простейшая синхронная передача, называемая индикаторной, содержит два сельсина: сельсин-датчик (СД) и сельсин-приёмник (СП). При включении обмоток возбуждения сельсинов в сеть в каждом из них создаётся магнитный поток возбуждения. В случае если роторы СД и СП занимают одинаковое положение относительно своих статоров, то система находится в равновесии, в случае если же ротор СД повернуть на некоторый угол, то в цепи синхронизации потечёт электрический ток. Этот ток (ток синхронизации) взаимодействуя с магнитным потоком возбуждения СП создаст электромагнитный момент, который повернёт ротор СП на тот же угол, на который был повёрнут ротор СД.
Рис. 58. Синхронная индикаторная передача на сельсинах: СД – сельсин-датчик; СП – сельсин-приёмник.
4) Асинхронные исполнительные двигатели (ИД) (рис. 59) – представляют из себянебольшие асинхронные электродвигатели. На статоре ИД расположена двухфазная обмотка; одна из обмоток – обмотка возбуждения (ОВ) – постоянно включена в сеть, а на другую – обмотку управления (ОУ) – подаётся напряжение (сигнал управления) лишь при крайне важно сти включения двигателя. С помощью этих двигателей осуществляется преобразование электрического сигнала в механическое перемещение – вращение вала.
Рис.59. Схема асинхронного исполнительного двигателя: ОУ – обмотка управления; ОВ – обмотка возбуждения.
5) Линейные асинхронные двигатели (рис. 60) - ϶ᴛᴏ электродвигатели, подвижная часть которых совершает поступательное движение. По этой причине их применение для привода рабочих машин с поступательным движением рабочего органа позволяет упростить кинематику механизмов, уменьшить потери в передачах и повысить надёжность механизмов в целом. В случае если статор асинхронного двигателя с вращающимся ротором мысленно ʼʼразрезатьʼʼ и ʼʼразвернутьʼʼ в плоскость, то получим асинхронный линейный двигатель. Развёрнутый в плоскость статор двигателя (индуктор) создаёт бегущее магнитное поле и подвижная часть двигателя с короткозамкнутой обмоткой или без неё (вторичный элемент) перемещается вдоль своей оси. Подвижной частью должна быть как индуктор, так и вторичный элемент. Возможны линейные двигатели четырёх видов: электромагнитные (соленоидные), магнитоэлектрические (с применением постоянного магнита), электродинамические и асинхронные (индукционные). Наибольшее применение получили асинхронные линейные двигатели благодаря простоте конструкции и высокой надёжности. Линейные асинхронные двигатели применяют на транспорте в качестве тяговых двигателей, в приводах конвейеров, заслонок, подъёмно-транспортных механизмов.
Рис. 60. Схема асинхронного двигателя с вращающимся ротором (а), с дуговым статором (б) и линейного асинхронного двигателя (в).
Раздел 4. Химические преобразователи электрической энергии
referatwork.ru
СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ
Способы возбуждения и устройство синхронных машин
Магнитное поле и характеристики синхронных генераторов
Параллельная работа синхронных генераторов
Синхронный двигатель и синхронный компенсатор
Синхронные машины специального назначения
Синхронные машины — это бесколлекторные машины переменного тока. По своему устройству они отличаются от асинхронных машин лишь конструкцией ротора, который может быть явнополюсным или неявнополюсным. Что же касается свойств, то синхронные машины отличаются синхронной частотой вращения ротора (n2 = n1 = const) при любой нагрузке, а также возможностью регулирования коэффициента мощности, устанавливая такое его значение, при котором работа синхронной машины становится наиболее экономичной. Синхронные машины обратимы и могут работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Синхронные генераторы составляют основу электротехнического оборудования электростанций, т. е. практически вся электроэнергия вырабатывается синхронными генераторами. Единичная мощность современных синхронных генераторов достигает миллиона киловатт и более. Синхронные двигатели применяются главным образом для привода устройств большой мощности. Такие двигатели по своим технико-экономическим показателям превосходят двигатели других типов. В крупных электроэнергетических установках синхронные машины иногда используются в качестве компенсаторов — генераторов реактивной мощности, позволяющих повысить коэффициент мощности всей установки. В данном разделе рассмотрены главным образом трехфазные синхронные машины. Приведены также сведения по некоторым типам синхронных двигателей весьма малой мощности, применяемым в устройствах автоматики и приборной техники.
• Способы возбуждения и устройство синхронных машин
При рассмотрении принципа действия синхронного генератора (см. § 6.1) было установлено, что на роторе синхронного генератора расположен источник МДС (индуктор), создающий в генераторе магнитное поле. С помощью приводного двигателя (ПД) ротор генератора приводится во вращение с синхронной частотой n1. При этом магнитное поле ротора также вращается и, сцепляясь с обмоткой статора, наводит в ней ЭДС.
Синхронные двигатели конструктивно почти не отличаются от синхронных генераторов. Они также состоят из статора с обмоткой и ротора. Поэтому независимо от режима работы любая синхронная машина нуждается в процессе возбуждения - наведения в ней магнитного поля.
Основным способом возбуждения синхронных машин является электромагнитное возбуждение, сущность которого состоит в том, что на полюсах ротора располагают обмотку возбуждения. При прохождении по этой обмотке постоянного тока возникает МДС возбуждения, которая наводит в магнитной системе машины магнитное поле.
До последнего времени для питания обмотки возбуждения применялись специальные генераторы постоянного тока независимого возбуждения (см. § 28.2), называемые возбудителями В (рис. 19.1, а), обмотка возбуждения которого (ОВ) получала питание постоянного тока от другого генератора (параллельного возбуждения), называемого подвозбудителем (ПВ). Ротор синхронной машины и якоря возбудителя и подвозбудителя располагаются на общем валу и вращаются одновременно. При этом ток в обмотку возбуждения синхронной машины поступает через контактные кольца и щетки. Для регулирования тока возбуждения применяют регулировочные реостаты, включаемые в цепи возбуждения возбудителя (r1) и подвозбудителя (r2).
В синхронных генераторах средней и большой мощности процесс регулирования тока возбуждения автоматизируют.
В синхронных генераторах большой мощности — турбогенераторах (см. § 19.2) — иногда в качестве возбудителя применяют генераторы переменного тока индукторного типа (см. § 23.6). На выходе такого генератора включают полупроводниковый выпрямитель.
Рис. 19.1. Контактная (а) и бесконтактная (б) системы
электромагнитного возбуждения синхронных генераторов
Регулировка тока возбуждения синхронного генератора в этом случае осуществляется изменением возбуждения индукторного генератора.
Получила применение в синхронных генераторах бесконтактная система электромагнитного возбуждения, при которой синхронный генератор не имеет контактных колец на роторе.
В качестве возбудителя и в этом случае применяют генератор переменного тока (рис. 19.1, 5), у которого обмотка 2, в которой наводится ЭДС (обмотка якоря), расположена на роторе, а обмотка возбуждения 1 расположена на статоре. В результате обмотка якоря возбудителя и обмотка возбуждения синхронной машины оказываются вращающимися, и их электрическое соединение осуществляется непосредственно, без контактных колец и щеток. Но так как возбудитель является генератором переменного тока, а обмотку возбуждения необходимо питать постоянным током, то на выходе обмотки якоря возбудителя включают полупроводниковый преобразователь 3, закрепленный на валу синхронной машины и вращающийся вместе с обмоткой возбуждения синхронной машины и обмоткой якоря возбудителя. Питание постоянным током обмотки возбуждения 1 возбудителя осуществляется от подвозбудителя (ПВ) — генератора постоянного тока.
Отсутствие скользящих контактов в цепи возбуждения синхронной машины позволяет повысить ее эксплуатационную надежность и увеличить КПД.
В синхронных генераторах, в том числе гидрогенераторах (см. § 19.2), получил распространение принцип самовозбуждения (рис. 19.2, а), когда энергия переменного тока, необходимая для возбуждения, отбирается от обмотки статора синхронного генератора и через понижающий трансформатор и выпрямительный полупроводниковый преобразователь (ПП) преобразуется в энергию постоянного тока. Принцип самовозбуждения основан на том, что первоначальное возбуждение генератора происходит за счет остаточного магнетизма магнитопровода машины.
Рис. 19.2. Принцип самовозбуждения синхронных генераторов
На рис. 19.2, б представлена структурная схема автоматической системы самовозбуждения синхронного генератора (СГ) с выпрямительным трансформатором (ВТ) и тиристорным преобразователем (ТП), через которые электроэнергия переменного тока из цепи статора СГ после преобразования в постоянный ток подается в обмотку возбуждения. Управление тиристорным преобразователем осуществляется посредством автоматического регулятора побуждения АРВ, на вход которого поступают сигналы напряжения на выходе СГ (через трансформатор напряжения ТН) и тока нагрузки СГ (от трансформатора тока ТТ). Схема содержит блок защиты БЗ, обеспечивающий защиту обмотки возбуждения и тиристорного преобразователя ТП от перенапряжений и токовой перегрузки.
В современных синхронных двигателях для возбуждения применяют тиристорные возбудительные устройства, включаемые в сеть переменного тока и осуществляющие автоматическое управление током возбуждения во всевозможных режимах работы двигателя, в том числе и переходных. Такой способ возбуждения является наиболее надежным и экономичным, так как КПД тиристорных возбудительных устройств выше, чем у генераторов постоянного тока. Промышленностью выпускаются тиристорные возбудительные устройства на различные напряжения возбуждения с допустимым значением постоянного тока 320 А.
Наибольшее распространение в современных сериях синхронных двигателей получили возбудительные тиристорные устройства типов ТЕ8-320/48 (напряжение возбуждения 48 В) и ТЕ8-320/75 (напряжение возбуждения 75 В). Мощность, затрачиваемая на возбуждение, обычно составляет от 0,2 до 5% полезной мощности машины (меньшее значение относится к машинам большой мощности).
В синхронных машинах малой мощности находит применение принцип возбуждения постоянными магнитами, когда на роторе машины располагаются постоянные магниты. Такой способ возбуждения дает возможность избавить машину от обмотки возбуждения. В результате конструкция машины упрощается, становится более экономичной и надежной. Однако из-за дефицитности материалов для изготовления постоянных магнитов с большим запасом магнитной энергии и сложности их обработки применение возбуждения постоянными магнитами ограничивается лишь машинами мощностью не более нескольких киловатт (см. §23.1).
studfiles.net
Содержание.
1.Введение………………………………………………………………………………3
2.Назначение, устройство и принцип действия синхронных машин……………4
2.1 Назначение синхронной машины…………………………………………………...4
2.2 Устройство синхронных машин…………………………………………….............6
2.3 Принцип действия …………………………………………………………………...7
3. Технические требования…………………………………………………………….9
4.Схемы пуска синхронного двигателя……………………………………………...10
5.Ремонт синхронных электродвигателей…………………………………………..14
6. Испытания и наладка синхронных машин……………………………………...16
.1 Испытания и наладка на месте установки…
7.Эксплуатация электрических машин……………………………………………...23
8.Техника безопасности при ремонте электрических машин…………………….25
9.Литература…………………………………………………………………………….26
Введение.
Прогресс в развитии электромашиностроения зависит от успехов в области теории электрических машин. Глубокое понимание процессов электромеханического преобразования энергии необходимо не только инженерам-электромеханикам, создающим и эксплуатирующим электрические машины, но и многим специалистам, деятельность которых связана с электромеханикой.
Электрические машины применяются во всех отраслях промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве и быту. Почти вся электрическая энергия вырабатывается электрическими генераторами, а две трети ее преобразуется электрическими двигателями в механическую энергию. От правильного выбора и использования электрических машин во многом зависит технический уровень изделий многих отраслей промышленности.
Электротехническая промышленность выпускает в год миллионы электрических машин для всех отраслей народного хозяйства. И конечно же от специалистов в области электромеханики требуются глубокие знания обслуживания и ремонта электрических машин, а также их правильной эксплуатации. Без электрических машин не может развиваться ни одна комплексная научная программа. Электрические машины работают в космосе и глубоко под землей, в океане и активной зоне атомных реакторов, в животноводческих помещениях и медицинских кабинетах. Без преувеличения можно сказать, что электромеханика определяет технический прогресс в большинстве основных отраслей промышленности.
Особая роль отводится электрическим машинам в космической, авиационной и морской технике. Электрические машины, работающие на передвижных установках, выпускаются в больших количествах. Эти машины должны иметь минимальные габариты при высоких энергетических показателях и высокую надежность. Отдельную область электромеханики составляют электрические машины систем автоматического управления, где электрические машины используются в качестве датчиков скорости, положения, угла и являются основными элементами сложнейших навигационных систем.
Невозможно для каждого заказчика выпускать отдельную машину, поэтому электрические машины выпускаются сериями. В нашей стране самой массовой серией электрических машин является общепромышленная серия асинхронных машин 4А. Серия включает машины мощностью от 0,06 до 400 кВт и выполнена на 17 стандартных высотах оси вращения. На каждую из высот вращения выпускаются двигатели двух мощностей, отличающиеся по длине. На базе единой серии выпускаются различные модификации двигателей, которые обеспечивают технические требования большинства потребителей. Большими сериями выпускаются синхронные машины, машины постоянного тока, микромашины и трансформаторы. Серийное изготовление машин позволяет модифицировать отдельные узлы и детали, применять поточные автоматические линии и обеспечивать необходимый выпуск электрических машин при минимальных затратах.
Назначение, устройство и принцип действия синхронной машины.
Назначение синхронных машин.
Синхронной машиной называется такая машина переменного тока, частота вращения ротора которой находится в строго постоянном отношении к частоте тока в сети
,
где n – частота вращения ротора, об/мин; n1 – частота вращения магнитного поля статора; 
– частота переменного тока, Гц; р – число пар полюсов.
По другому определению у синхронной машины угловая скорость ротора равна угловой скорости магнитного поля 
.
Синхронная машина, как и все электрические машины обратима, может работать в трех режимах: генераторном, двигательном и в режиме компенсатора реактивной мощности.
Наиболее распространенным режимом работы синхронных машин является генераторный режим, так как почти вся электрическая энергия на Земле вырабатывается синхронными генераторами. Синхронные генераторы – самые мощные электрические машины, созданные человеком [2].
На тепловых и атомных электростанциях эксплуатируются турбогенераторы мощностью 1200 МВт на 3000 об/мин и 1600 МВт на 1500 об/мин.Турбогенераторы – неявнополюсные быстроходные электрические машины; они имеют диаметр ротора 1,2–1,25 м и длину активной части статора около 7 м. В турбогенераторах достигнут наивысший кпд для вращающихся машин, примерно равный 99 %.
На гидроэлектростанциях устанавливаются гидрогенераторы – явнополюсные тихоходные электрические машины. Диаметр ротора Красноярского гидрогенератора мощностью 500 МВт равен 16,1 м, высота сердечника статора 1,75 (машина вертикального исполнения), кпд – 98,2 %.
На дизель-генераторных установках устанавливаются синхронные генераторы мощностью на сотни и на десятки тысяч киловатт. Выпуск автомобильных и тракторных генераторов мощностью сотни ватт достигает десятков миллионов штук в год.
Синхронные машины применяются как двигатели в приводах большой мощности. На металлургических заводах, шахтах, холодильниках они приводят в движение насосы, компрессоры, вентиляторы и другие механизмы, работающие с неизменной частотой вращения. Специальные синхронные двигатели малой мощности используются в устройствах, где требуется строгое постоянство скорости: электронасосы, автоматические самопишущие приборы, устройства программирования и т. п.
Достоинством синхронной машины является то, что она может быть источником реактивной мощности. Если асинхронные машины для создания поля потребляют из сети реактивную мощность, то синхронные в зависимости от степени возбуждения выдают в сеть или забирают из сети реактивную мощность.
Способность синхронной машины работать с опережающим cosφ и отдавать при этом в сеть реактивную мощность позволяет улучшать режим работы и экономичность системы электроснабжения.
megaobuchalka.ru
