- •В.М.Безрученко Електричні машини
- •Історія розвитку і роль електричних машин в електрифікації народного господарства.
- •В.2. Перетворення енергії в електричних машинах. Найпростіший генератор змінного струму.
- •В.3. Випрямлення змінного струму в постійний за допомогою колектора. Найпростіший генератор постійного струму.
- •В.5.Елеістромагнітні співвідношення при енергоперетворенні
- •В.6 Класифікація електричних машин і їх номінальні величини
- •В.7. Матеріали, що застосовуються в електромашинобудуванні
- •Розділ 1 машини постійного струму Частина 1. Принцип дії і будова машини постійного струму.
- •1.1 Принцип, дії. Машини постійного струму. Електричні градуси.
- •1.2. Будова машини постійного струму
- •2.1.Основний магнітний потік і потік розсіювання. Індукція у повітряному проміжку.
- •2.2 Ділянки магнітного кола. Принцип визначення основної мрс.
- •2.3 Магнітна характеристика і коефіцієнт насичення
- •3.1 Будова обмоток
- •3.2 Проста петлева обмотка
- •3.3 Проста хвилева обмотка
- •3.4. Складні обмотки
- •3.5.Умови симетрії обмоток.
- •3.6.Зрівнювальні з’єднання.
- •3.7 Ерс і електромагнітний момент
- •3.8 Співставлення обмоток різних типів
- •Часина 4. Реакція якоря машини постійного струму Магнітне поле машини при навантаженні. Поперечна та повздовжня реакції якоря.
- •4.2 Лінійне навантаження та мрс якоря
- •4.3 Спотворююча і розмагнічуюча дія поперечної реакції якоря
- •4.4 Напруга між колекторними пластинами, їх кількість і діаметр колектора
- •4.5 Заходи по боротьбі зі спотворюючою дією поперечної реакції якоря
- •Частина 5. Комутація
- •5.1 Іскріння на колекторі
- •5.2 Процес комутації і ерс в комутованій секції
- •5.3 Прямолінійна комутація
- •5.4 Сповільнена і прискорена комутація
- •5.5 Реактивна ерс і способи її зменшення
- •5.6 Комутаційна ерс і додаткові полюси
- •5.7 Зона комутації
- •5.8 Коловий вогонь і причини його виникнення
- •5.9 Експериментальна перевірка і налагодження додаткових полюсів
- •Частина 6. Генератори постійного струму
- •6.1. Способи збудження машин постійного струму
- •6.2 Генератор незалежного збудження
- •6.3 Умови самозбудження генератора
- •6.4. Генератор паралельного збудження
- •6.5 Генератор послідовного збудження
- •6.6 Генератор змішаного збудження
- •6.7. Паралельна робота генераторів
- •6.8. Тахогенератори
- •Частина 7. Двигуни постійного стуму
- •7.1 Основні поняття і рівняння
- •7.2 Запуск двигунів в хід
- •7.3 Двигун паралельного збудження
- •7.4. Двигун незалежного збудження
- •7.5 Двигун послідовного збудження.
- •7.6 Двигун змішаного збудження
- •7.7. Регулювання частоти обертання
- •7.8. Електричне гальмування двигунів постійного струму
- •Трансформатори Частина 8. Робочий процес трансформатора
- •8.1 Призначення області використання трансформаторів
- •8.2. Принцип дії трансформатора
- •8.3.Будова трансформаторів
- •8.4.Рівняння ерс трансформатора
- •8.5. Рівняння мрс трансформатора
- •8.6. Приведеним трансформатор
- •8.7. Схема заміщення приведеного трансформатора
- •8.8. Режим холостого ходу трансформатора
- •8.9. Режим короткого замиканим трансформатора
- •8.10. Режим навантажений трансформатора
- •8.11. Зміна напруги і зовнішня характеристика трансформатора
- •9.1. Призначення і принцип виконання трифазного трансформатора
- •9.2. Групи з'єднань трифазних трансформаторів
- •9.3.Паралельна робота трансформаторів
- •9.4. Автотрансформатор
- •9.5. Зварювальний трансформатор
- •9.6. Вимірювальні трансформатори
- •Розділ третій електричні машини змінного струму Частина 10. Загальні питання теорії машин змінного струму.
- •10.1. Принцип виконаний обмоток статора
- •10.2. Створення магнітного поля, що обертається
- •11.1. Принцип дії асинхронного двигуна. Ковзання
- •11.2. Будова асинхронних машин
- •11.2. Режими роботи асинхронних машин
- •11.4. Основні рівняння заміщення асинхронного двигуна
- •11.5. Робочий процес і енергетична діаграма асинхронного двигуна
- •11.6. Обертальний момент асинхронного двигуна
- •11.7. Механічна характеристика асинхронної машини
- •11.8. Запуск в хід асинхронних двигунів
- •11.9. Короткозамкнені асинхронні двигуни з підвищеним пусковим моментом
- •11.10. Регулювання частоти обертання асинхронних двигунів
- •11.11. Однофазні асинхронні двигуни
- •11.12. Конденсаторні (двофазні) асинхронні двигуни
- •11.13. Сельсини
- •11.14 Асинхронні тахогенератори
- •Частина 12. Синхронні машини.
- •12.1. Принцип дії синхронних машин
- •12.2. Конструктивні типи і будова синхронних машин.
- •12.5. Реакція якоря синхронного генератора
- •12.4. Ерс синхронного генератора
- •12.5. Характеристики і зміна напруги синхронного генератора
- •12.6. Потужність і електромагнітний момент синхронної маншини
- •12.7. Синхронні двигуни.
- •Розділ четвертий навантажувальна здатність і техніко-єкономічні показники електричних машин Частина 13. Втрати енергії і ккд електричних машин і трансформаторів
- •13.1 Класифікація втрат
- •13.2. Ккд і його визначення
- •Частина14. Нагрів і охолодження електричних машин і трансформаторів
- •14.1. Перегрів і його визначення
- •14.2. Нагрівання і охолодження твердого тіла
- •14.3. Нагрівання машин при різних номінальних режимах роботи
- •14.4. Охолодження машин і трансформаторів
- •15.1. Електрична стала.
- •15.2. Вилив частоти на розміри трансформаторів
- •15.3. Техніко-економічні показники тягових двигунів
- •15.3.Вибір електродвигуна в залежності від умов його роботи
11.5. Робочий процес і енергетична діаграма асинхронного двигуна
Асинхронна машина є універсальним перетворювачем. Дійсно, в ній підведена до статора напруга перетворюється в напругу на роторі, кількість фаз статора, можна перетворити в кількість фаз ротора, частота статораперетворюється в частоту ротора і, нарешті, підведена електрична потужність - в механічну потужність навалі двигуна.
Вказані перетворення супроводжуються втратами енергії, тому робочий, процес асинхронного двигуна, зручно подати за допомогою енергетичної діаграми (рис. 11.6).
До статора трифазного асинхронного двигуна підводиться потужність
(11.13)
Рис. 11.6. Енергетична
діаграма асинхронного двигуна
Виходячи з умов рівноваги моментів (7.6), за допомогою енергетичної діаграми можна отримати ряд важливих співвідношень. В загальному випадку, коли асинхронний двигун має кількість пар полюсів , так звана механічна кутова швидкість магнітного потоку
(11.14)
а ротора [за аналогією з виразом (11.3)]
(11.15)
Електромагнітна і механічна потужності пов'язані з обертальним моментом двигуна співвідношеннями (див. п. 7.1)
(11.16)
(11.17)
Підставивши (11.15) в (11.17), з урахуванням (11.16) отримаємо
(11.18)
З енергетичної діаграми випливає, що
(11.19)
Прирівнявши праві частини рівнянь (11.18) і (11.19), знайдемо
звідки
(11.20)
Таким чином, електричні втрати в роторі пропорційні ковзанню.
11.6. Обертальний момент асинхронного двигуна
Загальний вираз моменту.Електричні втрати в роторі з урахуванням його приведення
(11.21)
де і - кількість фаз статора і ротора відповідно, а - кут зсуву між ЕРС і струмом ротора. Співставивши вирази (11.20) і (11.21), побачимо, що електромагнітна потужність
(11.22)
Тоді, згідно (11.16), обертальний момент з урахуванням (11.6)
(11.23)
де - стала.
Порівнюючи отриманий вираз з (3.29), бачимо їх ідентичність. Обертальний момент асинхронного двигуна залежить не від повного струму в роторі, а лише від його активної складової . Цей висновок, як і формула (11.23) справджується для електричних машин всіх типів.
Момент і втрати в колі ротора.З урахуванням виразу (11.20) формулу (11.23) можна записати так:
(11.24)
тобто обертальний момент асинхронного двигуна залежить від електричних втрат в колі ротора. Значить, двигун, обмотка ротора якого має значний опір, розвиває при інших рівних умовах значніший момент. В той же час збільшення електричних втрат робить роботу двигуна менш економною.
Залежність моменту від напруги.Електричні втрати в роторі. Підставивши сюди значення струму з (11.12), отримаємо
(11.25)
Остаточне рівняння обертального моменту отримаємо підстановкою (11.14) і (11.25) у (11.24):
(11.26)
Формула (11.26) дозволяє зробити важливий практичний висновок: обертальний момент, асинхронного двигуна пропорційний квадрату напруги, прикладеної до статора. Ця властивість асинхронного двигуна є його істотним недоліком. Наприклад, якщо допоміжний двигун електровоза розвиває моментпри напрузі в контактній мережі 10 кВ, то при допустимому зменшенні напруги до 7 кВ обертальний момент становитиме(7/10)М=0,49М, що може негативно відобразитися на роботі механізму приводу і самого двигуна. Тому асинхронні двигуни електровозів вибирають зі значним запасом по потужності у порівнянні з двигунами постійного струму, що приводять в дію аналогічні механізми.
Залежність моменту від ковзання. З виразу (11.26) випливає, що при такожМ>0, тобто має місце режим двигуна або режим електромагнітного гальма; при такожМ<0 (режим генератора). Крім цього, при або; отже, між цими значеннями ковзання знаходяться (максимум і мінімум) моменту.