Замещения фазы якорной обмотки

U=jX_синхр I =E U=E-jX_синхр I- уравнения фазы статорной обмотки.

32) Характеристики синхронного генератора, работающего на автономную нагрузку. 1) Характеристики холостого хода – это зависимость ЭДС генератора от тока возбуждения при холостом ходе.

E=f (I_возб) Если ток = 0, то n=const (I_возб=0)при увеличений и возбуждений ЭДС увеличивается, однако при некотором тока возбуждения рост ЭДС прекращается, что связано с насыщением магнитной цепи машины. 2) Внешняя характеристика -это зависимость напряжения на зажимах синхронного генератора от тока нагрузки U=f(I), Iв=I._вном=const вид внешней характеристики зависит от характера внешней нагрузки. Напряжение на зажимах генератора с ростом тока нагрузки изменяется по двум причинам.1. Увеличивается падение напряжения на синхронном индуктивном сопротивлении, 2. вследствие реакции якоря (воздействия магнитного потока якоря на магнитный поток ротора).

RC-активная емкостная нагрузка, R-активная нагрузка, RL-активная индуктивная нагрузка. 3) регулировочная характеристика – это зависимость тока возбуждения от тока нагрузки: Iвозб=f(Iном), при U=Uном=const n=n_ном=const, cos φ _нагр=const. Вид регулировочной характеристики зависит также от характера нагрузки и является обратным по отношению к внешней характеристике, то есть эта характеристика показывает как нужно изменять ток возбуждения с увеличением тока нагрузки, чтобы напряжение на зажимах генератора оставались величиной постоянной.

33 Принцип действия и устройство синхронного двигателя. Синхронная машина обладает ценным свойством: она может работать с током, определим по фазе напряжения φ < 0. В отличие от них асинхронные двигатели работают с током, отстающим по фазе от напряжения. Это позволяет при совместном испытании синхронных и асинхронных машин получать высокий коэффициент мощности без использования дополнительных компенсаторов. Это свойство синхронных машин позволяет использовать их в качестве двигателей для привода механизмов с постоянной угловой скоростью. Распространенность синхронных двигателей не столь широка, как асинхронных, но в ряде случаев, например в металлургии, их использование становится необходимым. Синхронные машины обладают ценным свойством. Они могут работать с током, опережающим по фазе напряжение. Это позволяет при совместном испытании синхронных и асинхронных машин получать высокие коэффициенты мощности и без применения дополнительных конденсаторов. Устройство: состоит из статора-полого цилиндра, набранного из тонких листов электротехнической стали, изолированных друг от друга для уменьшения потерь на гистерезис или кривые токи. На внешней поверхности статора имеются паузы, в которые укладывается трехфазная обмотка. Обмотка статора.-совокупность трех одинаковых однофазных обмоток. Ротор состоит из электромагнита постоянного тока, изготовленного из электротехнической стали и обмотки возбуждения, концы которой присоединены к контактным кольцам, которым прижимаются неподвижные щетки. С помощью этих щеток и колец обмотка возбуждения запитывается от источника постоянного тока. Это может быть генератор постоянного тока установленный на валу синхронной машины такой генератор называется возбудителем.

1-обмотка статора, 2- обмотка возбуждения, 3-контактные кольца, 4-щетки, по конструкции ротора различают синхронные машины (СМ) с явно выраженными полюсами то есть с выступающими полюсами (тихоходные СМ) n=80-250 об/мин, и с неявно выраженными полюсами, т.е. цилиндрической формы (быстроходные СМ) n=1500-3000 об/мин. Принцип действия. Чтобы обеспечить двигательный режим СМ надо: 1-статорную обмотку подключить к трехфазной цепи, 2-обмотку возбуждения запитать постоянным током. В этом случае на ротор будет действовать знакопеременный момент и ротор в силу своей инерциальности вращаться не будет, а будет только вибрировать на месте, поэтому для пуска СД необходимо предварительно раскрутить ротор до скорости близкой к синхронной. Это делается либо с помощью постороннего двигателя, либо с помощью специальной пусковой, короткозамкнутой обмотки, как у АД-это называется асинхронный пуск синхронной машины. Порядок пуска: 1) Обмотка возбуждения замыкает через сопротивление, чтобы уменьшить напряжение между витками и избежать пробои изоляции. 2) Подают питание на короткозамкнутую обмотку и раскручивают ротор до скорости, близкой к синхронной. 3) В обмотку ротора подается постоянный ток и он “догоняет” магнитное поле статора и втягивается в синхронизм. После этого короткозамкнутая обмотка отключается.

34Устройство машины постоянного тока. Принцип работы генератора постоянного тока, способы его возбуждения. Состоит из неподвижной части статора и подвижной – якоря. Статор – стальная станина, внутри которой закреплены главные полюса, на которых расположены обмотки возбуждения. Обмотка возбуждения запитывается постоянным током и создается основной магнитный поток. Якорь состоит из электромагнитной стали и закрепляется на валу двигателя. В пазах якоря размещена обмотка каждая секция которой соединена с коллекторной пластиной. Коллектор – цилиндр из медной пластины специальной формы, коллектор скользит по неподвижным пластинам (щетки). Они образуют механический выпрямитель. Коллектор преобразует постоянный ток источника, переменный ток якоря, для уменьшения искрения. Между главными полюсами установлены дополнительные полюса. Принцип действия генератора постоянного тока. Якорь вращается при помощи внешней силы, обмотка возбуждений запитывается постоянным током, проводники якоря пересекают магнитный поток главных полюсов, а в них наводится ЭДС. С коллектора снимается ЭДС: E=C_enФ, C_e-коэффициент, зависящий от конструкции обмотки, n-частота вращения якоря, Ф-магнитный поток главных полюсов. На проводники якоря действует электормагнитная сила, направленная против его движения и создающая тормозной электромагнитный момент. М_т=С_мФI_я, С_м-постоянная величина, зависящая от момента, I_я-ток якоря. Способы возбуждения генератора постоянного тока (ГПТ). Виды: 1. Генераторы с независимым возбуждением(ОВ питается от независимого источника постоянного тока).

2. Генератор с самовозбуждением: а) генератор с параллельным возбуждением,

б) генератор с последовательным возбуждением,

в) генератор со смешанным возбуждением: а-согласно включению обмоток, б-пунктир встречный включению обмоток.

Принцип самовозбуждения ГПТ (на примере генератора параллельного возбуждения). Генератор параллельного возбуждения. Характеристики ГПТ. При заводских испытаниях главные полюса машины намагничиваются и в них сохраняется небольшой остаточный магнитный поток Ф_ост. При вращении якоря его проводники пересекают этот поток и в них наводится небольшая ЭДС Е_я=С_еnФ_ост, т.к обмотка возбуждения подключено параллельно якорю, то под действием этой ЭДС в ней потечет ток возб.I_возб. Этот ток создает магнитный поток обмотки возбуждения Ф_ов, кот-ая сложится с Ф_ост и_. увеличит основной магнитный поток главных полюсов Ф_ост.+Ф_ов=Ф, это в свою очередь увеличит ЭДС якоря. Е_я=С_еnФ и следовательно увеличит ток возбуждения. Т.о. генератор сам себя намагничивает. В следствии насыщения главных полюсов машины этот процесс прекратится при определенном значении ЭДС.

35 Характеристики генератора постоянного тока. 1)характеристики холостого хода – это зависимость ЭДС якоря от тока возбуждения при х.х. E=f(Iв) I=0 n=n_ном=const вид этой характеристики напоминает форму кривой намагничивания магнитной цепи ГПТ.

2)внешняя характеристика – зависимость напряжения на зажимах генератора от тока нагрузки U=f(I) n=n_ном=const R_рсост=const [Iв=const]

Вид внешней характеристики зависит от способа возбуждения. Уравнение электрической постоянной цепи якоря ГПТ U=E-RяIя 1 -внешняя характеристика ГПТ независимого возбуждения с ростом тока якоря из формулы напряжение уменьшается на величину падения напряжения в цепи якоря (RяIя) Характеристика жесткая, т.к снижение напряжения при номинальном токе составляет лишь 5-7%.2- внешняя характеристика ГПТ параллельного возбуждения проходит ниже, чем 1, т.к при снижении напряжения U уменьшается и ток возбуждения, что приводит к дополнительному снижению осн. магн. потока Ф, а следовательно к снижению ЭДС якоря и к снижению напряжения. 3-внешняя характеристика ГПТ смешанного возбуждения при согласном включении параллельной и последовательной обмоток. Напряжение практически неизменно т.к. падение напряжение в цепи якоря компенсируется ростом ЭДС на такую же величину. 4- внешняя характеристика ГПТ смешанного возбуждения при встречном включении последовательной и параллельной обмоток. Напряжение на генераторе резко падает с ростом тока нагрузки.3) Регулировочная характеристика –это зависимость тока возбуждения от тока нагрузки Iв=f(I), U=Uном=const, n=n_ном=const. Вид этой характеристики обратной по отношению к внешней характеристике, т.е. она показывает как надо менять ток возбуждения, чтобы напряжение на зажимах генератора поддерживать неизменным.

36.Двигатель постоянного тока. ДПТ параллельного возбуждения. 1) Преимущества: возможность плавного регулирования частоты вращения 2)Большой пусковой момент. Недостатки 1) Наличие щеточно–коллекторного узла (требует постоянного ухода) 2) сложность конструкции. Принцип работы.

Постоянный ток подводится к обмоткам якоря и обмоткам возбуждения. По проводам якоря протекает ток. Под действием электромагнитного поля Фв провода якоря наводится ЭДС, по ним течет ток якоря и за счет этого возникает электромагнитный момент и якорь начинает вращаться. Схема замещения якорной обмотки в режиме двигателя.

Электрической обмотки. U=Eя+IяRя - уравнение электрического состояния якорной обмотки. Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения.

U=E+IяRя (1) Iя= (U- E)/ Rя (2) Е=С_еnФ (3) при n=0 следовательно Iя=U/Rя, т.е. при пуске против ЭДС=0. Пусковой ток в 10-30 раз превышает ток, что опасно для двигателя, поэтому его ограничивают пусковым реостатом.

Сопротивление регулировочного реостата выбирают из условии: Iя=U/(Rя+Rpp)

Одновременно необходимо увеличивать пусковой момент: М=СмФI_япуск, для этого увеличивают магнитный поток Ф, уменьшая сопротивление пускового реостата, задействованного в обмотку возбуждения. Регулирование частоты вращения двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением n=(U-IяRя)/(C_eФ) 1) увеличением сопротивления якоря, тем меньше n. 2)применением магнитного потока.