Динамо-машины  Нагревание и охлаждение 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 [ 91 ] 92

Рис, 7-5. Схема универсального двигателя.

обмоткой которого служит обмотка возбуждения. Для компенсации трансформаторной и реактивной э. д. е. при помощи э. д. с. вращения нужно в коммутационной зоне создать поле, сдвинутое по фазе относительно тока ротора, что достигается шунтированием обмотки дополнительных полюсов активным сопротивлением (рнс. 7-1). Однако взаимной компенсации э. д. с. в коммутируемой секции можно добиться только при определенных значениях тока ротора и его скорости вращения. При других режимах работы двигателя условия коммутации ухудшаются и становятся особенно тяжелыми при пуске в ход, так как в этом случае траисформаторная э. д. с. не компенсируется (э. д. с. вращения равиз нулю). Большие работы по исследованию коммутации в коллекторных двигателях переменного тока были выполнены акад. К. И. Шен-фером еще в 1911-1914 гг. Они способствовали усовершенствованию этих двигателей.

Трансформаторная э. д. с. т, наведенная в коммутируемой секции, определяется так же, как э. д. с. вторичной обмотки трансформатора:

4,44м) lt;.ф, (7-1)

где -число витков секции якорной обмотки: f - частота тока;

Ф - амплитуда потока главных полюсов. Для уменьшения Ег приходится идти на уменьшение потока Ф, что при данной мощности достигается увеличением числа полюсов Кроме того, для больших двигателей чис ло витков в секции берется равным единице (Wc = l). Все это приводит к увеличению числа коллекторных пластии и, следовательно, размеров коллектора. Для уменьшения т уменьшают также частоту питающего переменного тока. Скорость вращения однофазных двигателей последоЬательного возбуждения может регулироваться, например, при помощи траис-форматора Т, имеющего ответвления со вторичной стороны (рис. 7-1). Трансформатор служит в то же время для понижения напряжения, подведенного к двигателю, так как последний должен работать при относительно небольшом напряжении иа щетках коллектора.

Широкое распространение получили однофазные двигатели последовательного возбуждения малой мощности (до 100-150 вт). Они

. не имеют ни дополнительных полюсов, ни ком-пенсационнйй обмотки, так как при малой (мощности условия коммутации и при 50 гц

.Получаются вполне удовлетворительными, а cos ф здесь не играет существенной роли. На рис. 7-2 приведена схема одного нз таких двигателей. Они могут работать от перемеи-ного и постоянного тока, поэтому называются универсальными. При мощности свыше 60-80 вт иногда делается огветвлеиие от обмотки возбуждения (показано пунктиром иа рис. 7-2), позволяющее при работе от перемен-

ного тока иметь обмотку возбуждения с меньшим числом витков, что дает ту же скорость

вращения, как И; при постоянном токе, и повышает использование двигателя. Универеа.ть-ные двигатели применяются для самых различных целей; для электроинструмеита, швейных машин, бормашин, для небольших вентиляторов, пылесосов, как исполнительные двигатели в схемах автоматики и т, д.

7-3. Трехфазные двигатели

Трехфазные коллекторные двигатели являются коллекторными асинхроиными машинами. Они работают при наличии в них вращающегося магнитного поля со скопоетью, отличающейся в общем случае от скорости поля. На их роторе помещается обмотка, выполненная так же, как обмотка якоря машины постоянного тока. Из трехфазных коллекторных двигателей на практике получил распространение главным образом дви-атель с параллельным возбуждением, получающий питание со стороны ротора. Схема такого двигателя приведена на рис. 7-3. Здесь обозначают: / - трехфазную обмотку ротора (главную), соединеиную через контактные кольца и щетки с питающей сетью трехфазного тока; 2 - обмотку статора, каждая фаза которой соединена со щетками на коллекторе; 5 -коллекторную обмотку, которая закладывается в ге же пазы ротора, что и главная его обмотка. Щетки каждой фазы статора могут сдвигаться или раздвигаться, что осуществляется при помаши подвижных траверс, к которым они прикреплены На рис. 7-4 правые щетки прикреплены к одной траверсе, левые- к другой. Обе траверсы можно поворачивать во взаимно противоположных направлениях Для этого применяются различные устройства Одно из них схематически показано на рис. 7-5. Если щетки каждой фазы поставить на одни и те же коллекторные пластины (рис. 7-4), то двигатель будет работать как асинхронный двигатель От обычного асинхронного двигателя в этом случае он будет отличаться тем, что первичной его обмоткой будет служить обмотка ротора, а вторичной-обмотка статора Применяя правило правой руки и учитывая относительное перемещение проводников статора и вращающегося поля, найдем направление тока, наведенного в проводниках статора. По правилу левой рукн определяется направление электромаг-

Рис. 7-3. Схема трехфазного коллекторного двигателя параллельного возбуждения с питанием со стороны ротора.

if !f

Рис. 7-4. Трехфазный коллекторный двигатель (см. рис. 7-3).

нитной силы, действующей на статор. Сила, действующая иа ротор, имеет обратное направление. Отсюда найдем, что ротор будет вращаться против направления вращения поля. Скорость поля относительно ротора есть синхронная скорость. Скорость поля относи-, тельно статора есть скорость скольжения. Оиа равна разности скоростей поля относительно ротора и самого ротора.

При раздвижении щеток на иих получается э. д. с, имеющая такую же частоту, как и э. д. с. в обмотке статора, т. е. частоту скольжения. В этом можно убедиться, учитывая то, что поле относительно части обмотки, заключенной между щетками (как бы фиксирующими в простраастве эту часть обмотки), имеет такую же скорость, как и относительно обмотки статора. Прн указанном на ,рнс. 7-3 соединении щеток с обмоткой статора э. д. с. на щетках - добавочная э. д. с. доб - вводится во вторичную цепь двигателя. Она вместе с э. д. с. статора sEj вызывает ток, взаимодействие которого с полем определяет вращающий момент двигателя. Здесь 2 - э. д. с. фазы статора при неподвижном роторе, 5 - скольжение двигателя. Если щеткн раздвинуть так, чтобы доб была направлена против s 2, то скольжение будет увеличиваться. Режим работы устанавливается при некотором скольжения, когда результирующая 9. д. с. (5 2- доб) вызывает ток, достаточный для создания момента, равного тормозящему моменту на валу двигателя. При увеличении доб (при большом раздвижении щеток) скорость врашения будет уменьшаться вниз от синхронной.

При регулировании скорости вращения обычного асинхронного двигателя путем введения в его вторичную цепь реостата получается непроизводительная затрата мощности в реостате. В рассматриваемом двигателе соответствующая мощность поступает в коллекторную обмотку, так как сдвиг по фазе между током во вторичной цепи и э. д. с. доб больше 90 deg;. Мощность, полученная от статора коллекторной обмоткой возвращается в сеть через трансформаюриую связь коллекторной обмотки с главной обмоткоя ротора. Этим и обусловлена экономичность регулирования скорости вращеняя трехфазного коллекторного двигателя путем введения в его вторичную цепь добавочной э. д. с.

Рис. 7-5. Устройство для поворота щеток вЛ взаимно противоположных направлениях.

*Г-малые зубчатые колеса; Г-большие зубчатые колеса, прикрепляемые к траверсам; М-маховичок.

При положении щеток, показанном на рис. 7-4, скорость вращения ротора близка к синхронной. Если щетки раЗДвинуть тйк, чтобы доб была направлена в у же сторону, что и s 2 при положительном скольжений, то скорость вращения будет, увеличиваться вверх от синхронной. В этом случае двигатель будет работать с отрицательным скольжением, при котором э. д. с. s 2 изменит свое направление. Она будет направлена против доб, но будет меньше последней.

Таким образом, раздвигая щетки в ту или другую стороны, можно регулировать скорость вращения двигателя вниз или вверх от синхронной.

Двигатель позволяет также регулировать его cos ф. Для этого нужно изменять по фазе э. д. с. доб, что осущестиляется путем смещения щеток каждой фазы: например, для улучшения созф при скорости ниже синхронной щетки нужно сместить в сторону, обратную направлению вращения ротора (показано пунктиром на рис. 7-3).

Рассматриваемый трехфазный коллекторный двигатель применяется в текстильной промышленности (для кольцевых прядильных станков), в полиграфической про.мышленности (для ротационных машин), иногда для металлорежущих станков.

В этом двигателе, так же как и в других коллекторных двигателях переменного тока, условия коммутации получаются более тяжелыми, чем в машинах постоянного тока. Здесь они также определяются значением трансформаторной э. д. с. т, индуктироваииой в коммутируемой секции вращающимся полем. Она может быть рассчитана по формуле (7-1). Опыт показал, что удовлетворительные условия коммутации могут быть получены, есЛн т lt;2,5 в. С увеличением мошности двигателя возрастает его поток Ф. В связи с этим становится затруднительным получить э. д. с. Ет, не превышающую 2,5 в. Поэтому трехфазные коллекторные двигатели обычно не строятся на мощность свыше примерно 200-250 кет.

Идея использования добавочной э. д. с, вводимой во вторичную цепь асинхронной машины с целью экономичного регулирования ее скорости вращения и cos ф, может быть осуществлена при помощи коллекторной .машины, помещенной вне магнитного поля асинхронной машины. В этом случае получаются так называемые каскадные включения асинхронной машины с коллекторными машинами, которые, однако, применяются на практике редко.

АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ

Автотрансформатор 41, 43

- размеры 42

Автотрансформаторный пуск синхронного двигателя 215 Активная составляющая напряжения короткого замыкания трансформатора 28, 40

--тока синхронизма 111, 114

--- холостого хода асинхронного двигателя 111

-----трансформатора 19

Активное сопротивление обмоткн асинхронной машины 105

---трансформатора 27, 38

---якоря синхронной машины

Асинхронная машина, аналогия с трансформатором 90

--режим работы 89 ,

Асинхронные двигатели, работа при иеномнчальной частоте 123

----иеномииальиом напряжении 122

!----иеномннальиых условиях

=а:----неравных сопротивлениях

фаз обмотки ротора 125

----иеснмметрин напряжений 123

---- иесинуооидальном напряжении 123

Асинхронный генератор, векторная диаграмма 96

- двигатель, принцип действия 96

- преобразователь частоты 144 -1 пуск в ход 214

Базисные величины 181 Барабанные обютки 235 Барабанный Яко1рь 235 Беличья клетка 79, 105 Блонделя диаграмма 173

Векторная диаграмма асннхрониого генератрра 9бГ

---двигателя 94

---тормоза 95

--реактивной машины 219

- синхронного генератора 172, 173, 176, 177 186

---двигателя 211, 212

-- трансформатора двухобмоточного при коротком замыкании 27

----нагрузке 24

----- 1х0л0ст0м ходе 20

---трехормоточного 47

Включение иа lt;вращающийся gt; , свет 199 -- laquo;потухаине gt; 199

- по методу самосинхронизации 200 Внешняя характеристика генератора

с независимым возбуждением 255 ---параллельным возбуждением 258

---последовательным зоз-

бужденнем 258 ~ - - синхронного 187 ,!---со смешанным возбуждением 259

Водородное охлаждение турбогенераторов 229

Водяное охлаждение турбогенераторов 229 Возбудитель 164

V-образные кривые генератора 206

- - двигателя 813

Волновая двухслойная обмотка 78

- обмотка 239

Вращающееся магнитное поле 84, 85 Вращающий электромагнитный момент асинхронного двигателя 98

--1---максимальный 99. 113

-----начальный пусковой 100

---: - машины постоянного тока

---синхронного генератора 202,

---- двигателя 212

Гармоники и. с. обмоток 85, 86

- э. д. с. обмоток 79 Генератор 8, 9

- с независимым возбуждением 254. 255

--параллельным возбуждением

256-258

--последовательным возбуждением 258

- со смешанным возбуждением 259

Геометрическая нейтраль 234

Геометрически подобные трансформаторы 64

--электрические машины 156

Гидрогенератор 162

Главный поток трансформатора 21, 22

Группы соединений трансформаторов 33. 34

Двухслойные обмотки 76-78 Дополнительные полюсы 251, 252

Замедленная коммутация 249 Замкнутая система вентиляции 228, 229

Звезда пазовых э. д. с. 74 Зубцовые гармоники 166

Изменение напряжения автотрансформатора 43

--генератора с независимым возбуждением Кб

-- синхронного 1 laquo;нератора 172

Индуктивное сопротивление короткого замыкания трансформатора 28, 39

--обмоток асинхронной машины

-- обратной последовательности

Индукционная нагрузочная характеристика синхронного генератора 183

Индукционный регулятор 146

Качания синхронной машины 223 Коллектор 234 Кольцевая обмотка 235 Ко.1ьцевой якорь 235 Коммутационная зона 248 Коммутационный процесс 247 Коммутация 247

Коммутируемая секция 248 Коммутирующая э. д. с. 250 Компенсационная обмотка 263 Конденсаторные двигатели 137 Конденсаторный пуск однофазного

асинхронного двигателя 138 Короткое замыкание автотраисфор-

матора 43 -- внезапное асинхроваого двигателя 156

---синхронной машины 220

--- трансформатора 57

Короткозамкнутые двигатели 71

--пуск в ход 116

Коэффициент искажения синусоидальности кривой 166

- мощности асинхронных двигателей 157

- полезного действия асяяхроиных двигателей 157

---машин постоян laquo;ого тока

271

---синхронных машин 227

Криволинейная коммутация 249 Критерий устойчивости работы двигателей 101, 259 Критический ток генератора с параллельным возбуждением КЗ Критическое скольжение 99

- сопротивление цепи возбуждения Й8

Круговая вращающаяся и, с. 84

- диаграмма асинхронной машииы 107, 112

Круговое вращающееся поле 84 Круговой огоиь на коллекторе 252

Метод двух реакций 173

- самосинхронизации 200 Многоскоростные асинхронные двигатели 121

Момент однофазного асинхронного двигателя 131

Моменты, действующие иа ротор синхронной машины при ее качаниях 223

Нагрузочные характеристики гене

раторов постоянного тока 255 Намагничнаавне трансформатора 35 Начальный пусковой момент асннхрониого двигателя 100 Неснмметрни коэффициент 123 Несимметричная нагрузка трансформаторов 50

--трехфазного генератора 188

Неявяополюсный ротор 164 Номинальная мощность автотрансформатора 43 Номинальные напряжения короткого замыкания трансформаторов

Обмотки асинхронных и синхронных машии 73-78 Обмоточный коэффициент 75, 80 Обозначения зажимов обмоток

трансформатора 32 Обратное поле в асинхронных машинах 124 Обратносинхроиная н с, 188 -Обратносинхроиное шмф 188