Дата: 17.03.14 Гр. Ш-12А
Дата: 20.03.14 Гр. Ш-12Б
Тема №5: «Синхронные генераторы, синхронне компенсаторы. Синхронные моторы трёхфазные и однофазне. Электрические машины постоянного тока.»
Цель урока: «Рассмотреть примеры синхронних генераторов, синхронне моторы и электрические машины. »
Тип урок: урок освоения нових знаний.
Вид урока: лекция
Дидактическое обеспечение: Потемная и поурочная папка, методички, Материально-техническое обеспечение: Стенды, таблицы.
Межпредметные связи: Военная подготовка, химия, физика, медицина.
Ход урока.
1. Организационная часть:
· проверка посещаемости
· проверка готовности учеников к уроку
2. Актуализация знаний:
· Оглашение темы урока
· Целевая установка урока
· Проверка организации рабочих мест и проверка знаний техники безопасности.
· Проверка опорных знаний учеников, необходимых для проведения следующих структурных элементов урока.
Формирование новых знаний
План урока
1. Синхронные генераторы.
2. Синхронные моторы.
3. Электрические машины постоянного тока.
Синхронные генераторы.
Синхронный генератор – это машина переменного тока, преобразовывающая какой-либо вид энергии в электрическую энергию.
Генератором называется электрическая машина, преобразовывающая механическую энергию в электрическую.
Синхронной называется бесколлекторная машина переменного тока, скорость вращения которой постоянна и определяется (при заданной частоте) числом пар полюсов: n = 60*f/p; (f = 50 Гц), где р – количество пар полюсов.
Например: двадцатиполюсный генератор должен иметь скорость п = 60*50/10 = 300 об/мин.
Применение синхронных генераторов на железнодорожном транспорте
На железнодорожном транспорте синхронные машины чаще всего применяются в качестве генераторов переменного тока на тепловозах и в рефрижераторных секциях.
Принцип действия синхронного генератора:
При помощи первичного двигателя ротор-индуктор вращается. Магнитное поле находится на роторе и вращается вместе с ним, поэтому скорость вращения ротора равна скорости вращения магнитного поля – отсюда название синхронная машина.
Рис. №1. Генераторный режим работы синхронной машины.
При вращении ротора магнитный поток полюсов пересекает статорную обмотку и наводит в ней ЭДС по закону электромагнитной индукции: E = 4,44*f*w*kw*Ф, где:
f – частота переменного тока, Гц; w – количество витков; kw – обмоточный коэффициент; Ф – магнитный поток.
Частота индуктированной ЭДС (напряжения, тока) синхронного генератора: f = p*n/60, где:
р – число пар полюсов; п – скорость вращения ротора, об/мин.
Заменив: E = 4,44*(п*р/60)*w*kw*Ф и, определив: 4,44*(р/60)*w*kw – относится к конструкции машины и создаёт конструктивный коэффициент: C = 4.44*(р/60)*w*kw.
Тогда: Е = СЕ*п*Ф.
Таким образом, как и у любого генератора, основанного на законе электромагнитной индукции, индуктированная ЭДС пропорциональна магнитному потоку машины и скорости вращения ротора.
Синхронные моторы.
Синхронный двигатель может работать в качестве генератора и двигателя. Синхронный двигатель выполнен так же, как и синхронный генератор. Его обмотка якоря I (рис. 2, а) подключена к источнику трехфазного переменного тока; в обмотку возбуждения 2 подается от постороннего источника постоянный ток. Благодаря взаимодействию вращающегося магнитного поля 4, созданного трехфазной обмоткой якоря, и поля, созданного обмоткой возбуждения, возникает электромагнитный момент приводящий ротор 3 во вращение. Однако в синхронном двигателе в отличие от асинхронного ротор будет разгоняться до частоты вращения n = n1, с которой вращается магнитное поле (до синхронной частоты вращения).
Рис. 2. Электрическая (а) и электромагнитная (б) схемы синхронного электродвигателя
Объяс няется это тем, что ток в обмотку ротора подается от постороннего источника, а не индуцируется в нем магнитным полем статора и, следовательно, не зависит от частоты вращения вала двигателя. Характерной особенностью синхронного двигателя является постоянная частота вращения его ротора независимо от нагрузки.
Электрические машины постоянного тока.
Машина постоянного тока — электрическая машина, предназначенная для преобразования механической энергии в электрическую постоянного тока (генератор) или для обратного преобразования (двигатель). Машина постоянного тока обратима.
Машина постоянного тока образуется из синхронной обращённой конструкции, если её якорь снабдить коллектором, который в генераторном режиме играет роль выпрямителя, а в двигательном — преобразователя частоты. Благодаря наличию коллектора по обмотке якоря проходит переменный ток, а во внешней цепи, связанной с якорем, — постоянный.
Различают следующие виды машин постоянного тока:
по наличию коммутации:
· с коммутацией (обычные);
· без коммутации (униполярный генератор и униполярный
электродвигатель);
по типу переключателей тока:
· с коллекторными переключателями тока (с щёточно-коллекторным переключателем);
· с бесколлекторными переключателями тока (с электронным переключателем (вентильный электродвигатель)).
по мощности:
· микромашины — до 500 Вт;
· малой мощности — 0,5-10 кВт;
· средней мощности — 10-200 кВт;
· большой мощности — более 200 кВт.
· в зависимости от частоты вращения:
· тихоходные — до 300 об./мин.;
· средней быстроходности — 300—1500 об./мин.;
· быстроходные — 1500-6000 об./мин.;
· сверхбыстроходные — более 6000 об./мин.
· по расположению вала:
· горизонтальные;
· вертикальные.