ОБЩИЕ ВОПРОСЫТЕОРИИ МАШИН ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
ОСНОВНЫЕ ТИПЫБЕСКОЛЛЕКТОРНЫХ МАШИН
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Машинами переменного тока называются устройства, преобразующие электрическую энергию переменного тока в механическую, и наоборот. Электрические машины переменного тока составляют основу современной электроэнергетики.
За небольшим исключением все машины переменного тока являются бесколлекторными. Существуют два основных типа бесколлекторных машин переменного тока: синхронные и асинхронные.
Синхронной называется такая машина переменного тока, частота вращения ротора которой находится в строго постоянном отношении к частоте тока в сети
(6.1)
или
(6.2)
где частота вращения 
называется синхронной.
В синхронной машине обычно магнитное поле создается обмоткой возбуждения, обтекаемой постоянным током. Синхронные машины малой мощности часто выполняются с возбуждением от постоянных магнитов. Конструктивно синхронная машина может быть выполнена как машина постоянного тока: с неподвижной обмоткой возбуждения и вращающейся обмоткой якоря. Но в отличие от машин постоянного тока синхронная машина не нуждается в коллекторе, а вращающаяся обмотка якоря соединяется с внешней цепью при помощи контактных колец. Длительный опыт производства и эксплуатации синхронных машин показал, что наиболее экономичной и удобной оказывается конструкция синхронной машины с обратным по отношению к машинам постоянного тока расположением обмотки якоря и возбуждения. Обмотка возбуждения располагается на вращающейся части синхронной машины, которая называется ротором, а обмотка якоря укладывается на неподвижной части, которая называется статором. Сердечник (магнитопровод) статора представляет собой полый цилиндр, набранный из листовой электротехнической стали, на внутренней поверхности которого имеются специальные пазы, в которые укладывается обмотка якоря.
|
|
Асинхронной называется машина переменного тока, частота вращения ротора которой не равна синхронной и при заданной частоте тока в сети зависит от величины нагрузки, т.е.
(6.3)
Магнитное поле в асинхронной машине создается переменным током, подводимым обычно к обмотке статора.
Синхронные и асинхронные машины обратимы, т.е. могут работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя.
Синхронные машины используются, прежде всего, в качестве генераторов для производства электрической энергии на электростанциях. Широко используются и синхронные двигатели.
Асинхронные машины используются главным образом в качестве двигателей. Асинхронный двигатель – это самый распространенный электрический двигатель.
Прежде чем перейти к более подробному изучению конструкций и работы синхронных и асинхронных машин, рассмотрим некоторые общие вопросы теории машин переменного тока.
Задания для самоконтроля:
Вопросы для самопроверки:
1. Какие электрические машины называют машинами переменного тока?
2. Какие типы бесколлекторных машин переменного тока вы знаете? Каковы области их применения?
3. В чем отличие между синхронными и асинхронными электрическими машинами?
4. От чего зависит частота и направление вращения магнитного поля, создаваемого трехфазной обмоткой?
|
|
Тестовые задания:
1. Каковы основные типы машин переменного тока и области их применения? Укажите неправильный ответ.
1) Существуют два основных типа машин переменного тока: синхронные и асинхронные;
2) Синхронные машины – это в основном все генераторы переменного тока, установленные на электростанциях;
3) Асинхронный двигатель – самый распространенный электрический двигатель;
4) Синхронный двигатель применяется только как двигатель малой мощности.
2. Укажите неправильное соотношение между частотой тока в обмотке статора синхронной машины 
(Гц), числом пар полюсов 
и частотой вращения ротора (об/мин) или 
(об/с).
1) 
;
2) 
;
3) 
;
4) 
.
3. Как изменится угловая скорость синхронного двигателя при уменьшении частоты тока обмотки в 4 раза?
1) Увеличится в 4 раза;
2) Уменьшится в 2 раза;
3) Увеличится в 2 раза;
4) Уменьшится в 4 раза.
Тренировочные задания:
1. Волна индукции перемещается относительно катушек четырехполюсной обмотки с частотой 
. Определить частоту ЭДС, наведенной в обмотке.
УСТРОЙСТВО СТАТОРА БЕСКОЛЛЕКТОРНОЙ МАШИНЫПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Статор бесколлекторных машин постоянного тока, независимо от их типа, состоит из корпуса 1, сердечника 2 и обмотки 3 (рис.6.1).
Сердечник статора имеет шихтованную конструкцию, собранную из штампованных листов электротехнической стали, покрытых тонкой изоляционной пленкой. На внутренней поверхности сердечника имеются продольные пазы, в которых располагаются проводники обмотки статора. Обмотка выполняется из медных обмоточных проводов круглого или прямоугольного сечения.
|
|
Рисунок 6.1. Статор бесколлекторной машины переменного тока:
1 – корпус, 2 – сердечник, 3 - обмотка
К обмоткам машин переменного тока предъявляется ряд требований: наименьший расход меди обмотки; технологичность (удобство и минимальные затраты в изготовлении); форма кривой ЭДС, наводимой в обмотке статора, должна быть практически синусоидальной. При несинусоидальной ЭДС генератора переменного тока в электрической цепи появляются высшие гармоники тока, оказывающие вредное влияние на работу всей энергосистемы (возрастают потери, возникают опасные перенапряжения, усиливается вредное влияние линий электропередачи на цепи связи). В двигателях переменного тока несинусоидальность ЭДС обмотки статора ведет к росту потерь и уменьшению полезной мощности двигателя.
В зависимости от числа фаз обмотки выполняются однофазными, двухфазными и трехфазными. Многофазная обмотка состоит из 
фазных обмоток, каждая из которых занимает 
пазов. Например, трехфазная обмотка состоит из трех одинаковых фазных обмоток, сдвинутых в пространстве друг относительно друга на 1/3 двойного полюсного деления или на 120 электрических градусов. Каждая фазная обмотка представляет собой разомкнутую систему проводников. Элементом обмотки является катушка, состоящая из одного или нескольких витков. Элементы катушки, располагаемые в пазах, называют пазовыми сторонами 1, а расположенные вне пазов и служащие для соединения пазовых сторон, лобовыми частями 2 (рис.6.2). Часть дуги внутренней расточки статора, приходящаяся на один полюс, называется полюсным делением (м):
(6.4)
где 
– внутренний диаметр статора, м;
– число полюсов.
Рисунок 6.2. Расположение катушек в пазах сердечника статора:
1 – пазовая сторона; 2 – лобовая часть