Dispozitivul mașinilor sincrone, metode de excitare. Principiul de funcționare

Schema structurală a mașinii. Mașinile sincrone se execută cu o armătură fixă ​​sau rotativă. Mașinile de mare putere pentru confortul scoaterii energiei electrice din stator sau al furnizării acesteia sunt realizate cu o ancoră fixă ​​(Fig. 1.2, dar)

Deoarece puterea de excitație este mică în comparație cu din puterea eliminată din armătură (0,3-3%), alimentarea cu curent continuu a înfășurării de excitație folosind două inele nu provoacă dificultăți deosebite. Mașinile sincrone de putere mică se execută atât cu o armătură fixă, cât și cu o armătură rotativă.

Orez. 1.2 - Schema structurală a unei mașini sincrone

cu ancora fixă ​​și rotativă:

1 - armătură, 2 - înfășurare armătură, 3 - poli inductori,

4 - bobinaj de excitație, 5 - inele și perii

Mașină sincronă, cu o armătură rotativă și un inductor fix (Fig. 1.2, b) numit inversat.

Orez. 1.3 - Rotoare ale polului salient sincron(dar) și implicit(6) masini:

1 - miezul rotorului, 2 - înfăşurare de excitaţie

Design rotor

Design rotor. Într-o mașină cu o ancoră fixă, sunt utilizate două modele de rotor: pol pronunțat - cu poli pronunțați (Fig. 1.3, dar)și implicit polar - cu poli implicit exprimați (Fig. 1.3, b). Un rotor cu poli salienti este de obicei folosit la mașinile cu patru sau mai mulți poli. Înfășurarea de excitație se realizează în acest caz sub formă de bobine cilindrice de secțiune transversală dreptunghiulară, care sunt așezate pe miezurile stâlpilor și întărite cu piese polare. Rotorul, miezurile polilor și piesele polare sunt realizate din oțel. Mașinile cu doi și patru poli de mare putere, care funcționează la o turație a rotorului de 1500 și 3000 rpm, sunt de obicei realizate cu un rotor cu poli nesălient. Utilizarea unui rotor cu poli saliente în ele este imposibilă din cauza condițiilor de asigurare a rezistenței mecanice necesare a fixării polilor și a înfășurării de excitație. Înfășurarea de excitație într-o astfel de mașină este plasată în canelurile miezului rotorului, realizată din oțel forjat masiv și întărită cu pene nemagnetice. Părțile frontale ale înfășurării, care sunt afectate de forțe centrifuge semnificative, sunt fixate cu bandaje masive din oțel. Pentru a obține o distribuție a inducției magnetice apropiată de sinusoidală, înfășurarea de excitație este plasată în șanțuri care ocupă 2/3 din fiecare diviziune polară.

Orez. 1.4 - Dispozitivul mașinii cu poli saliente:

1 - carcasă, 2 - miezul statorului, 3 - înfășurarea statorului, 4 - rotor,

5 - ventilator, 6 - cabluri de înfășurare a statorului, 7 - inele colectoare,

8 - perii, 9 - excitator

Pe fig. 1-4 prezintă dispozitivul unei mașini sincrone cu poli saliente. Miezul statorului este asamblat din foi izolate de oțel electric și are o înfășurare a armăturii trifazate pe el. Înfășurarea de excitație este situată pe rotor.

Piesele polarului din mașinile cu stalpi proeminenti sunt de obicei profilate astfel încât spațiul de aer dintre piesa polară și stator să fie minim sub mijlocul stâlpului și maxim la marginile acestuia, datorită căruia curba de distribuție a inducției în spațiul de aer se apropie de o sinusoidă.

La motoarele sincrone cu un rotor cu poli proeminent, tijele sunt plasate în piesele polare începând să înfășoare(Fig. 1-5), realizat dintr-un material cu rezistivitate crescută (alama etc.). Aceeași înfășurare (de tip „cușcă de veveriță”), constând din tije de cupru, se folosește și la generatoarele sincrone; ei o cheama sedativ sau înfăşurare amortizor,întrucât asigură o amortizare rapidă a oscilațiilor rotorului care apar în timpul funcționării tranzitorii a unei mașini sincrone. Dacă mașina sincronă este realizată cu poli masivi, atunci în acești poli apar curenți turbionari în timpul pornirii și condițiilor tranzitorii, a căror acțiune este echivalentă cu acțiunea curentului în înfășurările scurtcircuitate. Atenuarea oscilațiilor rotorului în timpul proceselor tranzitorii este asigurată în acest caz de curenții turbionari care se închid în rotorul masiv.

Excitarea unei mașini sincrone

Excitarea unei mașini sincrone.În funcție de metoda de alimentare a înfășurării de excitație, se disting sisteme de excitație independentă și autoexcitare. Cu excitație independentă, un generator de curent continuu (excitator) montat pe arborele rotorului unei mașini sincrone servește ca sursă pentru alimentarea înfășurării de excitație (Fig. 1.6, dar), sau un generator auxiliar separat acţionat de un motor sincron sau asincron.

Cu autoexcitare, înfășurarea de excitație este alimentată de la înfășurarea armăturii printr-un redresor controlat sau necontrolat - semiconductor sau ionic (Fig. 1.6, b). Puterea necesară pentru excitare este mică și se ridică la 0,3-3% din puterea unei mașini sincrone.

În generatoarele puternice, uneori, în plus față de excitator, se folosește un sub-excitator - un mic generator de curent continuu care servește la excitarea excitatorului principal. În acest caz, un generator sincron împreună cu un redresor cu semiconductor poate fi folosit ca excitator principal. În prezent, alimentarea înfășurării de excitație printr-un redresor semiconductor asamblat pe diode sau pe tiristoare este din ce în ce mai utilizată atât la motoare și generatoare de putere mică și medie, cât și la turbo și hidrogeneratoare puternice (sistem de excitație cu tiristoare). Controlul curentului de excitație eu c se realizează automat prin regulatoare speciale de excitație, deși la mașinile de putere mică, reglarea este utilizată și manual de un reostat inclus în circuitul de înfășurare de excitație.

Recent, în generatoarele sincrone puternice, așa-numitul sistem de excitație fără perii a început să fie utilizat (Fig. 8-6, în). Cu acest sistem, ca excitator se folosește un generator sincron, în care înfășurarea armăturii este situată pe rotor, iar redresorul este montat direct pe arbore.

Orez. 1.5 - Amplasarea înfășurării de pornire în motoarele sincrone:

1 - poli de rotor, 2 - inele de scurtcircuit, 3 - tije de cușcă de veveriță,

4 - piese de stâlp

Înfășurarea de câmp a excitatorului este alimentată de subexcitator printr-un regulator de tensiune. Cu această metodă de excitare, nu există contacte glisante în circuitul de alimentare al înfășurării de excitație a generatorului, ceea ce crește semnificativ fiabilitatea sistemului de excitație. Dacă este necesar să forțați excitarea generatorului, creșteți tensiunea excitatorului și creșteți tensiunea de ieșire a redresorului.

Caracteristicile sistemului de excitație sunt determinate de o combinație a proprietăților sursei de alimentare cu înfășurare de câmp și a dispozitivelor de control automat. Sistemele de excitare trebuie să asigure:

1) alimentare fiabilă a înfășurării rotorului a unei mașini sincrone în toate modurile, inclusiv în caz de accidente;

2) reglarea stabilă a curentului de excitație atunci când sarcina se modifică în limitele nominale;

3) performanță suficientă;

4) forțarea excitației.

Sistemele de excitare sunt clasificate în funcție de sursa de putere-înfășurare de excitare în dependente (autoexcitate) și independente. W dependent - alimentat de înfășurarea principală sau suplimentară a armăturii generatorului excitat. Independent alimentat de alte surse (de la magistralele auxiliare ale centralei, de la un excitator sau un generator auxiliar).

Printre sistemele de excitație independente, există:

a) sisteme de excitație directă,în care rotorul excitator sau generator auxiliar se află pe același arbore cu rotorul
mașină sincronă sau interfațată cu aceasta printr-un reductor de viteză;

b) sisteme de excitație indirectă,în care rotorul excitatorului sau al generatorului auxiliar este antrenat de un motor sincron sau asincron instalat special în acest scop.

Până în anii 1960, direct sisteme de excitație electrică,în care înfășurarea de excitație a mașinii sincrone este alimentată de un generator de curent continuu colector - excitatorul (Fig. 24.26, a).

În conformitate cu GOST 533-76, GOST 5616-81 și GOST 609-75, generatoarele turbo și hidro și compensatoarele sincrone pot avea doar cel mai fiabil sistem de excitare directă sau sistem de autoexcitare. Dar sistemele de excitare a mașinilor electrice, în funcție de condițiile de comutare, nu pot fi utilizate în turbogeneratoarele cu o capacitate de 200 MW și mai mare, la care puterea de excitare depășește 800-1000 kW.

V. devine acum din ce în ce mai frecventă sisteme de excitare a supapelor. Sunt utilizate pentru motoare sincrone și generatoare de putere mici, precum și pentru turbogeneratoare mari, hidrogeneratoare și compensatoare sincrone, inclusiv pentru instalațiile de limitare a puterii.

Există trei tipuri principale de sisteme de excitare a supapelor.

1. Sistem independent de excitare a supapelor(Fig. 24.26, b)în care înfășurarea de excitație este alimentată de un generator sincron auxiliar, al cărui rotor este montat pe arborele generatorului principal. În circuitele redresoare, în acest caz, se folosesc supape semiconductoare (diode din siliciu sau tiristoare), asamblate după un circuit de punte trifazat. La reglarea excitației generatorului, se folosesc atât capacitățile de control ale redresoarelor, cât și posibilitatea de a schimba tensiunea generatorului auxiliar.

2. Sistem de excitare fără perii, care diferă de un sistem independent de supape (Fig. 24.26, b) prin faptul că are un generator sincron auxiliar inversat, în care înfășurarea curentului alternativ 3 plasat pe rotor. Redresorul 5, alimentat de această înfășurare, este situat pe arborele principal al generatorului. Avantajul acestui sistem este absența contactelor glisante, care în turbogeneratoarele puternice trebuie proiectate pentru mii de amperi.

3 . Sistem de autoexcitare(Fig. 24.26, în),în care înfășurarea de câmp este alimentată de la înfășurarea principală sau suplimentară a armăturii. Rectificarea curentului alternativ se realizează cu tiristoare. Extragerea energiei se realizează cu ajutorul transformatoarelor 9 Și 7, conectate respectiv în paralel şi în serie cu înfăşurarea statorului. Transformator 7 permite excitarea forțată în cazul scurtcircuitelor apropiate, când tensiunea de pe înfășurarea armăturii este redusă semnificativ. Sistemul de autoexcitare are o fiabilitate mai mare și un cost mai mic în comparație cu alte sisteme datorită absenței unui excitator sau a unui generator auxiliar în el.

Parametrii importanți ai sistemelor de excitație sunt rata nominală de creștere a tensiunii de excitare, tensiunea nominală de excitație, raportul de forțare a excitației.

Tensiunea nominală de excitație- tensiunea la bornele înfășurării de excitație atunci când este alimentată cu curentul nominal de excitație și rezistența înfășurării, redusă la temperatura de funcționare calculată.

Raportul de forțare a excitației- raportul dintre cea mai mare valoare constantă a tensiunii de excitație și tensiunea nominală de excitație.

În circuitul de excitare este prevăzut un dispozitiv special, cu ajutorul căruia este posibilă reducerea rapidă a curentului de excitație la zero în caz de urgență ( stinge câmpul magnetic). De exemplu, în cazul scurtcircuitelor interne în înfășurarea statorului, câmpul este stins folosind o mașină de stingere a câmpului, care închide înfășurarea de excitație la un rezistor special de stingere.

Pentru a menține mașina sincronă în sincronism cu o scădere a tensiunii de rețea în timpul scurtcircuitelor de la distanță, ei recurg la forțarea curentului său de excitație. Forțarea este efectuată automat prin releul de protecție a mașinii. Eficiența forțării este caracterizată de multiplicitatea forței de excitație.

Dmitri Levkin

Construcția unui motor electric sincron cu înfășurare de excitație

Un motor electric sincron cu o înfășurare de excitație, ca orice alt motor rotativ, este format dintr-un rotor și un stator. Statorul este partea fixă, rotorul este partea rotativă. Statorul are de obicei o înfășurare standard trifazată, în timp ce rotorul este realizat cu o înfășurare de excitație. Înfășurarea de excitație este conectată la inele colectoare cărora le este furnizată energie prin perii.

Motor sincron cu înfășurare de excitație (periile nu sunt prezentate)

Principiul de funcționare

Viteza constantă de rotație a unui motor sincron se realizează datorită interacțiunii dintre câmpul magnetic constant și cel rotativ. Rotorul unui motor sincron creează un câmp magnetic constant, iar statorul creează un câmp magnetic rotativ.

Funcționarea unui motor electric sincron se bazează pe interacțiunea câmpului magnetic rotativ al statorului și a câmpului magnetic constant al rotorului.

Stator: câmp magnetic rotativ

O tensiune alternativă trifazată este aplicată înfășurărilor bobinelor statorului. Ca urmare, se creează un câmp magnetic rotativ, care se rotește cu o viteză proporțională cu frecvența tensiunii de alimentare. Puteți citi mai multe despre cum se formează o tensiune de alimentare trifazată în articolul „”.

Interacțiunea dintre câmpurile magnetice rotative (la stator) și constante (la rotor).

Rotor: câmp magnetic permanent

Înfășurarea rotorului este excitată de o sursă de curent continuu prin inele colectoare. Câmpul magnetic creat în jurul rotorului excitat de curent continuu este prezentat mai jos. Este evident că rotorul se comportă ca un magnet permanent, deoarece are același câmp magnetic (alternativ, se poate imagina că rotorul este format din magneți permanenți). Luați în considerare interacțiunea dintre un rotor și un câmp magnetic rotativ. Să presupunem că dați rotorului rotația inițială în aceeași direcție cu câmpul magnetic rotativ. Polii opuși ai câmpului magnetic rotativ și rotorul vor fi atrași unul de celălalt și se vor interconecta cu ajutorul forțelor magnetice. Aceasta înseamnă că rotorul se va roti cu aceeași viteză ca și câmpul magnetic rotativ, adică rotorul se va roti cu viteză sincronă.

Câmpurile magnetice ale rotorului și statorului sunt cuplate între ele

Viteza sincronă

Viteza cu care se rotește câmpul magnetic poate fi calculată din următoarea ecuație:

• unde N s este frecvența de rotație a câmpului magnetic, rpm,
• f este frecvența curentului statorului, Hz,
• p este numărul de perechi de poli.

Aceasta înseamnă că viteza unui motor sincron poate fi controlată foarte precis prin schimbarea frecvenței curentului de alimentare. Prin urmare, aceste motoare sunt potrivite pentru aplicații de înaltă precizie.

Pornirea directă a unui motor sincron de la rețea

De ce nu pornesc motoarele sincrone de la rețea?

Dacă rotorul nu are o rotație inițială, situația este diferită de cea descrisă mai sus. Polul nord al câmpului magnetic al rotorului va fi atras de polul sud al câmpului magnetic rotativ și va începe să se miște în aceeași direcție. Dar, deoarece rotorul are un anumit moment de inerție, viteza sa de pornire va fi foarte mică. În acest timp, polul sud al câmpului magnetic rotativ va fi înlocuit cu polul nord. Astfel, vor apărea forțe de respingere. Ca rezultat, rotorul va începe să se rotească în direcția opusă. Astfel, rotorul nu va putea porni.

Înfășurarea amortizorului - pornirea directă a unui motor sincron de la rețea

Pentru a realiza pornirea automată a unui motor electric sincron fără sistem de control, între vârfurile rotorului este plasată o „cușcă de veveriță”, care se mai numește și înfășurare amortizor. La pornirea motorului electric, bobinele rotorului nu sunt excitate. Sub acțiunea unui câmp magnetic rotativ, în spirele „cuștii veveriței” este indus un curent și rotorul începe să se rotească în același mod în care pornesc.

Când rotorul atinge viteza maximă, înfășurarea câmpului rotorului este alimentată. Ca rezultat, așa cum sa menționat mai devreme, polii rotorului se blochează cu polii câmpului magnetic rotativ, iar rotorul începe să se rotească cu o viteză sincronă. Când rotorul se rotește cu viteză sincronă, mișcarea relativă dintre cușca de veveriță și câmpul magnetic rotativ este zero. Aceasta înseamnă că nu există curent în spirele scurtcircuitate și, prin urmare, „cușca de veveriță” nu afectează funcționarea sincronă a motorului electric.

Ieșirea din sincronizare

Motoarele sincrone au o viteză constantă independent de sarcină (cu condiția ca sarcina să nu depășească maximul admis). Dacă momentul de sarcină este mai mare decât momentul creat de motorul electric însuși, atunci acesta va ieși din sincronism și se va opri. Tensiunea de alimentare scăzută și tensiunea de excitare scăzută pot cauza, de asemenea, desincronizarea motorului.

Compensator sincron

Motoarele sincrone pot fi, de asemenea, utilizate pentru a îmbunătăți factorul de putere a sistemului. Când singurul scop al utilizării motoarelor sincrone este de a îmbunătăți factorul de putere, acestea sunt numite compensatoare sincrone. În acest caz, arborele motorului nu este conectat la o sarcină mecanică și se rotește liber.

Motoarele sincrone pentru uz industrial primesc excitație electromagnetică de la o sursă de curent continuu independentă. Ca astfel de surse sunt utilizate următoarele surse: generatoare de curent continuu (excitatoare), care pot fi amplasate pe același arbore cu un motor sincron (Fig. 7.6.6) sau antrenate de un motor separat (Fig. 7.6, i); redresoare controlate cu tiristoare care pot fi alimentate de la o rețea industrială (Fig. 7.6, în), sau de la un alternator special situat pe acelasi arbore cu motor sincron. În acest din urmă caz ​​(Fig. 7.6, d), redresoarele cu semiconductor sunt amplasate pe rotorul unei mașini sincrone (un sistem cu redresoare rotative), prin urmare, perii și inele nu sunt necesare pentru a furniza curent înfășurării de excitație, adică. mașina sincronă devine fără contact.

În timpul accelerației, când motorul funcționează în modul asincron, excitatorul poate fi conectat la înfășurarea rotorului cu excitatorul dezactivat. (schemă cu un excitator conectat orb),și poate fi deconectat de la bobina de excitație de către contactorul KM ​​(vezi diagramele din Fig. 7.1 și 7.6). În acest din urmă caz, înfășurarea de excitație este scurtcircuitată sau scurtcircuitată. Este imposibil să lăsați capetele înfășurării de excitație deschise în timpul accelerării, deoarece în înfășurare este indusă o EMF de alunecare semnificativă la alunecări mari.

Când se utilizează un convertor cu tiristoare sau redresoare rotative ca excitator, înfășurarea câmpului este scurtcircuitată prin tiristoarele de șunt în timpul pornirii.

Orez.dar- de la un motor-generator separat; 6 - de la un generator situat pe arborele unui motor sincron; în- de la excitator tiristor; d- de la generatorul încorporat

Luați în considerare circuitul din Fig. 7.6, c. La pornirea motorului în modul asincron, tensiunea convertorului tiristor UD este egal cu zero. În înfășurarea de excitație este indusă o fem de alunecare variabilă, sub acțiunea căreia prin diodele zener VD tiristoarele auxiliare deschise VS, iar înfăşurarea de excitaţie se închide pe rezistenţa de descărcare R. Când motorul atinge viteza subsincronă, alunecarea fem devine scăzută, diodele zener se opresc, iar tiristoarele VS opriți rezistența de descărcare, după care este furnizat un curent continuu înfășurării de excitație de la convertor UD.

În ultimii ani, excitatoarele încorporate în proiectarea unei mașini sincrone au devenit larg răspândite (vezi Fig. 7.6, d). Excitatorul este format dintr-un generator sincron G, al cărui rotor este situat pe arborele motorului sincron D, un redresor necontrolat, tiristoare auxiliare VSși rezistențele de descărcare R2Și R3, plasat de asemenea pe arborele unui motor sincron. Curentul de excitație este controlat prin modificarea curentului de excitație al generatorului G. La atingerea vitezei subsincrone, circuitele care șuntează înfășurarea de excitație se deschid și înfășurării este furnizat un curent continuu, după care motorul este tras în sincronism, acesta viteza ajunge la sincron, iar apoi funcționează în modul sincron.

Reglarea curentului de excitație a motorului în timpul funcționării în modul sincron este efectuată, de regulă, de excitația ACS. Îndeplinește două funcții principale. Primul este de a asigura o funcționare stabilă în modul sincron. Când sarcina crește sau când tensiunea de alimentare scade, excitația ACS forțează (crește) curentul de excitație, crescând astfel cuplul maxim al motorului în modul sincron (vezi Fig. 7.4). Al doilea este implementarea controlului automat al puterii reactive care circulă în circuitul stator al motorului.

Schema bloc a curentului de excitație este de obicei construită în dublu circuit (Fig. 7.7). Circuitul de curent de excitație intern servește la stabilizarea curentului de excitație setat. Regulatorul de curent de excitație p () este luat proporțional sau proporțional-integral. Asigurarea menținerii constante a f specificată se realizează prin generarea unui semnal de setare a curentului de excitație cu feedback pozitiv bazat pe valoarea f reală a circuitelor statorului:

Dacă curentul de excitaţie corespunzător U B insuficient pentru a obține un factor de putere dat la o sarcină dată, atunci feedback-ul de combinare crește curentul de excitație. Creșterea coeficientului crește precizia menținerii f-ului dat, dar provoacă fluctuații ale curentului statorului atunci când se aplică sarcina. Pentru a reduce fluctuația curentului statorului, circuitul oferă feedback flexibil asupra valorii efective a curentului statorului. Feedback-ul flexibil este format ca o legătură de diferențiere cu un filtru.

Cel mai comun sistem de excitare a generatorului este cu un generator de curent continuu situat pe aceeași axă cu un generator sincron (Fig. 8.8).

Generatorul de curent continuu funcționează de obicei în modul de autoexcitare cu înfășurarea de excitație conectată în paralel cu înfășurarea armăturii. Tensiune de la bornele generatorului DC prin inele colectoare K 1 Și K 2 se aplică înfăşurării de excitaţie a generatorului.

Pentru a excita generatoarele de mare putere, sunt montate un excitator de curent alternativ trifazat și un redresor trifazat (Fig. 8.9).

În acest caz, înfășurarea excitatorului trifazat este situată pe partea rotativă a generatorului excitat. Pe aceeași parte este montat un redresor trifazat. Este suficient doar să alimentați ancora generatorului principal. Armătura excitatorului poate fi alimentată de o sursă externă de CC sau de un excitator suplimentar de CC montat pe aceeași axă.

Pentru a excita un generator trifazat, se poate folosi principiul autoexcitarii (Fig. 8.10). Condițiile de autoexcitare a generatorului sunt aceleași ca și pentru generatoarele de curent continuu.

Curentul de excitație directă este obținut de la transformatorul de excitație, deoarece în majoritatea cazurilor tensiunea de excitație este mai mică decât tensiunea de rețea și redresor. Un rezistor de excitație este utilizat pentru a controla curentul de excitație. Pentru a menține o tensiune constantă a generatorului, excitația poate fi utilizată în instalațiile electronice pentru controlul automat al curentului de excitație.

Concluzie

Scopul principal al redactării manualului a fost acela de a prezenta materialul teoriei și practicii de operare a dispozitivelor electromecanice într-un limbaj simplu accesibil fără a pierde conținutul informațional al conținutului. Studiul fundamentelor fizice ale funcționării mașinilor electrice este o bază solidă pentru înțelegerea principiilor de construcție a altor dispozitive electromecanice care sunt utilizate în întreprinderi de diferite profiluri.

Dezvoltarea rapidă a noilor tehnologii ridică o serie de probleme științifice și tehnologice complexe pentru producție. Energia joacă un rol cheie în rezolvarea acestor probleme. În condițiile revoluției științifice și tehnologice, ritmul de dezvoltare a complexului de construcții de mașini și, în special, a ingineriei electrice, determină în mare măsură progresul tehnic în domeniul energiei, industriei combustibililor, transporturilor și comunicațiilor, metalurgiei, mașinilor. fabricarea de scule și instrumente, construcții, complexul agroindustrial etc.

Acest tutorial conturează bazele teoriei, caracteristicile de proiectare și modurile de funcționare ale principalelor tipuri de mașini electrice utilizate în industrie. În același timp, se remarcă tendințe moderne în dezvoltarea acestor mașini, care vizează creșterea fiabilității, performanței energetice și îmbunătățirea performanței acestora.

În general, în prezent, se observă următoarele tendințe în dezvoltarea ingineriei electrice casnice:

Îmbunătățirea proiectării sistemelor magnetice, înfășurărilor și sistemelor de răcire pentru a reduce greutatea, dimensiunile de gabarit ale mașinilor, pierderile de energie din acestea; creșterea puterii unitare a mașinilor, a vitezei de rotație și a tensiunii nominale, creșterea fiabilității prin îmbunătățirea calității izolației înfășurării, eliminarea, dacă este posibil, a contactelor cu perii și îmbunătățirea comutației la mașinile colectoare; crearea de noi circuite de mașini electrice care combină un sistem electromagnetic cu elemente de tehnologie semiconductoare (diode, tiristoare, tranzistoare) pentru a crește fiabilitatea, a îmbunătăți performanța și a extinde gama de reglare a parametrilor de ieșire (curent, tensiune, viteză etc.), crearea de motoare electrice liniare și motoare cu mișcare alternativă;

Dezvoltarea unor proiecte mai tehnologice de mașini de putere mică și medie și micromașini adaptate pentru producția de serie și în serie; perfecţionarea metodelor de calcul a maşinilor electrice bazate pe utilizarea calculatoarelor, modelare fizică şi matematică; utilizarea pe scară largă a standardizării pentru parametrii principali ai mașinilor, elementele lor de proiectare, dimensiunile de instalare, metodele de răcire și protecția împotriva influențelor mediului.

În rezolvarea sarcinilor stabilite, rolul principal revine angajaților institutelor de cercetare și proiectare din ramură. Oamenii de știință și profesorii instituțiilor de învățământ superior oferă, de asemenea, asistență semnificativă lucrătorilor din industria electrică.

Mașinile electrice utilizate în schemele de automatizare și telemecanică sunt foarte diverse ca proiectare, principiu de funcționare și în funcțiile pe care le îndeplinesc în diverse, uneori foarte diferite scheme automate de control, reglare și control.

Este practic imposibil să dai o descriere a tuturor mașinilor electrice folosite într-o singură carte, limitată ca volum de programele de studii ale universităților. De aceea, autorii acestui manual nu și-au propus o astfel de sarcină, limitându-se doar la descrierea dispozitivului, a principiului de funcționare, a fundamentelor teoriei și a principalelor caracteristici ale mașinilor electrice care au primit cea mai răspândită utilizare.

Dacă doriți să cunoașteți mai profund mașinile electrice prezentate în acest tutorial, pe scurt, cititorul se poate referi la literatura de specialitate.

Bibliografie

1.Alekseev,A. E. Proiectare masini electrice / A. E. Alekseev. - M., 1958.

2.armean,E.V. Micromasini electrice / E. V. Armensky,G. B. Falk. - M., 1984.

3.Bertinov,A.I. Mașini electrice pentru automatizarea aviației / A. I. Bertinov. - M., 1961.

4.Bruskin,D. E. Mașini electrice și micromașini /
D. E. Bruskin,A. E. Zarokhovici,V. S. Hvostov. - M., 1981.

5.Stand,DA. Mașini electrice fără contact / D. A. Dar. - M., 1985.

6.Vinogradov,N.V. Proiectare masini electrice / N. V. Vinogradov,F. A. Goryainov,P. S. Sergheev. - M., 1969.

7.Important,A.I. Mașini electrice / A. I. Important. - L.: Energie, 1969.

8.Vinokurov,V.A. Mașini electrice de transport feroviar / V. A. Vinokurov,D. A. Popov. - M., 1986.

9. woldek, A.I. Mașini electrice / A. I. Voldek. - L.: Energie, 1966.

10.Goldberg,O.D. Proiectare masini electrice /
O. D. Goldberg,Da. S. Gurin,I. S. Sviridenko. - M., 1982.

11.Yermolin,N.P. Mașini electrice de putere redusă / N. P. Ermolin.- M., 1975.

12.Ivanov-Smolensky,A.V. Mașini electrice / A. V. Ivanov-Smolensky. - M., 1980.

13.Katzman,MM. Mașini electrice / M. M. Katsman. - M., 1983.

14.Katzman,MM. Dispozitive automate masini electrice / M. M. Katsman,F. M. Yuferov. - M., 1979.

15.Kopylov,I.P. Mașini electrice / I. P. Kopylov. - M., 1986.

16.Kopylov,I.P. Conversie electromecanica a energiei / I. P. Kopylov. - M., 1973.

17.Kostenko,M.P. Mașini electrice. Partea 1 / M. P. Kostenko,L. M. Piotrovsky. - L., 1973.

18.Kostenko,M.P. Mașini electrice. Partea 1. - Ed. al 2-lea /
M. P. Kostenko,L. M. Piotrovski.- L.: Energie, 1964.

19.Kostenko,M.P. Mașini electrice. Partea 2. - Ed. al 2-lea /
M. P. Kostenko,L. M. Piotrovski. - L.: Energie, 1965.

20. Petrov,G. N. Mașini electrice / G. N. PETROV - M., Gosenergoizdat, 1956. - Partea I.

21.Petrov,G. N. Mașini electrice / G. N. Petrov. - M., 1963. - Partea a II-a; 1968. - Partea a III-a.

22. Maşini electrice speciale / ed. A. I. Bertinova.- 1982.

23.Hruşciov,V.V. Mașini electrice pentru sisteme de automatizare / V. V. Hrușciov. - L., 1985.

Prefaţă. 3

Introducere. 4

Capitolul 1. Legile fizice de bază ale funcționării
mașini electrice. nouă

Capitolul 2. Întrebări generale ale mașinilor de curent continuu. 13

2.1. Principiul de funcționare al mașinilor DC. 13

2.2. Proiectarea mașinilor DC. 17

2.3. Înfășurări de armatură ale mașinilor DC. optsprezece

2.4. Conexiuni echipotențiale ale înfășurărilor de armătură. 31

2.5. Metode de creare a unui câmp magnetic sau metode de excitare
Mașini de curent continuu. 34

2.6. EMF al înfășurării armăturii mașinilor cu curent continuu. 36

2.7. Cuplul mecanic pe arborele unei mașini de curent continuu. 39

2.8. Câmpul magnetic al unei mașini de curent continuu în funcțiune
în modul inactiv. 41

2.9. Câmpul magnetic al unei mașini DC încărcate.
reacție de ancorare. 42

2.10. Comutarea înfășurării armăturii mașinilor de curent continuu. 45

Capitolul 3. Motoare de curent continuu. 49

3.1. Principiul de funcționare al motoarelor de curent continuu. 49

3.2. Ecuații de bază ale unui motor de curent continuu. 51

3.3. Pierderile și randamentul motoarelor
curent continuu. 51

3.4. Caracteristicile motoarelor de curent continuu. 54

3.5. Pornirea motoarelor de curent continuu. 65

3.6. Controlul vitezei motoarelor de curent continuu. 71

Capitolul 4. Generatoare de curent continuu. 80

4.1. Clasificarea generatoarelor de curent continuu după metoda de excitație. 80

4.2. Diagrama energetică a generatoarelor de curent continuu. 81

4.3. Principalele caracteristici ale generatoarelor de curent continuu. 86

4.4. Caracteristicile generatorului cu excitație independentă.. 86

4.5. Punctul de lucru al generatorului încărcat. 94

4.6. Caracteristicile generatorului cu excitație paralelă.. 95

4.7. Generatoare cu excitație în serie.. 100

4.8. Generatoare de curent continuu cu excitație mixtă.. 101

4.9. Utilizarea generatoarelor de curent continuu. 105

4.10. Funcționarea în paralel a generatoarelor. 106

Capitolul 5. Transformatoare .. 109

5.1. Principiul de funcționare a transformatoarelor. 110

5.2. Proiectarea transformatoarelor monofazate. 112

5.3. Pierderi de energie electrică în transformator și randamentul transformatorului. 114

5.4. Modul inactiv al transformatorului. 118

5.5. Funcționarea transformatorului în regim de sarcină. 121

5.6. Transformatorul redus și circuitul său echivalent. 124

5.7. Determinarea experimentală a parametrilor transformatorului. 129

5.8. Modificarea tensiunii de ieșire a transformatorului
când curentul de sarcină se modifică. Caracteristica externă
transformator. 132

5.9. Caracteristicile exterioare ale transformatoarelor. 135

5.10. Transformatoare trifazate. Principiul de funcționare a transformatoarelor trifazate 137

5.11. Scheme și grupuri pentru conectarea înfășurărilor trifazate
transformatoare. 141

5.12. Transformatoare speciale.. 145

5.13. Funcționarea în paralel a transformatoarelor. 150

Capitolul 6. Mașini asincrone .. 154

6.1. Câmpurile magnetice ale motoarelor asincrone. rotind
un câmp magnetic. 154

6.2. Câmpuri magnetice eliptice și pulsatorii. 160

6.3. Principiul de funcționare al unui motor asincron. 165

6.4. Construcția unui motor asincron. 168

6.5. Înfășurări ale mașinilor asincrone. 170

6.6. Forțele electromotoare ale înfășurărilor statorului și rotorului. 177

6.7. Fluxul magnetic al mașinilor asincrone. 178

6.8. Diagrama vectorială a unui motor cu inducție. 181

6.9. Circuitul electric echivalent al unui motor asincron. 184

6.10. Procesele energetice ale unei mașini asincrone.. 186

6.11. Diagrama energetică a unui motor cu inducție. 188

6.12. Ecuația generală a cuplului unei mașini asincrone.. 189

6.13. Ecuația caracteristicii mecanice a asincronului
motor. 191

6.14. Formula Kloss. 194

6.15. Circuit echivalent echivalent al unei mașini asincrone
cu circuit de magnetizare conectat la bornele rețelei.. 196

6.16. Diagrama circulară a unei mașini asincrone. Construirea unei diagrame.. 198

6.17. Analiza diagramei circulare.. 202

6.18. Pornirea motoarelor asincrone trifazate. 207

6.19. Pornirea motoarelor cu un rotor de fază .. 207

6.20. Pornirea unui motor cu colivie .. 210

6.21. Motoare cu înfășurare specială a rotorului și caracteristici de pornire îmbunătățite. 214

6.22. Modalități de control al vitezei unui motor asincron trifazat 216

6.23. Caracteristicile de performanță ale motoarelor asincrone. 222

6.24. Funcționarea unui motor asincron în diferite moduri. 226

6.25. Funcționarea unei mașini asincrone cu un rotor de fază în modul
regulator de tensiune trifazat. 227

6.26. Motoare asincrone monofazate. 228

6.27. Marcarea concluziilor unui motor asincron. 232

Capitolul 7. Generatoare sincrone .. 234

7.1. Principiul de funcționare a mașinilor sincrone. 234

7.2. Proiectarea mașinii sincrone.. 237

7.3. Modul inactiv al generatorului. 238

7.4. Reacția armăturii unei mașini sincrone.. 240

7.5. Diagrame vectoriale de tensiune ale unui generator sincron trifazat 245

7.6. Modificarea tensiunii la ieșirea unui generator sincron. 249

7.7. Principalele caracteristici ale unui generator sincron. 253

7.8. Includerea în rețea a generatoarelor trifazate sau paralele
funcționarea alternatoarelor. 257

7.9. Caracteristicile unghiulare ale generatoarelor sincrone. 261

7.10. Puterea de sincronizare și cuplul de sincronizare. 264

7.11. Influența curentului de excitație asupra modului de funcționare al sincronului
generator. 264

7.12. Pierderi de energie și eficiență
generator sincron. 266

Capitolul 8. Motoare sincrone. 269

8.1. Principiul de funcționare al motoarelor sincrone. 269

8.2. Diagrama vectorială a tensiunii unui motor sincron. 270

8.3. Puterea și cuplul mecanic al unui motor sincron. 271

8.4. V-caracteristicile de formă ale motoarelor sincrone. 272

8.5. Caracteristicile unui motor sincron. 274

8.6. Metode de pornire pentru motoare sincrone. 275

8.7. Compensatoare sincrone.. 277

8.8. Modalități de excitare a mașinilor sincrone. 277

Concluzie. 280

Referințe.. 282

Ediție educațională

Goriaciov Vladimir Iakovlevici

Jazz Nikolai Borisovici

Nikolaev Elena Vladimirovna

Electromecanică

Editor V. V. Chuvashova

Editor tehnic N. A. Vyalkova

Corector N. A. Sidelnikova

Dispunerea computerului N. V. Ivanova

Dat în producție 07.12.09. Format 60x841/16.

Conv. cuptor l. 16.74. Uch.-ed. l. 19.98.

Tiraj 100. Ordin nr 643. „C” 164.

_______________________________________________________

Editura PSU

440026, Penza, Roșu, 40.