Сравнение асинхронных машин и трансформаторов

В асинхронном двигателе роль вторичной обмотки трансформатора играет роторная обмотка, а статорная является первичной обмоткой. Несмотря на то, что между обмотками статора и ротора асинхронной машины осуществляется постоянная трансформаторная связь, аналогия между асинхронным двигателем и трансформатором далеко не полная. Основные отличия состоят в следующем:

1) В трансформаторе обмотка каждой фазы расположена на отдельном стержне, а распределённые фазные обмотки асинхронного двигателя имеют пространственный сдвиг и заложены в пазах одного якорного сердечника. Вследствие этого в сердечнике асинхронной машины поток вращается, а в сердечнике трансформатора пульсирует.

2) В трансформаторе нагрузка присоединяется к вторичной обмотке, в двигателе вторичная обмотка замкнута накоротко и в результате взаимодействия её тока с вращающимся потоком (полем) машины создаётся электромагнитный момент, который уравновешивается моментом нагрузки на валу.

3) В трансформаторе первичная и вторичная обмотки неподвижны, у асинхронной машины обмотка ротора перемещается относительно обмотки статора, в результате чего величина и частота ЭДС ротора переменны, зависят от скольжения s.

4) В обмотках вращающегося асинхронного двигателя происходит преобразование частоты и числа фаз. В результате взаимодействия вращающихся неподвижных друг относительно друга полей статора и ротора происходит преобразование электрической энергии в механическую.

5) В магнитопроводе асинхронной машины имеется большой воздушный зазор, вследствие чего величина намагничивающего тока и параметры, характеризующие ветвь намагничивания у асинхронной машины и трансформатора, различны. Ток ХХ асинхронного двигателя достигает 30-35%, а у силового трансформатора – 3-7% от номинала.

Таким образом, мы видим, что асинхронный двигатель представляет собой своего рода трансформатор, вторичная обмотка которого находится в непрерывном вращательном движении.

 

15.Синхронные машины. Ротор синхронной машины.

Устройство синхронных машин. Синхронные машины вне зависимости от режима работы состоят из двух основных частей: неподвижного статора, выполняющего функции якоря и ротора, вращающегося внутри статора и служащего индуктором (рис. 4.1).

Статор синхронной машины (СМ) называется якорем. На статоре расположена трехфазная обмотка, равномерно распределенная по пазам (обмотка якоря). Число полюсов обмотки статора равно числу полюсов ротора [1].

Ротор СМ называется индуктором и имеет обмотку возбуждения (ОВ), питаемую постоянным током. Токоподвод осуществляется через два контактных кольца и щетки.

Статор трехфазной синхронной машины аналогичен статору трехфазного асинхронного двигателя. Он состоит из корпуса /, цилиндрического сердечника 2, набранного из отдельных пластин электротехнической стали, и трехфазной обмотки 3, уложенной в пазы сердечника.

Ротор синхронной машины представляет собой электромагнит постоянного тока, который создает магнитное поле, вращающееся вместе с ротором. Ротор имеет обмотку возбуждения 4, которая через специальные контактные кольца 5 питается постоянным током от выпрямителя или от небольшого генератора постоянного тока, называемого возбудителем.

В отечественной энергетике также используются синхронные машины с «бесщеточным» возбуждением. Обмотка ротора таких машин питается от выпрямителя, вращающегося вместе с ротором. Выпрямитель в свою очередь получает питание от возбудителя, имеющего вращающуюся вместе с ротором трехфазную обмотку, возбуждаемую неподвижными постоянными магнитами.

Роторы синхронных машин бывают двух типов: с явно выраженными и неявно выраженными полюсами.

Роторы с явно выраженными полюсами (рис. 4.1) применяются в сравнительно тихоходных машинах (80 – 1000 об/мин), например гидрогенераторах; они имеют значительноечисло полюсов. Конструктивно роторы этого типа состоят из вала, ступицы, полюсов, укрепляемых в шлицах ступицы, полюсных катушек возбуждения, размещенных на полюсах. Поверхность полюсного наконечника полюсов имеет такой профиль, что магнитная индукция в воздушном зазоре машины распределяется примерно по синусоидальному закону. Для быстроходных машин (турбогенераторы, синхронные двигатели, турбокомпрессоры и т. п.) явнополюсная конструкция ротора неприменима из-за сравнительно большого диаметра ротора и возникающих в связи с этим недопустимо больших центробежных сил.

Большей механической прочностью обладает ротор с неявно выраженными полюсами. Он состоит (рис. 4.3) из сердечника 1 и обмотки возбуждения 2. Сердечник изготовляется из стальной поковки цилиндрической формы. На его внешней поверхности фрезеруются пазы, в которые закладывается обмотка возбуждения.

Обмотка возбуждения распределяется в пазах сердечника так, чтобы создаваемое ею магнитное поле было распределено в пространстве по закону, близкому к синусоидальному.

 

Баланс мощностей

Баланс мощности

– система показателей, характеризующая соответствие суммы значений нагрузок потребителей энергосистемы (ОЭС) и необходимой резервной мощности величине располагаемой мощности энергосистемы.

Для любых замкнутых цепей сумма мощностей источников электрической энергии Р_И, равна сумме мощностей, расходуемых в приемниках энергии Р_П. Мощность источников указывает на то, какое количество работы они могут выполнить в электрической цепи каждую секунду. Максимально допустимая мощность приемников это то, что в нормальных условиях может выдержать пассивный элемент. Если превысить допустимую мощность резисторов, обычно указываемую на корпусе, то он может перегреться, его проводящий слой разрушится, почернеет окраска корпуса и деталь выйдет из строя.

Мощность, отдаваемая источниками ЭДС, равна. P_И = E I

где:
Е — ЭДС источника (В);

I — ток (А), протекающий через этот источник, причем если положительное направление тока совпадает с направлением ЭДС, в противном случае P_И = -EI.

Если в резисторе не происходит химических реакций, то мощность выделяется в форме тепла, согласно известному закону Джоуля. P_П = R I²

где:

I — постоянный ток (А), протекающий через резистор;

P_П — мощность потерь, измеряемая в ваттах (Вт);

R — сопротивление резистора (Ом).

Общее количество теплоты, выделяемое током в цепи, не всегда совпадает с соответствующим джоулевым теплом. Так на месте контакта двух различных проводников, помимо джоулева тепла, выделяется также, так называемое тепло Пельтье, зависящее от сторонних ЭДС, определяемых в свою очередь химической природой проводников, их температурой и т.д. При наличии в проводнике градиента температур в нем выделяется еще и теплота Томсона. В большинстве практических случаев при небольших токах теплотой Пельтье и Томсона можно пренебрегать.

Равенство выражений мощностей источников и мощностей приемников называется уравнением баланса мощностей.

План составления баланса мощностей

1.Если в цепи есть источники тока, то следует любым методом найти напряжения на зажимах источников тока U_k.

Цепи с источником тока

 

2.Вычислить мощность источников.

PИ = n   m   k = 1 Uk * Jk + k = 1 Ek * Ik

где:

N — количество источников тока в цепи;

M — количество источников ЭДС в цепи;

U_k — напряжение на источниках тока J_k;

m   k = 1 Ek * Ik	—	алгебраическая сумма, здесь положительны те из слагаемых, для которых направления ЭДС Еk и соответствующего тока Ik совпадают, в противном случаи слагаемое отрицательно;
n   k = 1 Uk * Jk	—	алгебраическая сумма, здесь положительны те из слагаемых, для которых направление напряжения на зажимах источника тока Uk и направление его тока Jk во внешней цепи совпадают, в противном случаи слагаемое отрицательно.

 

3.Вычислить мощность, расходуемую в приемниках.

PП = L   k = 1 I2k * Rk

где:

L — количество приемников в цепи;

L

k = 1  I²_k * R_k

   — арифметическая сумма, здесь должны быть учтены как внешние резисторы, так и внутренние сопротивления самих источников.

4.Получаем равенство.

 

РИ = РП

 

 

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться: