Графические обозначения синхронных машин

Стандартом установлены упрощенный и развернутый спо­собы обозначения синхронных машин (рис. 3.21). В упрощенных обо­значениях обмотки статора и ротора изображаются в виде окружности с указанием выводов.

Рис. 3.21 Рис. 3.22

Рис. 3.23 Рис. 3.24

В развернутых обозначениях обмотку статора изображают цепочкой полуокружностей, а обмотку ротора — окружностью (рис. 3.22). Явнополюсный ротор обозначают пунктирной окружностью. Знаками и Y указывают способ соединения статорной обмотки (рис. 3.21, 3.23).

На рис. 3.23 показано графическое обозначение трехфазной син­хронной машины с вращающимся выпрямителем. Обмотка статора этой машины соединена звездой с нейтральным проводом.

На рис. 3.24 приведено графическое обозначение синхронной ма­шины, которая возбуждается постоянными магнитами. Катушки обмотки статора этой машины соединены звездой.

Синхронные микромашины

Синхронные микромашины, как и обычные синхронные ма­шины, имеют ту особенность, что частота вращения n₁=n₂жестко свя­зана с частотой сети питания f₁. Поэтому синхронные двигатели ис­пользуются в основном в устройствах, где нужно поддерживать постоянную скорость вращения (в часовых и программных механиз­мах, радиоприборах, лентопротяжных механизмах приборов, кинообо­рудовании). Кроме того, синхронные генераторы дают возможность индуцировать ЭДС повышенной частоты и измерять скорость вращения вала.

Синхронные микромашины можно классифицировать таким образом:

· синхронные микродвигатели с постоянными магнитами;

· реактивные двигатели;

· индукторные машины;

· шаговые двигатели;

· синхронные тахогенераторы.

Синхронные микродвигатели с постоянными магнитами. В синхронных микродвигателях ротор имеет постоянные магниты и пусковую короткозамкнутую обмоткутипа «беличье коле­со». Пуск такого двигателя осуществляется простым включением в сеть. Во время пуска до входа двигателя в синхронизм машина работает в асинхронном режиме. Ротор создает два момента: асинхронный; тормозной. Обычный асинхронный момент (M_a) создается «беличьей клеткой» (рис. 3.25). Постоянные магниты на роторе создают тормозной момент. Этот момент отсутствует в обычных синхронных двигателях, так как во время пуска обмот­ка возбуждения отключается от источника постоянного тока.

Рис. 3.25 Рис. 3. 26

Постоянные магниты со­здают тем больший тормозной момент, чем большей является степень возбуждения этих магнитов (рис. 3.26). Момент, который разгоняет ротор, — результирующий: . На результирующей механической характеристике появляются провалы, которые ухудшают условия пуска (рис. 3.27).

Например, при моменте на валу М₁кривая 2 (когда высока степень возбуждения постоянных магнитов) не обеспечивает синхронного вращения вала. И только уменьшение возбуждения дает возможность войти в синхронизм.

Рис. 3.27

 

Двигатели с постоянными магнитами по сравнению с другими типами синхронных машин имеют более высокие КПД и коэффициент мощности, стабильность скорости вращения. Но они потреб­ляют большой пусковой ток, что имеет значение при работе от полупроводнико­вых преобразователей.

Реактивный синхронный микродвигатель. Синхронный двигатель с явнополюсным ротором без обмотки возбуждения и постоянных магнитов, у которого магнитный поток создается реактивным током, проходящим по обмотке статора. Вращающий момент в таком двигателе возникает из – за различия магнитных проводимостей по продольной и поперечной осям. При этом явновыраженные полюсы ротора стремятся ориентироваться относительно поля так, чтобы магнитное сопротивление для силовых линий поля было минимальным. Вследствие этого появляются тангенциальные силы, образующие вращающий момент, и ротор вращается в том же направлении и стой же частотой вращения n₁, что и поле статора. Обмотка статора в двигателях общего применения распределенная, трех- или двухфазная с конденсатором в одной из фаз; она создает вращающееся магнитное поле. Ротор современного двигателя собирают из стальных листов аналогично роторам асинхронных двигателей; листы имеют впадины, которые заливают алюминием. Основное достоинство таких двигателей – простота конструкции. Существенные недостатки – низкий коэффициент мощности (соs φ = 0, 5) и плохие пусковые свойства.

Гистерезисным синхронным микродвигателем называется машина, вращающий момент которой создается благодаря явлению маг­нитного запаздывания при перемагничивании ротора. Статор такого двигателя имеет обычную конструкцию с полюсами, создающими вра­щающееся магнитное поле.

Основным материалом ротора является магнитотвердый ферромаг­нетик. Этот материал имеет очень широкую петлю гистерезиса.

Под действием магнитного поля статора ротор намагничивается, но из-за явления гистерезиса ось намагничивания отстает от оси враща­ющегося магнитного поля. Благодаря углу рассогласования и возникает гистерезисный момент. Если момент сопротивления на валу будет боль­ше гистерезисного, то двигатель не будет работать в синхронном режи­ме. Чем шире петля гистерезиса, тем больше гистерезисный момент.

Преимущества гистерезисных микродвигателей - это простота кон­струкции и надежность в работе, высокий КПД (55...65%), малый пус­ковой ток. Но стоимость машины значительно повышается из-за доро­гих ферромагнетиков. Коэффициент мощности гистерезисных микродвигателей не превышает 0, 5.

Индукторные машины. В электрических машинах наблюдается явление зубчатых ко­лебаний, т. е. неустойчивость значений электрических величин (тока, напряжения, ЭДС) вследствие того, что ротор барабанного типа выпол­нен зубчатым. Это, конечно, нежелательное явление. Но в индуктор­ных машинахспециальная конструкция ротора дает возможность ге­нерировать ЭДС повышенной частоты.

Статор индукторного синхронного генератора имеет обмотку воз­буждения и обмотку якоря, в которой индуцируется переменная ЭДС. Ротор выполняется без обмотки с большим количеством зубцов. Он вра­щается внешней силой, и из-за наличия зубцов поток обмотки возбуж­дения превращается в пульсирующий. Этот поток пронизывает обмот­ку якоря и наводит ЭДС, частота которой полностью определяется скоростью вращения ротора и количеством зубцов

,

где f₁ — частота ЭДС генератора; z₂ — количество зубцов ротора; n₂ — скорость вращения ротора.

Индукторные генераторы имеют низкий КПД (до 0, 5) из-за больших дополнительных потерь в стали, связанных с высокой частотой перемагничивания.

Шаговые синхронные двигатели дают возможность преоб­разовывать импульсы электрической величины в пульсирующее дви­жение ротора.

Статор шагового двигателя имеет явные полюсы с обмотками управления. Ротор бывает нескольких типов. Достаточно распростра­нен ротор с постоянными магнитами.

На обмотки управления подают импульсы напряжения от коммута­тора. Обмотки создают поле, которое скачками изменяет свою ориента­цию по отношению к импульсам источника. Ротор ориентируется син­хронным моментом в соответствии с полем статора также скачками.

Шаговые синхронные микродвигатели распространены в цифровой вычислительной технике и приборах управления.

Информационные микромашины

Информационные электрические микромашины предназна­чены для преобразования угла поворота, угловой скорости или ускоре­ния в электрический сигнал. К информационным микромашинам можно отнести: поворотные трансформаторы; сельсины.

Поворотные трансформаторы относятся к электрическим машинам переменного тока. Поворотные трансформаторы изготовля­ются для частоты тока 400 Гц и выше.

Поворотный трансформатор — это такая машина, которая преобразует угол поворота вала в напряжение, пропорциональное этому углу либо его функции (косинусу или синусу).

Поворотные трансформаторы распространены в автоматических и вы­числительных устройствах, в системах автоматического регулирования для измерения рассогласования. Они также используются в устройствах для решения геометрических и тригонометрических задач, связанных с построением треугольников, преобразованием координат и т. п.

Конструкция поворотных трансформаторов позволяет использовать несколько схем их включения. В зависимости от схемы включения раз­личаются несколько режимов работы поворотных трансформаторов:

а) синусно-косинусные поворотные трансформаторы обеспечивают напряжение, на одной выходной обмотке пропорциональное синусу, а на другой — пропорциональное косинусу угла поворота;

б) линейный поворотный трансформатор обеспечивает выходное на­пряжение, пропорциональное углу поворота вала;

в) построитель—это поворотный трансформатор, на две вход­ные обмотки которого подаются сигналы, пропорциональные состав­ляющим вектора в прямоугольных координатах, а на выходе снимают­ся напряжение и угол, которые характеризуют его модуль и аргумент;

г) масштабные поворотные трансформаторы на выходе выдают напряжение, пропорциональное входному, а коэффициент пропорцио­нальности определяется углом поворота.

По конструкции скользящего контакта поворотные трансфор­маторы могут быть контактные и бесконтактные.

Контактные поворотные трансформаторы имеют контактные коль­ца на роторе, аналогичные кольцам асинхронного двигателя с фазным ротором. В бесконтактных поворотных трансформаторах напряжение с обмоток ротора снимается либо с помощью спиральных пружин, либо магнитной связью.

Поворотный трансформатор состоит из статора и ротора. Статор имеет сердечник из материала, обладающего малым магнит­ным сопротивлением (или шихтованный сердечник из электротехни­ческой стали либо из пермаллоя). Статор имеет две взаимноперпендикулярные обмотки.

Ротор также имеет ферромагнитный сердечник и две взаимноперпендикулярные обмотки (рис. 3.28).

Рис. 3.28 Рис. 3.29

В любом случае обмотка возбуждения статора В включается в сеть переменного тока и индуцирует в машине магнитный поток. Этот поток, в свою очередь, индуцирует ЭДС в обмотках ротора. Частота этой ЭДС равна частоте тока в сети, а действующее значение зави­сит от расположения ротора относительно статора.

Если использовать как рабочую обмотку S ротора (синусную), то ЭДС этой обмотки будет пропорцио­нальна синусу угла поворота вала. Такой поворотный трансформатор называется синусным.

Если за рабочую взять обмотку С ротора (косинусную), то ЭДС этой обмотки будет пропорциональна косинусу угла поворота вала. Это — косинусный поворотный трансформатор.

При использовании обоих обмоток ротора (в пределах коэффициен­та трансформации к = 0, 52...0, 56) можно получить линейную зависи­мость выходного напряжения от угла поворота вала. Такой поворот­ный трансформатор называется линейным.

В обмотках ротора поворотного трансформатора протекает ток, т. е. имеет место явление реакции ротора. Компенсация этой реак­ции называется симметрированием поворотного трансформатора. Сим­метрирование дает возможность значительно уменьшить погрешности трансформатора.

Симметрирование бывает: первичное (со стороны статора) и вторичное (со стороны ротора).

Первичное симметрирование состоит в том, что обмотка статора К (компенсационная) включается на сопротивление Z_К или накоротко. Нагрузка включается на одну обмотку ротора (синусную или косинусную).

При вторичном симметрировании (на­пример, линейного поворотного трансфор­матора) компенсационная обмотка и обмотка синуса соединяются последовательно и включаются на нагрузку Z₁. Напряжение на этом сопротивлении является выходным на­пряжением трансформатора. Сопротивление нагрузки косинусной обмотки Z₂ подбирает­ся из условия постоянного выходного сопро­тивления. Схема линейного поворотного трансформатора с вторичным симметриро­ванием приведена на рис. 3.29.

Трансформатор-построитель используют для определения гипотенузы прямоугольного треугольника по двум кате­там, для преобразования координат из пря­моугольной системы в полярную и др.

Масштабные поворотные трансформаторы применяют для согласования масштабов отдельных узлов схем.

Сельсины. Электрические микромашины синхронной связи называются сельсинами. Сельсины обеспечивают синхронный и синфазный поворот или враще­ние двух или нескольких осей, не связанных механически между со­бой. В простейшем случае синхронная связь осуществляется с помо­щью двух сельсинов, связанных между собой электрически.

Сельсин, механически соединенный с ведущей осью, называется датчиком. Второй сельсин соединяется с ведомой осью и называется приемником.

При повороте ротора сельсина-датчика на угол ротор сельсина-приемника должен повернуться на такой же угол т. е. система стре­мится ликвидировать рассогласование между положением роторов дат­чика и приемника, которое характеризуется углом рассогласования . В идеальном случае система обеспечивает .

Системы синхронной связи обеспечивают:

· синхронность поворота (передача угла);

· синхронность вращения (электрический вал).

Различают два режима работы сельсинов: индикаторный и трансформаторный. В индикаторном режиме сельсин-датчик задает угол поворота. У сельсина-приемника нет момента сопротивления на валу, он имеет обыч­но только индикаторную стрелку. Между сельсинами есть лишь электри­ческая связь. Стрелка отклоняется на угол, отвечающий углу .

В трансформаторном режиме на вал сельсина-приемника действу­ет момент сопротивления, т. е. ротор приемника поворачивает какой-то механизм. В этом случае сигнал рассогласования усиливается и подает­ся на исполнительный механизм.

Сельсины по количеству фаз бывают однофазные и трехфазные.

По конструкции контактов сельсины разделяются на две группы – контактные и бесконтактные.

Работа контактных сельсинов в системах синхронной связи принципиально не отличается от работы бесконтактных сельсинов.

Устройство сельсина напоминает конструкцию асинхронного дви­гателя с фазным ротором.

Сельсин имеет статор и ротор.

Две обмотки (возбуждения и синхронизации) могут располагаться как на статоре, так и на роторе. Обмотка возбуждения всегда включает­ся в сеть переменного тока и создает пульсирующий магнитный поток. Обмотку синхронизации всегда выполняют из трех катушек, соединенных звездой. Если обмотка возбуждения расположена на роторе, то сельсин имеет два контактных кольца. Если на роторе находится обмотка синхронизации, то у сельсина три контактных кольца.

Некоторые сельсины имеют короткозамкнутую демпферную обмот­ку или механические демпферы.

 

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. I. Общие обязанности машиниста перед приёмкой состава в депо.
2. IV. Обязанности машиниста при сдачи состава в депо.
3. IX. Обязанности Машиниста при смене на
4. V. Обязанности машиниста при нахождении состава в ПТО (ТО-1)
5. V. Регламент переговоров машиниста и помощника машиниста по поездной радиосвязи
6. VI. Обязанности машиниста при сдаче ЭПС в длительный
7. VI. Регламент переговоров ДСП станции с машинистами поездов (ТЧМ) при приеме, отправлении и пропуске поездов по железнодорожной станции
8. VI. Регламент переговоров ДСП станции, машинистов (ТЧМ) и составителя поездов при маневровой работе
9. XIV. Обязанности машинистов, занятых на маневровой
10. XXV. Охрана труда при выполнении работ на генераторах и синхронных компенсаторах
11. Библиографические ссылки: понятие, виды.
12. Большинство оборудования этого типа предназначено для однокрасочной печати, но существуют также машины для двухкрасочной печати, используемые в основном для выполнения небольших коммерческих заказов.