Общая характеристика устройства ЭМП

Всякий ЭМП состоит из двух совершенно необходимых частей:

1) магнитной, предназначенной для локализаций магнитного поля в заданном объеме;

2) электрической, выполняющей две функции: во-первых, созда-ние магнитного поля, во-вторых, восприятие действия созданного в ЭМП магнитного поля. Кроме того, к электрической части следует отнести и различные преобразователи частоты, непосредственно с ней связанные (коллектор, электронный коммутатор и т.д.).

Магнитная часть состоит из подвижного и неподвижного элементов и может быть реализована в основных ЭМП в 4 вариантах.

1 2

3 4

Варианты реализованы: 1 – в АМ (можно условно отнести к СМ с неявными полюсами); 2 – в МПТ; 3 – в СМ; 4 – коллекторные ЭМ переменного тока.

Конечно, имеется огромное количество специальных ЭМ, где используются конструкции элементов в различных сочетаниях.

Электрическая часть выполняется в виде обмоток, определенным образом расположенных на магнитной части. Обмотки, создающие магнитное поле, называют обмотками возбуждения и располагают чаще всего на полюсах (варианты: 2 – статор, 3 – ротор, 4 – статор). Явнополюсный магнитный элемент имеет сосредоточенные катушечные конструкции.

Обмотки, воспринимающие действие магнитного поля, называют чаще всего якорными или вторичными и располагают на неявнополюсном магнитном элементе в специальных пазах.

Эти распределенные в пространстве воздушного зазора обмотки, охватывающие полюсное деление и имеющие пространственный сдвиг осей на угол , способны создавать вращающееся магнитное поле. Варианты: 1 – ротор, 2 – ротор (якорь), 3 – статор. В варианте 1, реализованном в АМ, обмотка статора выполняет обе функции. В вариан-
те 4 обе обмотки сосредоточены и их функции трудно разделить, особенно если они электрически соединены. Вариант 2 дополняется коллектором или электронным коммутатором (для маломощных машин).

С электромагнитных позиций различают два элемента в ЭМП:

· индуктор – совокупность элемента магнитной части и обмотки, создающей магнитное поле (например, в варианте 2, 4 – статора с ОВ, в 3 – ротора с ОВ, в варианте 1 – статора с ОЯ, подключенной к электрической сети);

· якорь – совокупность элемента магнитной части и обмотки, воспринимающей магнитное поле (варианты 1, 2 – ротор, якорь, в 3 – статор, в 4 – якорь). В варианте 2 к якорю можно отнести и коллектор.

Общие принципы работы

Анализ ЭМП показывает, что функции преобразования энергии выполняются при периодическом пространственном изменении магнит-ного поля, т.е. , так как только в этом случае М_эм¹ 0, Р_эм¹ 0. Здесь g – угол поворота.

Магнитные поля (потокосцепления), индуктивности и взаимные индуктивности не могут быть монотонно возрастающими функциями токов и угла поворота подвижной части (ротора) и, следовательно, единственно возможным является случай их периодического изменения в зависимости от взаимного перемещения индуктора и якоря. При этом можно перемещать индуктор просто механически или создавать условия для перемещения (вращения) магнитного поля, созданного обмотками.

Создание вращающихся магнитных полей в ЭМ осуществляют многофазными обмотками, т.е. при т ³ 2. Для этого требуется также многофазная сеть – источник питания. Необходимо выполнить всего два условия.

1. Обмотка т-фазная подключается к т-фазному источнику питания.

2. Оси фаз обмотки располагают в ЭМ с пространственным сдви-гом на угол электрических градусов, равным временному сдвигу фаз источника.

Для трехфазной обмотки: т = 3, a= 120°, j_ф = 120°.

Принцип работы АД

1. Обмотка статора подключается, например, к трехфазной сети и создает вращающееся магнитное поле с частотой вращения , где f₁ – частота тока в обмотке.

2. Если обмотка ротора замкнута, то поле наводит в ней ЭДС
с частотой f₂. Следовательно, образуется ток и собственное магнитное поле ротора, которое будет вращаться относительно ротора с частотой , поскольку обмотка ротора многофазная. При n₂= 0, f₂= f₁
и .

3. При взаимодействии полей обмоток создается результирующее магнитное поле и электромагнитный момент, под действием которого ротор приходит в движение в сторону вращения поля статора. При этом поля взаимодействуют, если неподвижны относительно друг друга. Так как п₂¹ 0, то поле ротора всегда вращается относительно ротора с и суммарная скорость поля в пространстве равна .

4. Следовательно, частота тока в обмотке ротора зависит от скорости ротора и . Вводим понятие относительной скорости , получим или f₂= f₁s.

5. При достижении частоты вращения ротора, равной частоте вращения магнитного поля (синхронной частоте), ток в роторе будет равен нулю, электромагнитный момент не образуется, т.е. преобразо-вание становится невозможным, поэтому эта машина названа асин-хронной.

Принцип работы МПТ

1. Магнитное поле возбуждения неподвижно.

2. Если якорь вращать от механического источника со скоростью п₂ (режим генератора), то в обмотке якоря наводится ЭДС, частота которой определяется скоростью п₂, т.е. п₂р = f. Обмотка якоря создает вращающееся магнитное поле .

3. Поскольку поля якоря и возбуждения взаимодействуют только когда они неподвижны, то, следовательно, направление вращения поля якоря противоположно вращению самого якоря, т.е. .

4. Электромагнитный момент возникает от притяжения полюсов индуктора (статора) и якоря (ротора).

Двигатель Генератор

Принцип действия СМ

1. Создается индуктором поле возбуждения, неподвижное относительно индуктора.

2. Если индуктор вращать от механического источника, то в обмотке якоря (или вторичной) создается ЭДС с частотой f₁= n₂p, которая зависит от тока возбуждения.

3. Подключенная к многофазной сети обмотка якоря создает вращающееся магнитное поле с , т.е. – скорости ротора и магнитного поля равны, ЭМ – синхронная.

4. При неподвижном индукторе п₂= 0, обмотка статора подключается к сети, создает вращающееся магнитное поле с , поля вращаются относительно друг друга и поэтому не взаимодействуют, следовательно, М_эм= 0. Но если скорость индуктора искусственно достигнет скорости поля, то при взаимодействии полей возникнет электромагнитный момент, пропорциональный ЭДС возбуждения и току якоря. Момент обеспечивается притяжением полюсов якоря и индуктора.

Элементы общей теории ЭМП

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 Следующая ⇒