« Билет №6

Билет №7.
1. Асинхронный двигатель с фазным ротором. Характеристики.
Принцип действия асинхронных двигателей основан на двух явлениях: образовании рабочего вращающегося магнитного поля токами в обмотке статора и воздействии этого поля на токи, индуцированные в короткозамкнутых витках ротора. В зависимости от способа образования вращ. магнитного поля различают трехфазные и двухфазные обмотки статора. Статор машины собирают из штампованных листов электротехнической стали. По внутренней кромке листов вырублены пазы, которые создают в статоре каналы для укладки проводников обмотки. Пакет листов статора запрессован в корпус – оболочку, который имеет соединительные элементы для крепления к неподвижному жесткому основанию. Обмотку статора выполняют в виде одно- и многовитковых катушек, имеющих, как правило, одинаковые размеры. Каждая фаза статорной обмотки состоит из нескольких последовательно включенных катушек. Ротор асинхронной машины также набирают из штампованных листов электротехнической стали, которые запрессовывают на вал. Роторы изготавливают двух типов: 1)с трехфазной обмоткой, соединенной звездой, выводы которой подключены к контактным кольцам; 2)с короткозамкнутой обмоткой, получившей название «беличье колесо». У двигателя с контактными кольцами к обмотке ротора присоединяют посредством щеток трехфазный реостат с целью улучшения пусковых характеристик машины. После окончания пуска кольца замыкают накоротко. Трехфазную обмотку выполняют из изолированного провода, а кольца изолируют от вала двигателя. Механической характеристикой наз. зависимость скорости или частоты вращения n2 ротора от электромагнитного момента М. В установившемся режиме этот момент равен противодействующему моменту Мпр рабочего механизма. Механическую характеристику (М) можно построить по кривой М(s), используя соотношение:
Рисунок 1
Устойчивая работа двигателя возможна на участке (М<Мm), где проявляется свойство саморегулирования двигателя. Номинальный момент определяет допустимый момент на валу двигателя при длительной неизменной нагрузке. Тепловой режим двигателя нормального исполнения(нагрев обмотки, вентиляция и т. д.) рассчитывают для этой нагрузки. Отношение Мm/Мном, называемое перегрузочной способностью, обычно выбирают равным 2 – 2,5 с учетом возможности кратковременных ударных нагрузок при пониженном напряжении в сети. Рабочие характеристики показывают зависимость эксплуатационных параметров машины от мощности на валу двигателя Р2; к этим параметрам относят ток, активную мощность, КПД, скорость ротора и коэффициент мощности двигателя. Рабочие характеристики АД изображены на рис.
Рисунок 2
По осям координат отложены относит. значения тока статора I1, скорости ротора и мощности Р1, выраженные в долях от номинальных величин I1ном, скорости поля и номинальной мощности Р2ном. В реж. х.х. , когда М~(тильда)0, ток I1=I1х. Значение тока I1х зависит от магнитного сопротивления воздушного зазора между статором и ротором. Поэтому зазор делают небольшим – порядка десятых долей миллиметра. Тем не менее ток I1х=(0,2..0,5)I1ном в зависимости от мощности двигателя, что на порядок больше по сравнению с относительным значением тока I1х у трансформаторов. Ток I1х имеет активную составляющую, связанную с потерями в магнитопроводе и в обмотке статора. По мере роста нагрузки на валу увеличивается ток статора, в основном его активная составляющая. Коэффициент мощности
Рисунок 3
при х.х. определяется мощностью потерь в магнитопроводе:
Рисунок 4
Обычно cosf1х имеет значение 0,2..0,3, что указывает на недопустимость длительной работы двигателя без нагрузки. При номинальной нагрузке cosf1=0,7..0,8. КПД:
Рисунок 5
при отсутствии нагрузки равен 0. по мере увеличения мощности Р2 КПД повышается. При больших нагрузках рост КПД замедляется, затем КПД начинает уменьшаться, т.к. потери в обмотках пропорциональны квадрату токов, а зависимость токов от мощности Р2 близка к линейной.

2. Принцип действия и конструкция синхронных микродвигателей

Рисунок 6
Машины с постоянными магнитами позволяют умень-шить потери, а также устранить подвод тока через контактные кольца к обмот¬ке возбуждения. В настоящее время синхронные машины с постоянными магнитами широко используют как микродвигатели, генераторы небольшой мощности и тахогенера¬торы. В этих машинах вместо обмотки возбуждения при-меняют блок постоянных магнитов, изготовляемый из магнитотвердого материала. Постоянные магниты в таких машинах располагают в большинстве случаев на роторе. Статор имеет обычную конструкцию, в его пазах размещают одно-, двух- или трехфазную обмотку.
Двигатели. В синхронных микродвигателях на роторе кроме блока постоянных магнитов устанавливают собранный из листовой стали пакет, в пазах которого размещают пусковую короткозамкнутую обмотку типа «беличья клетка». Последняя по окончании процесса пуска служит демпфером, препятствующим качаниям ротора. Наибольшее применение получили микродвигатели двух конструктивных исполнений: с радиальным (рис а) и акси¬альным (рис 6) расположением блока постоянных магни¬тов и стального пакета ротора с короткозамкнутой обмот¬кой.
Рис. Устройство синхронного двигателя с постоянными магнитами:1-обмотка статора; 2-статор; 3-пусковая обмотка типа «беличья клетка»; 4-пакет ротора; 5-постоянные магниты.
Пуск синхронных микродвигателей с постоянными магнитами обычно производят непосредственным включением в сеть. Разгон двигателя осу¬ществляется за счет асинх¬ронного вращающего момента Мас, возникающего в резу¬льтате взаимодействия враща-ющегося магнитного поля с током в пусковой обмотке ротора. При питании дви¬гателя от однофазной сети в цепь одной из фаз включают конденсатор, необходимый для получения вращающегося магнитного поля. Характерная особенность рассматриваемого двигателя - при пуске кроме асинхронного вращающего момента Мас, возникает еще и тормозной момент МТ , образующийся из-за наличия на роторе постоянных магнитов. В процессе разгона двигателя поле постоянных магнитов пересекает обмотку статора и ин¬дуцирует в ней ЭДС Е1п , изменяющуюся с переменной частотой,пропорциональной частоте вращения ротора. Для ЭДС Е1п обмотка статора, присоединенная обычно к до¬статочно мощному источнику эл. тока, может считаться короткозамкнутой, вследствие чего в ней возникает переменный ток, который, взаимодействуя с магнитным потоком ротора, создает тормозящий момент Мт.

Билет №8 »