vsi_shpori_v_odnom_fayli

Конструкция и назначение основных элементов неявнополюсной и явнополюсной синхронной машины.
Конструкция и назначение явнополюсной синхронной машины:
Ротор- магнитопровод который состоит из сердечника полюса и полюсного наконечника, вокруг- обмотка возбуждения. Синхронные машины разделяют на явнополюс и не явнополюсн по конструкции ротора.Выводы обмотки возбуждения подключаются к 2-контактным кольцам (осуществляется питание).В нем есть пусковая обмотка(двигательн режим) и обмотка успокоения вращения (генерат).Полюсный наконечник для правильного распределения магнитного потока в воздушном зазоре, что повышает КПД синхронной машины.
13 EMBED Equation.DSMT4 1415-мин воздушный зазор
13 EMBED Equation.DSMT4 1415”- макс воздушный зазор
Явнополюсн синхр машины применяются в качестве гидрогенераторов n=150 об/мин Д=15 м l=3 м (тихоходная синхронная машина)
Синхронные двигатели большой мошности применяются на насосных станциях.
Синхронный компенсатор- синхр маш в режиме двигателя при ограниченной вых актив мощности. Назнач.- регулир. выраб. и потр. реакт. мощноти

Конструкция и назначение неявнополюсной синхронной машины:
Главное отличие от ЯМ заключается в конструкции ротора. Он не имеет явновыраженых полюсов. Основная особенность - воздушный зазор постоянный 13 EMBED Equation.DSMT4 1415=const.

Пазы занимают 60% поверхности ротора (в пазах закрепляют обмотку возбуждения). Для быстроходной машины большой мощности есть предел диаметра ротора Д<1.25 м, а длина Д<7 м (весит 150 т.)
Такой ротор применяют в турбогенераторах

n=3000 – 1500 об/мин – их применяют с целью механической устойчивости. Назначение синхронных машин они работают двигательном и генераторном режимах.

Статор:
корпус
сердечник (пазы)
обмотка
Принцип действия синхронного генератора.
На обмотку возбуждения через щетки и кольца подают напряжение U=const








































Принцип действия синхронного двигателя.



















4. Идеальная модель синхронного генератора
Допущение: линейные взаимосвязи, все приближенные величины изменяются по гармоническому закону, потери активной энергии отсутствуют. Рассмотрим обмотки возбуждения.
При вращении ротора против часовой стрелки в проводнике статора возникнет ЭДС. Если обмотку подключить к активной нагрузке RH, то появится ток, который по фазе совпадает с вектором напряжения
13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415
МДС протекания тока в якоре – называется реакция якоря . d-ось обмотки возбуждения.
На хх Ia=0 13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415
При нагрузке тр МДС вторичной обмотки и рост тока нагрузки компенсировался увеличением тока в первичной обмотке. В синхронном генераторе этого происходить не будет. Реакция якоря искажает магнитное поле обмотки возбуждения, Fрез отстает от FO на
·-угол активной нагрузки.
Пространственный вектор МДС FO с гармоническим пространственным распределением вдоль поверхности полюса при вращении ротора с частотой n1=const пересекает неподвижные трехфазные обмотки статора и наводит в них ЭДС Е0. Вызванные этой ЭДС токи в обмотки статора при активной нагрузке обращает трехфазную вращающуюся систему МДС Fa . Взаимодействие FO и Fa приводит к образованию результирующего магнитного поля. В проводниках тбмотки якоря наводится ЭДС.
Пространственные сдвиги вращающих полей (МДС) можно отразить во временных измерениях ЭДС, U, I
13 EMBED Equation.3 1415

Схема замещения идеального СГ:


5 Понятие о реакция якоря СМ.





















































8. Векторная диаграмма соответственно явнополюсного и неявнополюсного синхронного генератора при активно-индуктивной нагрузке.






























9 Векторная диаграмма соответственно явнополюсного и неявнополюсного синхронного генератора при активно-емкостной нагрузке.































10.


11 Активная мощность и момент неявнополюсного СГ
В идеальной модели СГ потери активной енергии отсутствуют.
Мэм=Рэм/
·1
Р=m*U*Ia*cos
·
Ia=Ea/xa
Ea=E0*tg
·

·
·
· С етого:
Р=(m*U*E0*sin
·)/xa
Mэм=(m*U*E0* sin
·)/(
·1* xa) – Угловая х-ка момента
13 EMBED Equation.3 1415
Зависимость момента от угла
· имеет ярко выраженнуюсинусоидальную зависимость


Mmaxопределяет статическую перегрузочную способность генератора

· є (0:П/2)устойчивый участок хки

· є (П/2:П)неустойчивый

















12. Угловые характеристики идеального неявнополюсного синхронного генератора.
13 EMBED Equation.DSMT4 1415

Ммакс – опред. статическую перегрузочную способность генератора



· є (0ч
·/2) – устойчивая работа

· є (
·/2ч
·) – неустойчивая работа



























13. Угловые характеристики идеального явнополюсного синхронного генератора.
13 EMBED Equation.DSMT4 1415
13 EMBED Equation.DSMT4 1415
М = Мосн + Мдоб 13 EMBED Equation.DSMT4 1415





Мдоб – увеличивает устойчивость работы СГ при перегрузках




















14. Уравнения ЭДС и МДС реального синхронного генератора.
Если к якорю подключить Rн => Ia
Fв = iв*Wв
Fa = ia*Wa – МДС якоря – реакция якоря
Fрез = Fв+Fа
Фрез = Фв + Фа


х.х U=Eo
н.р 13 EMBED Equation.DSMT4 1415
13 EMBED Equation.DSMT4 1415























15. Опыт и характеристика холостого хода синхронного генератора, причины нелинейности.

Это зависимость Eo(iв) при Ia=0, f=const

Причина искривления – ненасыщенность магнитной системы, в первую очередь зубцы статора.































16. Опыт и характеристика короткого замыкания синхронного генератора.
Это зависимость Iк(ів) при U=0 f=const
В опыте короткого замыкания система ненасыщенна поэтому кривая



13 EMBED Equation.DSMT4 1415























17. Внешние характеристики СГ при R,L,C нагрузках. Причины изменения напряжения(U).
Напряжение от тока якоря при постоянстве тока возбуждения, частота f=cos
· (cos
·=const)
U(I) при iв = const , f = cos
· , cos
· = const.
Есть два способа изображения этой характеристики:



тока нагрузки уменьшается выходное напряжение СГ
Причина:
- Iхв – падение напряжения на индуктивном сопротивлении обмотки якоря
- нелинейность магнитных связей Faq
При смешанной индуктивно-реактивной нагрузке с ростом тока нагрузки напряжение уменьшается
Fad – размагничивается действия продольной составляющей реакции якоря
При активно-емкосной нагрузке падение напряжения на сопротивлении рассеивания уменьшает напряжение, а реакция якоря – подмагничивающая.
При увеличении тока нагрузки характеристики сойдутся в одну точку (ток кз), напряжение равно 0.
При эксплуатации машин характеристики снимаются с точки Uном, Iном:






18. Регулировочная характеристика СГ , цель их получения.
Зависимость тока возбуждения от тока якоря при следующих условиях:
- постоянство напряжения
- частота постоянная
- постоянная характеристика нагрузки
Iв(I) при U=const , f=const , cos
· = const






















19 Нагрузочные характеристики 13 EMBED Equation.DSMT4 1415 при IH=const, f=const, cos
·=0. Причины изменения напряжения.

Индукционная характеристика проходит ниже характеристики холостого хода.




Примечание: падение напряжения на индуктивном напряжении рассеивания обмотки якоря; размагничивающее действие реакции якоря:
13 EMBED Equation.DSMT4 1415
13 EMBED Equation.DSMT4 1415 -- ток возбуждения, необходимый для размагничивающегося действия реакции якоря.
Необходимо перемещать треугольник АВС так, чтобы т. А всегда оставалась на кривой холостого хода, тогда т. В всегда будет описывать индукционную характеристику.








20. Діаграма Потьє при активному навантаженні.



Исходя из диаграммы имеем 13 EMBED Equation.DSMT4 1415, то есть при увеличении тока нагрузки напряжение будет падать.
21. Діаграма Потьє при індуктивному навантаженні.


Исходя из диаграммы имеем 13 EMBED Equation.DSMT4 1415, то есть при увеличении тока нагрузки напряжение будет падать.

22. Діаграма Потьє при ємнісному навантаженні.


Исходя из диаграммы имеем 13 EMBED Equation.DSMT4 1415, то есть при увеличении тока нагрузки напряжение будет рости.


























23 Условия включения СГ на параллельную работу с сетью. К чему приводит их невыполнение.

одинаковый порядок чередования фаз генератора и сети
равенство величины напряжения генератора и сети(и частоты)
момент включения генератора: необходимо включать тогда когда напряжения сети и генератора находятся в противофазе

невыполнение любого из этих условий приводит к появлению в обмотке статора больших уравнительных токов чрезмерное значение которых может стать причиной аварии.

желательно что бы генераторы имели одинаковый наклон внешних характеристик (иначе неодинаковое распределение нагрузок)





















24 Регулирование момента на валу СГ при параллельной работе

В автономном режиме при изменении оборотов турбины и при неизменном токе возбуждения будут изменяться f выходного U и сама ЭДС

N=60*f/p E=4.44*f*w*Ф*
·
·
·

При параллельной работе попытка увеличить момент на валу генератора приводит к увеличению активной мощности вырабатываемой генератором(рост активного тока в обмотке якоря генератора)






























25. Регулирование тока возбуждения СГ при параллельной работе с сетью в автономном режиме.

Если в автономном режиме работы СГ, 13 EMBED Equation.DSMT4 1415 13 EMBED Equation.DSMT4 1415 при неизменном моменте на валу 13 EMBED Equation.DSMT4 1415

При 13 EMBED Equation.DSMT4 1415 работе при 13 EMBED Equation.DSMT4 1415 13 EMBED Equation.DSMT4 1415 и 13 EMBED Equation.DSMT4 1415 не проводит к 13 EMBED Equation.DSMT4 1415, а приводит к 13 EMBED Equation.DSMT4 1415 реакт сост тока обмотки якоря (13 EMBED Equation.DSMT4 1415)








26. V образные хар-ки СГ




27. V образные хар-ки СД





























28 Рабочие х-ки СД:
Представляют собой зависимость частоты вращения ротора n2, Потребляемой мощности Р1, Полезного момента М2, коэффициента мощности cos(
·1) и тока в обмотке статора I1 от полезной мощности двигателя Р2.

Частота вращения ротора n2 всегда равна частоте n1=f1*60/p , поетому график имеет ф-му прямой , параллельной оси абсцыс.
Полезный момент М2=Р2/
·1 , так как рабочие х-ки снимают при f1=конст, то график имеет ф-му прямой выходящей из начала координат.
Мощность на входе двигателя 13 EMBED Equation.DSMT4 1415, с ростом нагрузки на валу двигателя увеличиваются также и потери 13 EMBED Equation.DSMT4 1415, поэтому Р1 растет быстрее Р2, график несколько криволинейный.
График cos(
·1) зависит от настройки тока возбуждения , на рис показано в режиме х.х. с ростом нагрузки коэффициент мощности снижается.
Ток в обмотке статора I1=Р1/(m1*U1* cos
·1), из этого выражения видно что ток I1 с увеличением нагрузки на валу растет быстрее чем Р1 .













29. Переходные процессы в электрических синхронных генераторах

В работе обычных синхронных машин есть особенности. При изменении тока возбуждения, при синхронизации генератора с сетью, при резком изменении нагрузки, при внезапных коротких замыканиях существуют переходные процессы.
При росте потребления активной мощности возникает необходимость подключения на параллельную работу резервных синхронных генераторов:
разгон турбины до необходимой частоты вращения. На обмотку возбуждения подают небольшой ток возбуждения, чтобы заработал частотомер;
увеличивают возбуждение генератора, для увеличения его напряжения до напряжения сети(вольтметры включают последовательно).
при подключении генератора на параллельную работу возможны толчки токов. Это вызывает появление мощных переходных процессов, с нежелательными последствиями для электрических и механических частей синхронного генератора.
Для уменьшения этих токов используют синхроноскопы, при ручном включении на параллельную работу, или приборы точной автоматической синхронизации.
Если генератор требуется быстро включить на параллельную работу, то эго запускают в асинхронном двигательном режиме во время раскрутки турбины.
При резком изменении нагрузки на валу возникает необходимость в применении устройств АРВ(автоматического регулирования возбуждения), для поддержания напряжения в нужных пределах
При угрозе выпадения СГ из синхронизма, которая возникает при аварийной перегрузке, используют форсировку возбуждения. За доли секунд ток возбуждения увеличивают в 1.5-2 раза. Это особенно важно при к.з. вблизи зажимов синхронного генератора.
При коротких замыканиях внутри синхронного генератора. В этом случае в сети возникают огромные токи короткого замыкания, при этом необходимо:
отключить СМ с помощью автомата гашения поля;
отключить питание ОВ, и замкнуть ее на разрядный резистор.

Переходные процессы в синхронных двигателях могут возникать при:
пуске двигателя;
наброске активной мощности на вал двигателя.
















31.Внезапное к.з. -это симетричний режим
IПК-периодический ток
IАК-апериодический ток

Сверпереходная переходная установившаяся
составляющая составляющая составляющая
X''d - сверхпереходное индуктивное сопротивление по продольной оси СМ обусловлено сверхпереходными переходными процесами , при которых появляются токи в успокоительной обмотке и в обмотке возбуждения.

М - магнитная проводимость
X''d << Xd
Величина ударного тока к.з.: отношение максимально возможной ЄДС к сопротивлению X''d
UN - номинальное нопряжение (фазное)
1,05 - допустимое увеличение напряжения (коєфициєнт)
- учитівает переход от действительного значения к амплитуде
1,8 - учитывает максимально возможное уувеличение тока к.з. при самом неблагоприятном моменте к.з.
Зависит от суммы параметров по продольной и поперечной оси
Jo -момент начала к.з.
Та -постоянная времени апериодического процеса
Т``d - постоянная времени сверхпериодического процеса
Т`d - посоянная времени переходного процеса






32.
1-фазное к.з.
в этом режиме размагнич min. Ik самий большой
2-фазное к.з.
Токи нулевой послед-ти отсуствуют.размагничевающее действием обладает только ток прямой послед-ти.
Двойное 1-фазное к.з.
Характеристики к.з.
Ik
I1k I1k-наибольш опасное
I2-1k I3k-наименьше опасное

I2k

I3k























33. Сопоставление свойств синхронных и асинхронных двигателей.
Свойства СД аналогичны СГ (все зависит от направления действия электромагнитного момента). В СД электромагнитный момент является движущим и направлен в сторону вращения ротора, в СГ электромагнитный момент является тормозным и направлен против вращения ротора.
При переводе СГ в СД момент на валу уменьшается до тех пор пока угол
· не изменит свой знак. При этом активная мощность будет потребляться из сети, и преобразовываться в механическую мощность на валу.






















34. Понятие о статической устойчивости синхронных машин.

НЯСМ 13 EMBED Equation.DSMT4 1415


ЯСМ 13 EMBED Equation.DSMT4 1415

Устойчивая область работы (-90;90)
Предел статической устойчивости
13 EMBED Equation.DSMT4 1415
Для увеличения статической устойчивости необходимо уменьшать индуктивное сопротивление Xd (увеличивать воздушный зазор).























35 Понятие о динамической устойчивости СМ 35
Если механ. момент на валу синхр. машины не постоянный, то возможно появление производной скорости по времени 13 EMBED Equation.DSMT4 1415
При этом изменяется угол 13 EMBED Equation.DSMT4 1415.
Такие несинхр. движения ротора описываются дифер. неоднор. уравнениями 2-го порядка аналогично уравнениям колебательного контура.
Появляется частота собственных колебаний 13 EMBED Equation.DSMT4 1415
13 EMBED Equation.DSMT4 1415- удельный синхронизирующий момент
p- число пар полюсов
J- момент инерции ротора
Частота этих колеаний 1-2 Гц
При роботе СД на ударную нагрузку или роботе СГ от поршневых двигателей появл. вынужденные колебания ротора.
При 13 EMBED Equation.DSMT4 1415 происходит резонанс. Нарушается статич. устойчивость машины.
Ротор раскачивается до выпадения из синхронизма. При авар. сбое нарушается устойчивость роботы.
Динамическая устойчивость – способность СМ оставаться в синхр. режиме при резких изменениях пар-ров сети и нагрузки.
P

1-состояние СМ до ПП. Например,если в результате наброса нагрузки уменш. напряжение сети, то СМ начинает отрабатывать ПП.
Машина розганяется до т.С и проскакивает еще до т. D из-за инерционности
B-C – участок розгона
C-D – торможение
Если 13 EMBED Equation.DSMT4 1415, то машина сохраняет динамич. устойчивость.







36. Эксплуатацион особенности СГ
1) все СГ должны выдавать частоту 50 Гц
2) все СГ предназначены для параллельной работы с сетью
Если привод СГ-паровая турбина, то наиболее эффектив использовать СГ при числе пар полюсов р=1.
На АЭС исп-ся двухконтурная структура теплообмена(t0C и давление пара меньше) использ-ся 4-х полюсныеСГ (р=2). На ГЭС применяют СГ вертикального типа, на малонапорных станциях-горизонтального типа, на гидроаккомулирующ ст.-капсульные водонаружные агрегаты.
Max эффективность эксплуатации достигается при:
1) увеличении единич мощности агрегата
2) увеличение Эл-маг мощности, увеличение индукции в маг системе
3) увеличение плотности тока(огранич-е выделяемого тепла)
4) интенсивный теплоотвод
Способы охлаждения: воздушное, водородное, водяное, комбинированное, масляное.


37 Синхронные компенсаторы
СК-СМ с облегченным ротором,обычно работающая в реж хх . При перевозбуждении отдает реат мощ в сеть, при недовозбуждении-потребляет. СК ставят в узлах энэрго-системы для поддержания U.
Достоинство СК:
-могут как генерировать так и потреблять реакт мощ
-реактив мощ не зависит от направления сети а зависит от IB
-обеспечивает плавное регулирование реакт мощности(нет лавин)




·


38 Сопоставление св-в СК и батарей компенсаторов
СК-СМ с облегченным ротором,обычно работающая в реж хх . При перевозбуждении отдает реат мощ в сеть, при недовозбуждении-потребляет. СК ставят в узлах энэрго-системы для поддержания U.
Использование батарей конденсаторов позволяе уменьшить потоки индуктив мощности,что приводит к увеличению U сети.
Достоинства батарей: 1) малая стоимость, 2) не требует большой квалификации по обслуживанию
Недостатки: 1)большие габариты, 2) ступенчатость регулировки, 3)возможность возникновения лавины U в сети
Достоинство СК:
-могут как генерировать так и потреблять реакт мощ
-реактив мощ не зависит от направления сети а зависит от IB
-обеспечивает плавное регулирование реакт мощности(нет лавин)








39. Назначение и область применения машин постоянного тока.
Преимущество: легкость трансформации энергии;
Двигатели: асинхронные и синхронные;
МПТ - двигатели, на транспорте, в металлургии, в системах автомеханики (исполнительные двигатели).
ГПТ – для питания МПТ.
Практического применения ГПТ сейчас не имеют в связи с ростом преобразовательной техники (выпрямители).
ДПТ преобразовывает электрическую энергию в механическую, а генератор наоборот механическую в электрическую.


















40. Конструкция и принцип действия генератора постоянного тока.
Основные элементы конструкции ГПТ:
2 главные части – статор и ротор
Статор:
станина (для конструктивного размещения основных частей; магнитопровод)
полюса (на них располагают ОВ; для проведения магнитного потока наконечниками полюсов распределяют магнитное поле вдоль поверхности якоря)
ОВ (для создания магнитного потока)
подшипниковые щиты (для обеспечения соосности статора и ротора, и обеспечения вращения ротора)
щеточный аппарат (закрепляется на одном из подшипниковых щитов, представляет собой щёткодержатели со щетками и щёточную траверзу)
дополнительные полюса и обмотка добавочных полюсов (располагаются между главными полюсами; предназначены для настройки коммутации уменьшения искрения под коллектором)
Ротор:
Вал с подшипниками
Сердечник (манитопровод; в пазах сердечника обмотка якоря)
Обмотка якоря (в ней наводится ЭДС или с ее помощью создаётся ЭМС)
Коллектор (выводы обмотки якоря припаянных к пластинам коллектора, пластины изолированы друг от друга материалами содержащими слюду)
Вентилятор


Фрез – результирующее магнитное поле
ЭДС в обмотке якоря зависит от Фрез под нагрузкой
Поле, создаваемое обмоткой якоря при протекании по ней тока якоря, оказывает искажающее действие на поле ОВ.




41. ЭДС якоря и электромагнитный момент в машинах постоянного тока.
ЭДС обмотки якоря:
ЭДС проводника:
13 EMBED Equation.DSMT4 1415
ЭДС одной секции:
13 EMBED Equation.DSMT4 1415
ЭДС всей обмотки:
13 EMBED Equation.DSMT4 1415
ЭДС синхронного генератора:
13 EMBED Equation.DSMT4 1415
Ф - магнитное поток
n- частота вращения ротора
Се- конструктивная постоянная, аналогична числу витков в ГПТ:
13 EMBED Equation.DSMT4 1415
Р – число пар полюсов
N – число проводников обмотки якоря
а – число пар параллельных ветвей
Электромагнитный момент:
для генератора – тормозной момент
для двигателя – двигательный момент
13 EMBED Equation.DSMT4 1415

Ф - магнитное поток
Ia – ток якоря


































































45.Нагрузочная характеристика генератора постоянного тока.

13 EMBED Equation.DSMT4 1415 при Ia=const ,n=const



Не совпадает из-за:
- Fa размагничив.
-Ea=Ia*ra -падение напряжения на R




















46.Условия самовозбуждения генераторов постоянного тока

1)Наличие остаточного потока Фост
2)Правильность подключение ОВ
13 EMBED Equation.DSMT4 1415Фв13 EMBED Equation.DSMT4 1415Фост (приращение магн. потока ОВ должно быть направлено в ту же сторону, что и остаточный магнитный поток).
13 EMBED Equation.DSMT4 1415Фв13 EMBED Equation.DSMT4 1415Фост13 EMBED Equation.DSMT4 1415Ф13 EMBED Equation.DSMT4 141513 EMBED Equation.DSMT4 1415Е13 EMBED Equation.DSMT4 141513 EMBED Equation.DSMT4 141513 EMBED Equation.DSMT4 141513 EMBED Equation.DSMT4 141513 EMBED Equation.DSMT4 1415Ф13 EMBED Equation.DSMT4 1415
Прцесс продолжается до тех пор,пока не будет установившийся режим
3) n>nкр (частота вращения >критической)
13 EMBED Equation.DSMT4 1415
4) 13 EMBED Equation.DSMT4 1415<13 EMBED Equation.DSMT4 1415(cуммарное сопротивление в цепи возбуждение <критического)


Если ВАХ цепи возбуждения пересекает ххх,то процесс самовозбуждения пройдет до конца.

Схема возбуждения называет решающее влияние условия работы машины, в частности на внешнюю характеристику.
Для энергетики- смешанное возбуждение (внешняя характеристика, постоянство выходного напряжения при любой нагрузке)


47.Конструкция и принцип действия двигателя постоянного тока
Конструкция ДПТ обратная конструкции СГ:
Для ДТП:
ОВ размещена на стороне. Магн. поток неподвижный. ОЯ-на роторе. Наличие преобразователя(инвертора)
При изменении частоты вращение ротора автоматически изменяется. Изменяется частота тока якоря .
Жесткая механическая связь частоты вращения и частоты тока якоря – это синхронная связь между электр. И механич. Процессами.
Важное отличие от СД:
ДПТ не может выпасть из синхронизме(при классической коллекторной конструкции). Однако сейчас применяется полупроводниковые коммутаторы вместо щеточно-коллекторные аппараты .В таких машинах выпадение из синхронизма возможна Сторона инвертора- первичная, ОЯ- вторичная . 13 EMBED Equation.DSMT4 1415-введено для приема электрической акт. мощности
Ea-ЭДС, противодействующая переменному напряжению при прохождении переменного тока по виткам ОЯ Е- основная ЭДС, создаваемая потоком ОВ при пересечении вращающихся витков ОЯ неподвижным магнитным полем.
Если n=0, то E=Ce*Ф*n=0
n 13 EMBED Equation.DSMT4 14150 , Е13 EMBED Equation.DSMT4 14150
По закону Кирхгофа, приложенное к двигателю идет по создании противоЭДС и на падение напряжения на суммарном сопротивлении якорной цепи 13 EMBED Equation.DSMT4 1415
Ток якоря 13 EMBED Equation.DSMT4 1415
При пуске двигателя (13 EMBED Equation.DSMT4 1415),Е=0. Ток ограничивается только сопротивлением якорной цепи. Поэтому прямой пуск недопустим.
13 EMBED Equation.DSMT4 1415-частота вращения .
Это ф-ла механической характеристики ДПТ
Если поток Ф слишком мал, то ротор набирает недопустимых оборотов(13 EMBED Equation.DSMT4 1415)
Поэтому обрыв питания цепи возбуждения недопустим(двигатель идет вразнос)
Принцип действия ДТП:
13 EMBED Equation.DSMT4 1415
13 EMBED Equation.DSMT4 1415 =Ф13 EMBED Equation.DSMT4 1415

При хх ток якоря мал. Практически нет потребления акт мощности. Нагреваются лишь проводники ОЯ.











48. Идеальная модель ДПТ

Схема замещения ДПТ

Питание подается одновременно на ОВ и ОЯ. На ОЯ поступает через преобразователь (инвертор). На ОВ подается постоянное напряжение для создания поля.



Ш1, Ш2 – ОВ (подает рабочий магнитный поток)
Я1, Я2 – ОЯ (две индуктивности, две Е)
Еа – ЭДС самоиндукции
Е – ЭДС, возникающая в ОЯ, под действием потока, создаваемого ОВ
rа – обеспечит преобразование Эл. Энергии в мех.

Конструкция ДПТ обратна конструкции СГ.
Для ДПТ:
ОВ размещена на статоре. Магнитный поток неподвижный. ОЯ на роторе. Наличие преобразования (инвертора)
При изменении частоты вращение ротора автоматич изменяется частота тока якоря.
Жесткая мех связь частоты вращения и частоты тока якоря – это синхронная связь между электр и мех процессами.

Важное отличие от СД:
ДПТ не может выпасть из синхронизма (при классической коллекторной конструкции)

Сторона инвертора – первичная
ОЯ – вторичная
rа - введена для приема электр активной мощности
Еа – ЭДС, противодействущая переменному напряжению при прохождении переменного тока по виткам ОЯ.
Е – основная ЭДС, создаваемая потоком ОВ при пересечении вращающихся витков ОЯ неподвижным магн полям.




49. Уравнение ДПТ

13 EMBED Equation.DSMT4 1415
13 EMBED Equation.DSMT4 1415
13 EMBED Equation.DSMT4 1415
13 EMBED Equation.DSMT4 1415
50. Нагрузочные процессы ДПТ
Принцип действия ДПТ


При х.х ток якоря мал. Практически нет потребления активной мощности. Нагреваются лишь проводники ОЯ
В идеальной модели ДПТ приложенное к якорю напряжение уравновешивается против ЭДС
13 EMBED Equation.DSMT4 1415
Частота вращения идеального х.х прямопропорциональна U и обратно пропорц потоку.
13 EMBED Equation.DSMT4 1415
С ростом нагрузки должна 13 EMBED Equation.DSMT4 1415(из-за 13 EMBED Equation.DSMT4 1415)
13 EMBED Equation.DSMT4 1415

51Энергетическая диаграмма ДПТ
Из сети ДПТ потребляет эл мощность 13 EMBED Equation.DSMT4 1415.Она сразу же понижает расходоваться(потери)

13 EMBED Equation.DSMT4 1415- передается через воздушный зазор.
На роторе выделяется 13 EMBED Equation.DSMT4 1415(трение в подшипниках , вентиляционные потери),13 EMBED Equation.DSMT4 1415(потери в стали, нагрев железа магнитопровода);
13 EMBED Equation.DSMT4 1415 (потери от внешних гармоник ,поверхностные потери )
13 EMBED Equation.DSMT4 1415 - полезная мощность (мех. мощность на валу двигателя)
13 EMBED Equation.DSMT4 1415
13 EMBED Equation.DSMT4 1415
В режиме рабочих характеристик постоянными остаются 13 EMBED Equation.DSMT4 1415
Переменные потери 13 EMBED Equation.DSMT4 1415зависят от тока нагрузки (во всей якорной цепи)
13 EMBED Equation.DSMT4 1415
13 EMBED Equation.DSMT4 1415- потери в якоре
13 EMBED Equation.DSMT4 1415- в обмотке дополнительных полюсов (для уменьшения искрения на щетках)
13 EMBED Equation.DSMT4 1415- в компенсационной обмотке( нужна для компенсации действия реакции якоря)
13 EMBED Equation.DSMT4 1415- в щеточных контактах
13 EMBED Equation.DSMT4 1415- переменные потери
13 EMBED Equation.DSMT4 1415- постоянные



















52Пуск двигателя постоянного тока, пускового реостата
Пуск-наиболее характерный ПП
Всплеск пускового тока 13 EMBED Equation.DSMT4 141513 EMBED Equation.DSMT4 1415 при увеличении мощности двигателя.
Прямым пуском можно пускать лишь микро двигатели.
Для пуска энергетик. ДПТ необходимо снижать U , подаваемое на щетки.
Цель - чтобы пусковой ток был достаточен для создания пускового момента
и безопасен для ОЯ.
Снижение U:
-с-ма «Г-Д» 13 EMBED Equation.DSMT4 1415
-терристорный преобразователь 13 EMBED Equation.DSMT4 1415 (угол открытия вентиля)
- реостатный (введение 13 EMBED Equation.DSMT4 1415 в цель ОЯ)
Цель 13 EMBED Equation.DSMT4 1415- достичь 13 EMBED Equation.DSMT4 1415
При разгоне двигателя 13 EMBED Equation.DSMT4 1415противо ЭДС . Это приводит к 13 EMBED Equation.DSMT4 1415 и 13 EMBED Equation.DSMT4 1415. Поэтому необходимо уменьшать 13 EMBED Equation.DSMT4 1415.
При 13 EMBED Equation.DSMT4 1415 13 EMBED Equation.DSMT4 1415=0
Пуск ДПТ должен происходить только при полном магнитном потоке (полное возбуждение)
Пусковое сопротивление рассчитано на 10-15 сек. работы .Недопустимо использование 13 EMBED Equation.DSMT4 1415 более длительное время.
Требования к пусковому реостату:
1)должен быть рассчитан на пусковые токи и напряжение
2)должен обеспечить определенную скорость изменения 13 EMBED Equation.DSMT4 1415при 13 EMBED Equation.DSMT4 1415 скорости вращения 13 EMBED Equation.DSMT4 1415
3)обеспечить определенные ступени регулирования 13 EMBED Equation.DSMT4 1415
4)обеспечение 13 EMBED Equation.DSMT4 1415 на ОВ
5)при выключении питания желателен автомат. возврат пускового реостата в исходное положение.
















53 Рабочие характеристики ДПТ


Ток возростает потому что момент созданный двигателем
13 EMBED Equation.DSMT4 1415


























54 Механические характеристики ДПТ паралельного, последовательного и смешанного возбуждения.
Для ДПТ паралельного возбуждения:

а) при изменении основного магнитного потока

б) при изменении напряжения в цепи якоря


а) б)
Для ДПТ последовательного возбуждения:

1) естественная характеристика

2) искусственная характеристика

Для ДПТ смешаного возбуждения:













55 Регулировочные процессы в ДПТ.
Регулировать частоту вращения двигателя параллельного возбуждения можно изменением сопротивления в цепи якоря, изменением основного магнитного потока Ф, изменением напряжения в цепи якоря.
Введение дополнительного сопротивления в цепь якоря. Дополнительное сопротивление (реостат rд) включают в цепь якоря аналогично пусковому реостату (ПР). Однако в отличие от последнего оно должно быть рассчитано на продолжительное протекание тока.
С увеличением rд возрастает
·n, что ведет к уменьшению частоты вращения. Этот способ обеспечивает плавное регулирование частоты вращения в широком диапазоне, однако он неэкономичен из-за значительных потерь электроэнергии.
Изменение основного магнитного потока. Этот способ регулирования в двигателе параллельного возбуждения реализуется посредством реостата грг в цепи обмотки возбуждения. Так, при уменьшении сопротивления реостата возрастает магнитный поток обмотки возбуждения, что сопровождается понижением частоты вращения. При увеличении rрг частота вращения растет.
C уменьшением магнитного потока Ф частота вращения п увеличивается по гиперболическому закону.
Изменение напряжения в цепи якоря. Регулирование частоты вращения двигателя изменением питающего напряжения применяется лишь при Iв = const, т. е. при раздельном питании цепей обмотки якоря и обмотки возбуждения при независимом возбуждении.
Для осуществления этого способа регулирования необходимо цепь якоря двигателя подключить к источнику питания с регулируемым, напряжением.
Изменение напряжения в цепи якоря позволяет регулировать частоту вращения двигателя вниз от номинальной. При необходимости регулировать частоту вращения вверх от номинальной, можно воспользоваться изменением тока возбуждения двигателя.
Импульсное регулирование частоты вращения. Цепь обмотки якоря двигателя параллельного (независимого) возбуждения периодически прерывается ключом. Во время замыкания цепи якоря на время t к обмотке якоря подводится напряжение U =Uимп и ток в ней достигает значения Iamax. Затем ключом цепь якоря размыкают и ток в ней убывает, достигая к моменту следующего замыкания цепи значения Iamin. и т. д. Таким образом, к обмотке якоря подводится некоторое среднее напряжение.
Таким образом, импульсное регулирование частоты вращения аналогично регулированию изменением подводимого к цепи якоря напряжение.
















56. Вид механических характеристик двигателя постоянного тока при регулировании напряжения
Для получения аналитического выражения механической характеристики 13 EMBED Equation.DSMT4 1415преобразуем выражения 13 EMBED Equation.DSMT4 1415:
13 EMBED Equation.DSMT4 1415
Подставив в него из 13 EMBED Equation.DSMT4 1415 значение тока якоря 13 EMBED Equation.DSMT4 1415, получим 13 EMBED Equation.DSMT4 1415
13 EMBED Equation.DSMT4 1415- частота вращения в хх; 13 EMBED Equation.DSMT4 1415- изменения частоты вращения, вызванное изменением на валу двигателя 13 EMBED Equation.DSMT4 1415

изменения подводимого к двигателю напряжения возможно также при питании двигателя от источника постоянного тока регулируемым напряжениям. При уменьшении подводимого напряжения его механические характеристики смещаются вниз, практически не меняя своей кривизны



56 Вид механических характеристик ДПТ при регулировании напряжения.
Для ДПТ паралельного возбуждения: Для ДПТ последовательного возбуждения:






























57. Вид механических характеристик двигателя постоянного тока при регулировании сопротивления в якорной цепи.
Для получения аналитического выражения механической характеристики 13 EMBED Equation.DSMT4 1415преобразуем выражения 13 EMBED Equation.DSMT4 1415:
13 EMBED Equation.DSMT4 1415
Подставив в него из 13 EMBED Equation.DSMT4 1415 значение тока якоря 13 EMBED Equation.DSMT4 1415, получим 13 EMBED Equation.DSMT4 1415
13 EMBED Equation.DSMT4 1415- частота вращения в хх; 13 EMBED Equation.DSMT4 1415- изменения частоты вращения, вызванное изменением на валу двигателя 13 EMBED Equation.DSMT4 1415

Угол наклона механической характеристики тем больше, чем больше значения сопротивления, включенного в цепь якоря. Механические характеристики двигателя при отсутствии сопротивления в якорной цепи называют естественной (прямые 1).
Механические характеристики двигателя, полученного при введении дополнительного сопротивления в цепь якоря, называют искусственными (прямые 2 и 3).




58 Вид мех хар-к ДПТ при регулировании тока возбуждения

Оптимальное полюсное управление(изменение Ф)



Ф3<Ф2<Ф1
Самое дорогое управление в системе генератор двигатель


















59. Современные конструкции двигателей постоянного тока
Эксплуатационные особенности машин постоянного тока: широкий диапазон регулирования скорости, плавность регулирования скорости, большой пусковой момент при небольшом пусковом токе обеспечивают двигателям постоянного тока более высокую эффективность по сравнению с асинхронными и синхронными двигателями. С ростом динамики изменений в роботе двигателей с учетом современных достижений в электромашиностроении появилось необходимость изменения конструкций традиционных двигателей постоянного тока, эти изменения коснулись исключительно статора, размеры полюсов пытались привязать к существующим сериям асинхронных и синхронных машин.
3 группы двигателей:
1) Унифицированный ДПТ
2) Широко регулируемый ДПТ
3) Крупные ДПТ
1-ая группа характеризуется одинаковым воздушным зазором, и тем, что компенсационная обмотка может компенсировать реакцию якоря.
Широко регулируемый ДПТ достигают мощности до 250 кВт. Диапазон регулирования скорости достигает 5000 об. При напряжении от 0 до 400 В.
Характерные особенности этих двигателей то, что они допускают диапазон при 13 EMBED Equation.DSMT4 1415Статор таких двигателей, шихтованный восьмигранный с ярко выраженными полюсами.
Крупные ДПТ применяются для привода мощных станков они предназначенные для условий чистых пусков, остановок и реверсов.

13 EMBED Mathcad 1415

13 EMBED Mathcad 1415

13 EMBED Mathcad 1415

13 EMBED Mathcad 1415

13 EMBED Mathcad 1415

13 EMBED Mathcad 1415

13 EMBED Mathcad 1415

13 EMBED Mathcad 1415

13 EMBED Mathcad 1415



Root EntryEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation Native0Equation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeРисунок 6C:\Documents and Settings\[email protected]\Рабочий стол\Scan\20070609\Image6.bmpEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation Native

Приложенные файлы

  • doc 18375140
    Размер файла: 4 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий