Материал: Електроустаткування верстата

вигляді циліндричних котушок прямокутного перерізу, які розміщують на сердечниках полюсів і зміцнюють за допомогою полюсних наконечників. Ротор, сердечники полюсів і полюсні наконечники виготовляють зі сталі. Дво-та чотирьохполюсних машини великої потужності, що працюють при частоті обертання ротора 1500 і 3000 об / хв, виготовляють, як правило, з неявнополюсним ротором. Застосування в них явнополюсного ротора неможливо за умовами забезпечення необхідної механічної міцності кріплення полюсів і обмотки збудження. Обмотку збудження в такій машині розміщують в пазах осердя ротора, виконаного з масивної сталевої поковки, і зміцнюють немагнітними клинами. Лобові частини обмотки, на які впливають значні відцентрові сили, кріплять за допомогою сталевих масивних бандажів.

Мал. 2,14. Пристрій явнополюсной машини:

- корпус, 2 - сердечник статора, 3 - обмотка статора, 4 - ротор, 5 - вентилятор, 6 - висновки обмотки статора, 7 - контактні кільця, 8 - щітки, 9 - збудник

На Мал. 2,14 показано пристрій явнополюсной синхронної машини. Сердечник статора зібраний з ізольованих листів електротехнічної сталі і на ньому розташована трифазна обмотка якоря. На роторі розміщена обмотка збудження.

Полюсним наконечникам в явнополюсних машинах зазвичай надають такий профіль, щоб повітряний зазор між полюсним наконечником і статором був мінімальним під серединою полюса і максимальним у його країв, завдяки чому крива розподілу індукції в повітряному зазорі наближається до синусоїди.

У синхронних двигунах з явнополюсним ротором в полюсних наконечниках розміщують стрижні пускової обмотки, виконаній з матеріалу з підвищеним питомим опором (латуні та ін.) Таку ж обмотку (типу «біляча клітина»), що складається з мідних стрижнів, застосовують і в синхронних генераторах; її називають заспокійливої або демпферного обмоткою, так як вона забезпечує швидке загасання коливань ротора, що виникають при перехідних режимах роботи синхронної машини. Якщо синхронна машина виконана з масивними полюсами, то в цих полюсах при пуску і перехідних режимах виникають вихрові струми, дія яких еквівалентно дії струму в короткозамкнутих обмотках. Згасання коливань ротора при перехідних процесах забезпечується в цьому випадку вихровими струмами, що замикаються в масивному роторі.

Асинхронні машини

Асинхронні машини - найбільш поширені електричні машини. В основному вони використовуються як електродвигуни і є основними перетворювачами електричної енергії в механічну.

Призначення. В даний час асинхронні машини використовуються в основному в режимі двигуна. Машини потужністю більше 0.5 кВт зазвичай виконуються трифазними, а при меншій потужності - однофазними.

в електроприводі металорізальних верстатів, підйомно-транспортних машин, транспортерів, насосів, вентиляторів. Малопотужні двигуни використовуються в пристроях автоматики.

Широке застосування асинхронних двигунів пояснюється їх перевагами в порівнянні з іншими двигунами: висока надійність, можливість роботи безпосередньо від мережі змінного струму, простота обслуговування.

Принцип дії. У асинхронної машині одну з обмоток розміщують на статорі 1 (Мал. 2,15, а), а другу - на роторі 3. Між ротором і статором є повітряний зазор, який для поліпшення магнітного зв'язку між обмотками роблять по можливості малим. Обмотка статора 2 являє собою трифазну (або в загальному випадку багатофазну) обмотку, котушки якої розміщують рівномірно по окружності статора. Фази обмотки статора АХ, BY і CZ з'єднують за схемою Υ або Δ і підключають

Мал. 2,15. Електромагнітна схема асинхронної машини (а) та напрямки струмів та електромагнітного моменту при роботі її в руховому режимі (б)

до мережі трифазного струму (Мал. 2,15, 6). Обмотку ротора 4 виконують трифазної або багатофазної і розміщують рівномірно уздовж окружності ротора. Фази її в простому випадку замикають накоротко.

При харчуванні обмотки статора трифазним струмом створюється обертове магнітне поле, частота обертання якого (синхронна)

Якщо ротор нерухомий або частота його обертання менше синхронної, то обертове магнітне поле перетинає провідники обмотки ротора і індукує в них ЕРС. На Мал. 2,15, а показано, згідно з правилом правої руки, напрям ЕРС, індукованої в провідниках ротора при обертанні магнітного потоку Φ за годинниковою стрілкою, при цьому провідники ротора переміщаються щодо потоку Φ проти годинникової стрілки. Активна складова струму ротора співпадає по фазі з індукованою ЕРС, тому умовні позначення (хрестики і точки) на Мал. 2,15 показують одночасно і напрямок активної складової струму.

На провідники зі струмом, розташовані в магнітному полі, діють електромагнітні сили, напрямок яких визначається правилом лівої руки. Сумарна зусилля Fpeз, прикладена до всіх провідникам ротора, утворює електромагнітний момент М, захопливий ротор за обертовим магнітним полем. Якщо цей момент досить великий, то ротор приходить у обертання і його встановилася частота обертання п2 відповідає рівності електромагнітного моменту гальмівного, створюваному приводиться в обертання механізмом і внутрішніми силами тертя.

Мал. 2,16. Електромагнітна схема асинхронної машини, напрями струмів та електромагнітного моменту при роботі її в режимах: генераторному (а) і електромагнітного гальмування (б)

Такий режим роботи асинхронної машини є руховим і, очевидно, в даному випадку

Якщо ротор асинхронної машини розігнати за допомогою зовнішнього моменту (наприклад, яким-небудь двигуном) до частоти, більшої частоти обертання магнітного поля ηγ, то зміниться напрям ЕРС в провідниках ротора і активної складової струму ротора, тобто асинхронна машина перейде у генераторний режим (Мал. 2,16, а). При цьому змінить свій напрямок і електромагнітний момент М, який стане гальмуючим. У генераторному режимі асинхронна машина отримує механічну енергію від первинного двигуна, перетворює її в електричну і віддає в мережу, при цьому

Таким чином, характерна особливість асинхронної машини - наявність ковзання, тобто нерівність частот обертання n1 і п2. Тільки при вказаному умови в провідниках обмотки ротора індукується ЕРС і виникає електромагнітний момент. Тому машину називають асинхронної (її ротор обертається несинхронно з полем).

Будова трифазної асинхронної машини. Нерухома частина машини називається статор, рухлива - ротор. Сердечник статора набирається з листової електротехнічної сталі і запресовується в станину. На Мал. 2,17 показаний сердечник статора в зборі. Станина (1) виконується литий, з немагнітного матеріалу. Найчастіше станину виконують з чавуну або алюмінію. На внутрішній поверхні листів (2), з яких виконується сердечник статора, є пази, в які закладається трифазна обмотка (3). Обмотка статора виконується в основному з ізольованого мідного дроту круглого або прямокутного перерізу, рідше - з алюмінію.

Обмотка статора складається з трьох окремих частин, які називаються фазами. Почала фаз позначаються літерами с1, с2, с3, кінці - с4, С5, С6.

Мал. 2,17 Статор

Початки і кінці фаз виведені на клемник (Мал. 2,18 а), закріплений на станині. Обмотка статора може бути з'єднана за схемою зірка (Мал. 2,18 б) або трикутник (Мал. 2,18 в). Вибір схеми з'єднання обмотки статора залежить від лінійного напруги мережі і паспортних даних двигуна. У паспорті трифазного двигуна задаються лінійні напруги мережі і схема з'єднання обмотки статора. Наприклад, 660/380, Y / Δ. Даний двигун можна включати в мережу з Uл = 660В за схемою зірка або в мережу з Uл = 380В - за схемою трикутник.

Основне призначення обмотки статора - створення в машині обертаючого магнітного поля.

Мал. 2,18 Типи зеднать

Сердечник ротора (Мал. 2,22 б) набирається з листів електротехнічної сталі, на зовнішній стороні яких є пази, в які закладається обмотка ротора. Обмотка ротора буває двох видів: короткозамкнена і фазна. Відповідно до цього асинхронні двигуни бувають з короткозамкненим ротором і фазним ротором (з контактними кільцями).

Мал. 2,19 Ротор

Короткозамкнена обмотка (Мал. 2,19) ротора складається зі стрижнів 3, які закладаються в пази сердечника ротора. З торців ці стрижні замикаються торцевими кільцями 4. Така обмотка нагадує "біляче колесо"і називають її типу "білячою клітини " (Мал. 2,19 а). Двигун з короткозамкненим ротором не має рухомих контактів. За рахунок цього такі двигуни мають високу надійність. Обмотка ротора виконується з міді, алюмінію, латуні та інших матеріалів.

Доліво-Добровольський першим створив двигун з короткозамкненим ротором і досліджував його властивості. Він з'ясував, що у таких двигунів є дуже серйозний недолік - обмежений пусковий момент. Доліво-Добровольський назвав причину цього недоліку - сильно закороченому ротор. Їм же була запропонована конструкція двигуна з фазним ротором.

Мал. 2,20. вид асинхронної машини з фазним ротором в розрізі: 1 - станина, 2 - обмотка статора, 3 - ротор, 4 - контактні кільця, 5 - щітки.

У фазного ротора обмотка виконується трифазної, аналогічно обмотці статора, з тим же числом пар полюсів. Витки обмотки закладаються в пази сердечника ротора і з'єднуються за схемою зірка. Кінці кожної фази з'єднуються з контактними кільцями, закріпленими на валу ротора, і через щітки виводяться в зовнішній ланцюг. Контактні кільця виготовляють з латуні або сталі, вони повинні бути ізольовані один від одного і від валу. Як щіток використовують металлографітовие щітки, які притискаються до контактних кілець за допомогою пружин щіткотримачів, закріплених нерухомо в корпусі машини. На Мал. 2,21 наведено умовне позначення асинхронного двигуна з короткозамкненим (а) і фазним (б) ротором.

Мал. 2,21

Мал. 2,22. вид асинхронної машини з короткозамкненим ротором в розрізі: 1 - станина, 2 - сердечник статора, 3 - обмотка статора, 4 - сердечник ротора з короткозамкненою обмоткою, 5 - вал.

Призначення, будова і принцип дії трансформатора

Призначення

Трансформатор - статичний електромагнітний пристрій із двома або більшим числом індуктивне зв'язаних обмоток, який служить для перетворення за допомогою електромагнітної індукції змінного струму однієї напруги в змінний струм іншої напруги. За призначенням трансформатори поділяються на силові, узгоджувальні та імпульсні.

Силові трансформатори призначені для перетворення електричної енергії в електричних мережах та в установках для її приймання і використання.

Потужні силові трансформатори встановлюють на електростанціях для підвищення електричної енергії генераторів. Передача електроенергії по лінії електропередачі високою напругою і малими струмами значно зменшує втрати потужності, що дає можливість зменшити переріз проводів та істотно знизити витрати кольорового металу.

У кінці лінії електропередачі встановлюють трансформатори, які знижують напругу до рівня, необхідного для розподілу її між великими споживачами (міста, населені пункти, промислові підприємства, цехи підприємств та ін.).

У місцях споживання електроенергії встановлюють трансформатори, які знижують напругу до експлуатаційної. Більшість споживачів працюють при напрузі 220. 380 і 660 В.

Будова

Мал. 2,23. Силовий трансформатор

- магнітопровід трансформатора 2 - обмотка нижчої напруги ні (двошарова циліндрична) 3-обмотка вищої напруги ВН (безперервна) 4 - бак для масла 5 - розширювач б - маслоуказателе 7 - пробка для заливки масла, 8-переілючатель числа витків обмотки ВН 9 - привід перемикача 10 - введення ВН 11 - введення НН 12-термометр 13 - пробка для спуску масла

Отже, електроенергія, яка передається від електростанції до електроприймачів, трансформується декілька разів. Спочатку підвищується, а потім знижується.

Трансформатори, призначені для підвищення напруги, називаються підвищувальними, а трансформатори, призначені для зниження напруги,- -знижувальними.

Трансформатори широко використовують у радіо- і телеапаратурі, у вимірювальних пристроях, місцевому освітленні тощо.

Трансформатори, які використовуються для узгодження напруги або опорів між каскадами в радіопристроях, називаються у згоджувальними.

Трансформатори, призначені для передачі імпульсів напруги або струмів з однієї мережі в іншу називаються імпульсними. Вони широко використовуються в імпульсній техніці.

Конструкція трансформатора залежить від його габаритів, які, в свою чергу, залежать від номінальної потужності трансформатора.

Залежно від потужності трансформатори випускають з природним охолодженням і масляним. Активні частини трансформаторів у потужних енергетичних установках занурюють в мінеральне трансформаторне масло для кращого відведення тепла і поліпшення ізоляції.

Мал. 2,24. Будова однофазного трансформатора: а) - стержньовий ; б) - броньовий 1- стержень; 2- вторинна обмотка; 3- превинна обмотка;

Трансформатори малої потужності випускають з повітряним охолодженням. Основні частини трансформатора - магнітопровід та обмотки.

Магнітопровід складається з тонких листів електротехнічної сталі, легованої кремнієм, які ізольовані один від одного лаком, папером або окалиною. Це потрібно для зменшення втрат у сталі на перемагнічування та нагрівання вихровими струмами.

Основне призначення магнітопроводу - підсилення магнітного зв'язку між обмотками трансформатора, тобто зменшення магнітного опору контура, крізь який проходить магнітний потік.

Магнітопроводи можуть мати П- або Ш-подібну форму. Трансформатори з П-подібними магнітопроводами називаються стержньовими (Мал. 2,24 а), а з Ш-подібними - броньовими (Мал. 2,24 б). Частини магнітопроводу, на яких розміщені обмотки, називаються стержнями, а частини, на яких немає обмоток,- ярмом.

У трансформаторах малої потужності, які використовуються при частотах понад 20 кГц, феромагнітний магнітопровід відсутній, оскільки він фактично не проводить магнітного потоку через витиснення його до поверхні магнітопроводу.

Обмотки трансформаторів виготовляють з мідного (рідше - з алюмінієвого) дроту круглого або прямокутного перерізу. Обмотка, до якої підводиться електрична енергія, називається первинною, а обмотка, від якої відводиться електрична енергія,- вторинною.

Розглянемо принцип дії однофазного двообмоткового трансформатора (Мал. 2,24).

Мал. 2,25

Принцип дії

Під час вмикання первинної обмотки трансформатора до мережі змінного струму з напругою U₁ ній виникає струм I₁ який збуджує в магнітопроводі змінний магнітний потік Ф. Заїкаючись по магнітопроводу, змінний магнітний потік перетинає витки обмоток та індукує в первинній обмотці w₁ е.р. с. e1, а вторинній обмотці w₂ е.р.с. e₂. Під час вмикання вторинної мотки до навантажування е.р.с. е2 створить у ній струм I₂ Отже, у трансформаторі електрична енергія первинного кола з параметрами U₁, I₁ та частотою f перетворюється в електричну енергію змінного струму з параметрами U₂, I₂ та частотою f.