Предмет Електротехніка

В цьому розділі буде розглянуто поняття електричних машин, простіша класифікація машин, будова та принцип дії асинхронних двигунів. ЕЛЕКТРИЧНІ МАШИНИ(Частина1 Машини змінного струму)Укладач: Нестюркіна Катерина Вікторівна, викладач електротехніки Краматорського вищого професійного училища (№14)

Області застосування електричних машин Сучасні електричні машини мають найрізноманітніші конструктивні виконання і можуть реалізовувати різні пологи напруги і струму, а також різні види руху - обертальний, коливальний, лінійний і так далі. Все це істотно розширює функціональні можливості електричних машин і забезпечує їх широке впровадження в усі сфери виробничої і побутової діяльності людства.

Що таке електрична машина?Електрична машина - це електромеханічний перетворювач енергії, заснований на явищах електромагнітної індукції, що діють на провідник зі струмом, який рухається в магнітному полі. Можливість створення електричної машини як електромеханічного перетворювача базується на електромагнітній взаємодії, яке здійснюється за допомогою електричного струму і магнітного поля. В електричних машинах виконується принцип оборотності, коли одна і та ж машина може виступати як в ролі двигуна, так і в ролі генератора або електромагнітного гальма.

Електрична машина. Якщо електрична енергія перетворюється в механічну роботу і тепло, тоді електрична машина є електричним двигуном. Якщо механічна робота перетворюється в електричну енергію і тепло, тоді електрична машина є електричним генератором.

Класифікація електричних машин

Асинхронна машина. Запропонована російським винахідником Михайлом Доливо-Добровольським у 1888 році. 95% приводів виробничих механізмів мають в своєму складі асинхронний двигун (підйомно - транспортні системи; пристрої електроприводу верстатів; медичне обладнання та побутові прилади). Переваги: простота конструкції;надійність; низька собівартість; високий термін служби; високий пусковий момент і перевантажувальна здатність. Асинхронний двигун може працювати з тривалої перевантаженням, допускає часті пуски і реверси. Основний недолік - складність регулювання частоти обертання.

Що ж таке асинхронна машина?Асинхронна машина - це електрична машина змінного струму, частота обертання ротора якої не дорівнює частоті обертання магнітного поля, створюваного струмом обмотки статора. Асинхронна машина має статор і ротор, розділені повітряним зазором. Її активними частинами є обмотки і магнітопровід (осереддя); всі інші частини - конструктивні, що забезпечують необхідну міцність, жорсткість, охолодження, можливість обертання і т. п.

Статор асинхронної машини. Осереддя статора - порожнистий циліндр, зібраний з кілець (електротехнічна сталь - 0,5 мм). Кільця ізольовані один від одного шарами лаку (для зменшення магнітних втрат). Пакет кілець запресований в станину, яка кріпиться до основи .

Статор асинхронної машини. У пазах статора розміщуються три фазні обмотки. Кожна фазна обмотка складається з декількох послідовно включених котушок. 1 - станина; 2 - осереддя статора; 3 - трифазна обмотка. Початок і кінці фаз виведені на щиток, закріплений на станині. На щитку, 660/380, Y / Δ. двигун включати в мережу з U л = 660 В за схемою Y або в мережу з U л = 380 В - за схемою Δ.

Ротор асинхронної машини. Ротор - циліндричне осереддя, зібране з листів електротехнічної сталі, ізольованих один від одного лаком. Осереддя ротора насаджене на вал, який закріплений в підшипниках. У пазах розташовані витки обмотки ротора. Короткозамкнений ротор. Осереддя. Фазний ротор

Короткозамкнений ротор асинхронної машини. У більшості двигунів застосовується короткозамкнений ротор (дешевше, обслуговування простіше, надійний, тому що немає рухомих контактів ). Торцеві кінці стрижнів замикаються накоротко кільцями з того ж матеріалу. Часто обмотка виготовляється шляхом заливання пазів ротора розплавленим алюмінієм.1 – вал; 2 – осереддя;3 – стрижні, які закладаються в пази осереддя ротора; 4 – торцеві кільця.клітка з мідних або алюмінієвих стрижнів, які без ізоляції вставляються в пази ротора.

Асинхронна машина з короткозамкненим ротором в розрізі:1 – станина; 2 - осереддя статора; 3 - обмотка статора; 4 - осереддя ротора з короткозамкненою обмоткою; 5 – вал.

Фазний ротор асинхронної машини. Доливо-Добровольський створив двигун з короткозамкненим ротором і досліджував його властивості. Він з'ясував, що у таких двигунів є дуже серйозний недолік - обмежений пусковий момент через сильно закорочений ротор. Їм же була запропонована конструкція двигуна з фазним ротором. Обмотка фазного ротора виконується ізольованим проводом (зазвичай трифазна з тим же числом котушок, що і обмотка статора). Три фазні обмотки ротора з'єднуються зіркою, а вільні кінці з'єднуються з трьома контактними кільцями (чавун або мідь), укріпленими на валу машини. На кільця накладені щітки, встановлені в щіткотримачах. Через щітки і кільця обмотка приєднана до трифазного реостата.

Асинхронний двигун з фазним ротором в розрізі: 1 – станина; 2 - пази статора; 3 – ротор; 4 - контактні кільця; 5 – щітки.

Умовні позначення. З короткозамкненим ротором. З фазним ротором. На щитку машини наводяться дані: РН, UН, IН, а також тип машини. РН - це номінальна корисна потужність (на валу) UН і IН - номінальні значення лінійної напруги і струму для зазначеної схеми з'єднання. Наприклад, тип машини 4 AH315 S8. Це асинхронний двигун (А) четвертої серії захищеного виконання. Якщо буква Н відсутня, то двигун закритого виконання. 315 - висота осі обертання в мм; S - установчі розміри (вони задаються в довіднику); 8 - число полюсів машини.

Принцип дії На обмотку статора подається напруга, під дією якого з цих обмоток протікає струм і створює обертове магнітне поле. Магнітне поле впливає на обмотку ротора і за законом електромагнітної індукції наводить в них ЕРС. В обмотці ротора під дією наводимої ЕРС виникає струм. Струм в обмотці ротора створює власне магнітне поле, яке вступає у взаємодію з обертовим магнітним полем статора. В результаті на кожен зубець муздрамтеатру ротора діє сила, яка, складаючись по колу, створює крутний електромагнітний момент, що змушує ротор обертатися. Принцип дії асинхронного двигуна:https://www.youtube.com/watch?v=u. Xwamyai. UKo. Принцип дії однофазного асинхронного двигуна:https://www.youtube.com/watch?v=2 UCZ-Nt0zhs&list=PLJ2 Hd98sbyw5 MKw0 Ep4feodt5hhh. HXQA-&index=9

Режими роботи трифазної асинхронної машини. Режим двигуна: на обмотку статора подається симетрична система струмів і в машині створюється обертове магнітне поле (ОМП) з частотою обертання n1. Силові лінії цього поля перетинають обмотку ротора, і в ній за законом електромагнітної індукції наводиться ЕРС і так як обмотка ротора замкнута, то по обмотці протікає струм І2. Взаємодія ОМП і струмів ротора створює крутний момент Мкр, що захоплює ротор за ОМП. Ротор приходить в обертання і його встановилася частота обертів n2 відповідає рівності Мкр гальмівного МТ, що додається до валу від приводиться у обертання механізму і внутрішніх сил тертя. при цьому n1 > n2. Ковзання: . У режимі двигуна: .

Режими роботи трифазної асинхронної машини. Режим генератора: якщо на працюючому двигуні ротор розігнати за допомогою двигуна до частоти > n1 в тому ж напрямку, то машина перейде в режим генератора і надлишок механічної потужності перетвориться в електричну. У режимі генератора s < 0 . Асинхронний генератор споживає з мережі реактивну потужність, а віддає - активну. Асинхронний генератор не може працювати незалежно, а працюючи паралельно на мережу погіршує коефіцієнт потужності установки.

Контроль якості знань. Перевір, чи добре ти засвоїв цю тему. Для цього пройди за посиланням і дай відповідь на контрольні запитання.https://docs.google.com/forms/d/e/1 FAIp. QLSe. FWU-t. MEC0 Omm. G4qs-JJVtd. Bx. W1 Pr5 H__X-z10hwkz9 Tqd-Q/viewform