Динамо-машины  Нагревание и охлаждение 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 [ 48 ] 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92

фазного тока в /Пгфазный ток: например, трехфазного тока в пяти- или семифазный ток. Для этого ее обмотки статора и ротора должны быть выполнены соответственно на mj и /Пг фаз. .Машина будет работать как трансформатор, в котором энергия со статора па ротор будет передаваться вращающимся полем. Такие преобразователи применяются крайне редко и только для специальных целей.

На практике нашли себе применение поворотные трансформаторы, выполняемые так же, как асинхронные машины, и имеющие устройство, позволяющее поворачивать их ротор. Рассмотрим сначала машину, которая со стороны статора получает питание от сети трехфазного тока. Если к зажимам ее статора подводится постоянное напряжение, то при повороте ротора на зажимах его обмотки будем получать напряжение, изменяющееся только по фазе. Такие поворотные трансформаторы называются фазорегуляторами и применяются, например, для регулирования фазы сеточного напряжения ртутного выпрямителя или тиратрона и в измерительной технике, причем в последнем случае главным образом для поверки ваттметров и счетчиков (рис. 3-108).

На рис. 3-109 показана принципиальная схема поверки счетчика переменного тока с применением поворотного трансформатора. Здесь цепи тока и, надряжения поверяемого счетчика Щ и контрольного ваттметра W питаются от общей сети, но через два различных трансформатора, причем цепи напряжения приключены к зажи-.мам ротора поворотного трансформа-юра. Поворот ротора будет вызывать

Рнс. 3-108. Поворотный трансформатор для по- вероаных устройств.

Рис 3-109. Принципиальная схема поверки счетчика прн помощи поворотного трансформатора (ПТ).

изменение фазы напряжения на зажимах счетчика и ваттметра; значение же напряжения при этом не будет изменяться. Приведенная схема позволяет получать любой сдвиг фаз между напряжением параллельных цепей счетчика и ваттметра и током их последовательных цепей.

Подобные способы поверки, при которых цепи напряжения и тока измерительных приборов независимы одна от другой, носят название способов фиктивной нагрузки, так как в этих случаях измерительные приборы учитывают фиктивную мощность, равную произведению тока, напряжения и cos ф двух различных цепей.

В схемах автоматических устройств (например, счетно-решающих) нашли себе широкое применение поворотные трансформаторы малой мощности К ним обычно подводится питание со стороны статора от источника однофазного тока. При этом на обмотке ротора (на выходе) требуется получить напряжение, представляющее собой определенную функцию угла поворота ротора а. Обычно требуется, чтобы это напряжение было пропорционально sin а, cos а или было связано с углом а линейной зависимостью. В соответствии с этим различают синусные, косинусные, синус-косинусные

Подробный анализ поворотных трансформаторов приведен в книге Ю, С. Чечета laquo;Электрические микромашины автоматических устройств raquo;, Госэнергоиздат, 1957.

Рис 3-110. Схема соединении обмоток синус-косинусного поворотного трансформатора.

И линейные поворотные трансформаторы.

На рис. 3-110 представлена принципиальная схема двухполюсного поворотного трансформатора с двумя взаимно-перпендикулярными обмотками на статоре и на роторе. Назовем оси обмоток статора S и К соответственно продольной (d) и поперечной (д) осями поворотного трансформатора. Его обмотка статора S включается на переменное напряжение Us- При этом возникает продольное пульсирующее поле, которое будет наводить в обмотках ротора А аВ э. д. с. Их значения зависят от угла поворота ротора а, который будем отсчитывать от положения ротора, когда ось его обмотки А совпадает с поперечной осью q.

Очевидно, что при строго синусоидальном распределении поля в зазоре вдоль окружности ротора и при отсутствии нагрузки с вторичной стороны напряжение на обмотке А при повороте ротора будет изменяться пропорционально sin а, а напряжение на обмотке В - пропорционально cos а. Таким обравом, при использовании той или другой обмотки ротора получим синусный или косинусный, а при использовании обеих обмоток ротора - синус-косинусный поворотный трансформатор.

К поворотным трансформаторам предъявляются весьма высокие требования в отнощении точности соблюде-ния указанных зависимостей вторичных напряжений от угла а. Эти требования могут быть удовлетворены только при применении специальных , обмоток, обеспечивающих близкие к синусоидальным кривые их н. с, при слабом насыщении стальных участков магнитной цепи поворотного трансформатора и при самом тщательном

изготовлении его деталей. Кроме того, большое значение имеет правильный выбор чисел пазов статора и ротора и применение скоса пазов ротора или статора.

Напряжения на зажимах вторичных обмоток и при их нагрузке будут пропорциональны sin а и cos а, если эти обмотки и приключенные к ним внешние сопротивления одинаковы. При таком выполнении схемы получается так называемое симметрирование поворотного трансформатора на вторичной стороне. В этом случае поперечные н. с. обеих обмоток ротора, действующие всегда в противоположные стороны, равны между собой при любом а. Здесь, следовательно, не будет возникать поперечный поток, который в обмотке А создавал бы э. д. с, пропорциональную cos а, а в обмотке В - э. д. с, пропорциональную sina. Кроме того, при указанном симметрировании вторичных цепей ротора сумма продольных н. с. его обеих обмоток не будет зависеть от угла а, поэтому и ток в обмотке S статора при /Л = const будет сохранять свое значение, что приводит к постоянному значению продольного потока, не зависящему от угла а. Обмотка К на статоре замыкается обычно накоротко или на сопротивление, равное сопротивлению источника , однофазного тока, если мощность его невелика. В этом случае получается симметрирование поворотного трансформатора на первичной стороне, которое также препятствует возникновению поперечного потока, например при некотором различии внешних сопротивлений вторичных цепей.

Схема линейного поворотного трансформатора приведена на рис. 3-111. При такой схеме, где также применяется симметрирование на вторичной стороне, удается получить линейную зависимость напряжения на зажимах последовательно соединенных

Рис. 3-111. Схема соединений обмоток линейного поворотного трансформатора.

обмоток /с и /4 от угла поворота ротора а с точностью до 0,1% примерно в пределах изменения а от -37 до -1-37*.

3-28. Асинхронная машина двойного питания

Если статорная и роторная обмотки асинхронной машины получают питание от сети (или сетей) переменного тока, то такую машину называют асинхронной машиной двойного питания. При этом обычно имеется в виду трехфазная машина, обмотки которой получают питание от одной и тон же сети трехфазного тока. Эти обмотки могут включаться параллельно или последовательно. Название laquo;машина двойного питания raquo; характеризует схему включения ее обмоток, а не ее рабочие свойства, которые будут различными в зависимости от направления вращения laquo;. с, статора и ротора.

Рассмотрим сначала машину с последовательно соеднненнымн обмотками статора и ротора, создающими и. с, вращающиеся в одну и ту же сторону. В этом случае получается регулируемая (поворотная) реактивная катушка, позволяющая путем поворота ротора изменять в широких пределах ее индуктивное сопротивление. При повороте ротора изменяется угол а между осями и. с. последовательно включенных обмоток статора и ротора, вследствие чего изменяется их взаимная ийдуктивность.

Общее активное сопротивление машины (на фазу)

г = л, + Л2 = const,

и ее общее индуктивное сопротивление

X-=X,+JC2-\-JC-\- Jfjr + 2- gt;г,2 cos а,

где XI и Х2-индуктивные сопротивления рассеяния обмоток; Xir и хг - их главные индуктивные сопротивления (от главного потока в воздуш.чом зазоре); Jij - индуктивное сопротивление взаимной индукции прн совпаде-иии осей и. с. обмоток, когда они направлены в одну сторону. Чтобы получить изменение х в возможно более широких пределах, надо обмоткн выполнить с равными эффективными числами витков. Тогда Xir=X2r=x,2, Xi~X2 и мы получим:

х2{х,-{. х, + jr,2 cos о).

Следовательно, предельные значения при 0=0 и 0 = 180 ;

:2х,.

при параллельном включении одинаковых обмоток статора н ротора предельные значения X уменьшаются в 4 раза. Поворотная реактивная катушка находит себе применение при испытании электрических машин н трансформаторов, когда необходимо, например, изменять их индуктивную нагрузку.

Если обмотки статора и ротора асннхрон-яой машины, приключенные к одной и той же сети, создают н. с, вращающиеся в разные стороны, то такая асинхронная машп-

на двойного питания может работать как двигатель или генератор.. Однако для этого ее надо предварительно разогнать постороннн.м двигателем до скорости вращения, равной двойной синхронной 2П}. Тогда после приключения обмоток к сети их н: с. будут вращаться в пространстве с одной и- той же синхронной скоростью и, следовательно, будут неподвижны одна относительно другой. Созданное их совместным действием магнитное поле будет вращаться с синхронной скоростью laquo;1 относительно каждой нз обмотрк и будет наводить в них э. д, с. частоты сети.

Будем считать, что обмоткн статора и ротора одинаковы и что они приключены к сети параллельно. При отсутствии потерь в .Мишине и прн работе ее вхолостую в обмотках будут только намагничивающие токи и созданные имн н. с, будут равны и направлены в одну и ту же сторону. Поле, созданное результирующей н, с, будет наводить э. д. с. в обмотках, почти полностью уравновешивающие приложенные к ним напряжения, что возможно только прн скорости вращения ротора, равной 2Л1, При отклонении от этой скорости в обмотках возникнут токн, которые можно назвать синхронизнруюшими, так как созданный имн вращающий момент восстанавливает скорость 2п1. Следовательно, машина обладает свойствами синхронной машины.

При нагрузке машины беи н с. статора и ротора не будут совпадать, между ними установится некоторый сдвиг в пространстве, но они по-прежнему будут вращаться относительно статора со скоростью ni прн скорости ротора 2л1, При этом токи в обмотках увеличиваются, создается вращающий момент, направленный в сторону вращения ротора прн работе машины двигателем и против вращения ротора при работе машины генератором, в чем можно было бы убедиться, построив днагра.м-мы напряжений н токов для обмоток. Из диаграмм было бы видно, что при двигательном режиме ток в обмотке сдвинут по фазе относительно э. д. с, наведенной главным полем, на угол, больший 90 deg;, а при генераторном режиме ток в обмотке сдвинут по фазе относн-тельно той же э. д. с. на угол, меньший 90 .

Указанные машины двойного питания пе нашлн себе практического применения. При использовании их в двигательном режиме требуется разгонный двигатель, при помощи которого можно было бы довести их скорость вращения до двойной синхронной. Кроме того, при включении машины встречаются затруднения при синхронизации ее с сетью. Другим большим недостатком этих машин является склонность их к качаниям и связанная с этим в ряде случаев недостаточная устойчивость в работе (см, sect; 4-12).

3-29. Асинхронные машины для синхронной связи

На практике иногда необходимо иметь согласованное вращение двух или нескольких механизмов, удаленных один от другого на большое расстояние или установленных таким образом, что механическое соединение их, например, при помощи общего ва-