Двигателей выполняют

Целесообразность технического использования синусои-дального тока обусловлена тем, что КПД генераторов, двигателей, трансформаторов и линий электропередачи при синусоидальной форме ЭДС, напряжения и тока получается наивысшим по сравнению с несинусоидальным током. Кроме того, при иных формах изменения тока из-за ЭДС самоиндукции могут возникать значительные перенапряжения на отдельных участках цепи. Важную роль играет и тот факт, что расчет цепей, где ЭДС, напряжение и ток изменяются синусоидально, значительно проще, чем расчет цепей, где указанные величины изменяются по несинусоидальному закону.

Многое электротехнические устройства синусоидального тока (фазовращатели, двигатели и др.) имеют сильные магнитные поля. У таких устройств велика реактивная (индуктивная) составляющая тока (см. 2.37, а), т. е. большой положительный угол сдвига фаз у между напряжением и током, что ухудшает их коэффициент мощности cos^, а значит, и коэффициент мощности промышленного предприятия в целом. Низкое значение cos *$ приводит к неполному использованию генераторов, линий передачи и другого электротехнического оборудования, которое бесполезно загружается реактивным (индуктивным) током. Эта составляющая тока обусловливает также увеличение потерь электрической энергии во всех токопроводящих частях (обмотках двигателей, трансформаторов, генераторов, проводах линий передачи и др.).

Работа асинхронных двигателей, трансформаторов и других устройств переменного тока, обладающих индуктивным сопротивлением, сопровождается процессом непрерывного изменения возникающего в них магнитного потока. При всяком изменении магнитного потока в цепи этих устройств возникает э. д. с. самоиндукции, противодействующая изменению магнитного, потока. Поэтому напряжение генераторов переменного тока, установленных на электростанциях, содержит составляющую, которая в каждый момент времени компенсирует противодействие э. д. с. самоиндукции. Следовательно, и мгновенное значение мощности генератора всегда имеет такую составляющую, которая обусловлена противодействием э.д. с. самоиндукции. Эта составляющая мгновенной мощности генератора называется реактивной мощностью.

На практике это достигается правильным выбором мощности асинхронных двигателей, трансформаторов, рациональной эксплуатацией их без недогрузки или работы вхолостую; упорядочением технологического процесса для повышения коэффициента мощности.

Многие электротехнические устройства синусоидального тока (фазовращатели, двигатели и др.) имеют сильные магнитные поля. У таких устройств велика реактивная (индуктивная) составляющая тока (см. 2.37, в) , т. е. большой положительный угол сдвига фаз *р между напряжением и током, что ухудшает их коэффициент мощности cosi, а значит, и коэффициент мощности промышленного предприятия в целом. Низкое значение cos
Многие электротехнические устройства синусоидального тока (фазовращатели, двигатели и др.) имеют сильные магнитные поля. У таких устройств велика реактивная (индуктивная) составляющая тока (см. 2.37, а), т. е. большой положительный угол сдвига фаз <р между напряжением и током, что ухудшает их коэффициент мощности соз(р, а значит, и коэффициент мощности промышленного предприятия в целом. Низкое значение cos (f приводит к неполному использованию генераторов, линий передачи и другого электротехнического оборудования, которое бесполезно загружается реактивным (индуктивным) током. Эта составляющая тока обусловливает также увеличение потерь электрической энергии во всех токопроводящих частях (обмотках двигателей, трансформаторов, генераторов, проводах линий передачи и др.).

Работа асинхронных двигателей, трансформаторов и других устройств переменного тока сопровождается процессом непрерывного изменения возникающего в них магнитного потока, который ведет себя таким образом, что ему можно приписать некоторого рода инерцию. При всяком изменении тока в цепи этих устройств инер-циалыюе сопротивление магнитного потока проявляется в форме противодействия э. д. с. самоиндукции, возникающей в этой цепи. Таким образом, напряжение генератора переменного тока обязательно должно содержать составляющую, которая в каждый момент времени компенсирует противодействие э. д. с. самоиндукции, следовательно, и мгновенное значение мощности генератора всегда содержит такую составляющую, которая обусловлена инерпиальным сопротивлением магнитного потока, т. е. иначе говоря, противодействием э. д. с. самоиндукции. Эта составляющая мгновенной мощности генератора называется реактивной мощностью.

Неишем снижении напряжения возрастают потери реактивной" мощности в индуктивных сопротивлениях асинхронных двигателей, трансформаторов и линий передачи, а также снижается зарядная компенсирующая мощность линий. Поэтому реактивная мощность в сети будет лавинообразно увеличиваться, способствуя дальнейшему снижению напряжения.

Со второй половины XIX в. началось широкое использование электрических и магнитных явлений в технике: в 20-х гг., появились первые электромагниты; в 30-е гг. в России П. Л. Шиллингом и в США С. Морзе созданы первые модели телеграфа; в 40-е годы построены электродвигатели и генераторы тока; в 50—70-е гг. массовое распространение получило электрическое освещение, начало которому положило изобретение электрической свечи русским ученым П. П. Яблочковым. Начало применения электрической энергии для технологических целей положили работы Б. С. Якоби (1838 г.), предложившего использовать электрический ток для нанесения различных металлических покрытий. В 70—80-е гг. XIX века электроэнергию стали использовать при получении алюминия, меди, цинка, для резки и сварки металлов, упрочения деталей и в других технологических процессах, начинается применение электроэнергии на транспорте. Большое значение для развития электротехники имели изобретения русского инженера М. О. Доливо-Добровольского, разработавшего к концу 90-х гг. ряд промышленных конструкций трехфазных асинхронных двигателей, трансформаторов и построившего трехфазную линию электропередачи Лауфен — Франкфурт длиной 175 км, положившей начало современному развитию электротехники.

двигателей, трансформаторов и др.). что приводит о тока и потерь в линиях.

Для новых установок и сетей напряжением до 1000 В (кроме электрических двигателей, трансформаторов и аккумуляторов) правила эксплуатации электрических установок требуют, чтобы сопротивление изоляции было не менее 1000 Ом на каждый вольт рабочего напряжения. Например, для сети напряжением 380 В сопротивление изоляции должно быть не менее 1000X380, т. е. 380 кОм.

Обмотки фазных роторов аснш^юнных двигателей. В зависимости от мощности машины обмотки фазных роторов асинхронных двигателей выполняют из круглого или прямоугольного изолированного обмоточного провода, из неизолированной прямоугольной медной проволоки или из медных шин.

Технология изготовления роторов с короткозамкнутой обмоткой значительно проще, чем фазных. Кроме того, в связи с отсутствием изоляции, контактных колец, скользящих контактов и пусковых реостатов уменьшаются габариты и стоимость двигателей, повышается их надежность и упрощаются техническое обслуживание и эксплуатация. Поэтому большинство современных асинхронных двигателей выполняют с корот-козамкнутыми роторами. Одним из недостатков асинхронных двигателей с короткозамкнугыми роторами является невозможность включить в цепь ротора во время пуска реостат для увеличения пускового момента и снижения тока. При проектировании двигателей с короткозамкнуты-ми роторами направленным выбором параметров ограничивают пусковой ток до 6-7-кратного по сравнению с номинальным, а для повышения пусковых моментов используют эффект вытеснения тока в стержнях

Принцип действия и устройство. Гистерезисным двигателем называют синхронный двигатель, вращающий момент которого создается за счет явления гистерезиса при перемагничивании ферромагнитного материала ротора. Статор в гистерезисном двигателе ( 10.7, а) выполняется так же, как и в других машинах переменного тока; обмотка статора может быть трех-или двухфазной (с конденсатором в одной из фаз). Ротор двигателя ( 10.7, б) представляет собой стальной цилиндр, выполненный из магнитно-твердого материала (имеющего широкую петлю гистерезиса) без обмотки. Применение обычной электротехнической стали для изготовления ротора не позволяет получить достаточно большой электромагнитный момент, поэтому используют специальные магнитно-твердые сплавы. С целью экономии дорогих специальных сплавов роторы гистерезисных двигателей выполняют сборными: в виде массивного или шихтованного (из отдельных изолированных пластин) кольца, насаженного на стальную или алюминиевую втулку. В гистерезисном двигателе при синхронной частоте вращения ротор намагничивается под действием магнитного поля статора. При этом из-за явления гистерезиса (молекулярного трения) ось намагничивания отста-

Двигатели с шихтованным ротором и короткозамкнутой обмоткой изготовляются до частот вращения 5000 — 6000 об/мин. Чтобы обеспечить механическую прочность ротора при больших частотах вращения, роторы асинхронных высокоскоростных двигателей выполняют стальными, без пазов, а вал и магнитопровод изготовляют из одной заготовки. Такие двигатели получили название асинхронных двигателей с массивным ротором. Асинхронные двигатели с массивным ротором применяются в специальных случаях, так как имеют низкие энергетические показатели и более трудоемки.

Виды статорных обмоток. Статорные обмотки асинхронных двигателей выполняют петлевыми. По конструкции катушек обмотки подразделяются на всыпные обмотки с мягкими катушками и обмотки с жесткими катушками или полукатушками. Мягкие катушки изготовляют из круглого изолированного провода. Для придания требуемой формы их предварительно наматывают на шаблоны, а затем укладывают в изолированные пазы (см. 1.5), междуфазовые изоляционные прокладки устанавливают в процессе укладки обмотки. Затем катушки укрепляют в пазах, с помощью клиньев или крышек им придают окончательную форму (формируют лобовые части), осуществляют бандажирование обмотки и ее пропитку. Весь процесс изготовления всыпных обмоток может быть полностью механизирован. Жесткие катушки (полукатушки) изготовляют из прямоугольного изолированного провода. Окончательную форму им придают до укладки в пазы; одновременно на них накладывают корпусную и межфазовую изоляцию. Затем катушки укладывают в предварительно изолированные открытые или полуоткрытые пазы (см. 1.4, а, б), укрепляют и подвергают пропитке.

серии с высотой оси вращения Я>200 мм. Многоскоростные модификации двигателей выполняют на 2, 3 и 4 частоты вращения в пределах от 500 до 3000 об/мин.

Первые три типа однофазных асинхронных двигателей выполняют с двумя отдельными однофазными обмотками, распределенными в пазах статора и взаимно сдвинутыми по его окружности на половину полюсного шага; четвертый тип двигателя — с явнополюсным статором с сосредоточенной обмоткой и короткозамкнутыми пусковыми витками на частях полюсов.

Роторы исполнительных асинхронных двигателей выполняют обычно двух типов: с беличьей клеткой (см. 32.1) и в виде тонкостенного немагнитного полого цилиндра ( 37.3). При этом роторы с беличьей клеткой обычно имеют скос пазов для уменьшения влияния высших пространственных гармоник поля на вращающий момент двигателя. По конструктивному оформлению исполнительные

Обмотки фазных роторов асинхронных двигателей. В зависимости от мощности машины обмотки фазных роторов асинхронных двигателей выполняют из круглого или прямоугольного изолированного обмоточного провода, из неизолированной прямоугольной медной проволоки или из медных шин.

ние и эксплуатация. Поэтому большинство современных асинхронных двигателей выполняют с короткозамкнутыми роторами. Одним из недостатков асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами является невозможность включить в цепь ротора во время пуска реостат для увеличения пускового момента и снижения тока. При проектировании двигателей с короткозамкнутыми роторами направленным выбором параметров ограничивают пусковой ток до 6—7-кратного по сравнению с номинальным, а для повышения пусковых моментов используют эффект вытеснения тока в стержнях обмотки ротора. Он заключается в неравномерном распределении плотности тока по поперечному сечению стержня. Под действием эффекта вытеснения плотность тока в ближайшей к дну паза части каждого стержня уменьшается, а в верхней возрастает. Неравномерность распределения плотности тока вызывает увеличение электрических потерь в обмотке, эквивалентное увеличению ее активного сопротивления, и пусковой момент двигателя возрастает.

Крановые двигатели отличаются от двигателей общего применения повышенной механической прочностью и высокой перегрузочной способностью. Для снижения момента инерции роторы двигателей выполняют с уменьшенным диаметром и увеличенной длиной в отличие от роторов двигателей общего применения