Электрического генератора

лишь при относительном движении проводников ротора в магнитном поле машины. Из этого следует важный вывод о том, что ротор и магнитное поле асинхронной машины, работающей в режиме электрического двигателя, вращаются в пространстве в одном направлении, но с разными скоростями; скорость вращения ротора двигателя всегда меньше скорости вращения магнитного поля. С увеличением тормозного момента скорость вращения ротора уменьшается. При отсутствии внешнего момента сопротивления возбужденная машина будет находиться в режиме холостого хода, характеризуемом свободным вращением ротора со скоростью, близкой к синхронной. Лишь в теоретически возможном случае полного исчезновения внутренних сил трения скорость вращения ротора может достигнуть синхронной скорости вращения поля. Тогда прекратится пересечение проводников ротора магнитными линиями поля и токи в роторе исчезнут. В этом случае говорят о режиме идеального холостого хода асинхронной машины.

Как известно, механической характеристикой любого электрического двигателя называют зависимость угловой скорости вращения "ротора от электромагнитного момента. Для трехфазного асинхронного

циентом сигнала управления, изменяющимся от нуля до единицы, изображено на 19.13. Там же построена механическая характеристика (кривая /) устройства, проводимого во вращение исполнительным двигателем. Ординаты точек пересечения этой характеристики с механическими характеристиками электрического двигателя определяют скорости вра-\-^1 щения его ротора. Например, при работе с

Рабочая машина и электродвигатель соединены друг с другом механической передачей и образуют единое машинное устройство. Подобным машинным устройством управляют обычно при помощи аппаратов, приборов, а иногда и вспомогательных электрических машин, включенных в цепи электрического двигателя.

Переходные режимы возникают в результате изменения нагрузки, связанной с производственными процессами, изменения сопротивлений в цепях двигателя, колебаний напряжения сети и т. п. В широких пределах изменяются скорость, момент и ток двигателя при пуске, реверсировании, когда нарушается равенство между вращающим моментом двигателя и моментом сопротивления, т. е. переходные процессы связаны с динамикой работы электрического двигателя и производственного механизма.

Механической характеристикой электрического двигателя называют зависимость его угловой скорости от вращающего момента, т. е. (о=/(М).

При изучении тепловых процессов в электрическом двигателе в целях упрощения двигатель рассматривают как однородное тело и температуру в разных его точках считают одинаковой. Кроме того, считают, что теплоотдача во внешнюю среду про-лорциональна превышению температуры т. Рассмотрим, как протекают процессы нагрева и охлаждения электрического двигателя.

Принято считать, что история электрических машин начинается с изобретения Майклом Фарадеем электрического двигателя.

Большая часть производимой электроэнергии используете! в электрических двигателях для приведения в движение различны: механизмов. Устройство, состоящее из электрического двигателя аппаратуры управления и передаточных механизмов, необходимы} для осуществления связи двигателя с рабочей машиной, называете} электрическим приводом. Различают электропривод: групповой, ил! трансмиссионный, при котором электрический двигатель приводит в движение трансмиссию, связанную с несколькими рабочими Маши нами; одиночный, когда каждый рабочий механизм имеет свой электрический двигатель; многодвигательный, состоящий из несколько двигателей, каждый из которых приводит в движение определеннук часть рабочей машины.

На смену им пришел механический привод от ветряного двигателя, от водяного колеса и турбины, паровой машины, двигателя внутреннего сгорания и от электрического двигателя, который постепенно занял главенствующее место. Первые механические приводы известны были в глубокой древности со времени устройства водяных и ветряных мельниц.

Возможность создания электрического двигателя была обусловлена успехами в области электромагнетизма. Вторая четверть XIX в. характеризуется разработкой разнообразных физических приборов, наглядно демонстрирующих превращение электрической энергии в механическую. Первый электродвигатель, с помощью которого осуществлен электропривод, был построен в 1834—1838 гг. петербургским академиком Б. С. Якоби, в 1838 г. на Неве были проведены испытания этого двигателя, установленного на небольшом катере, вмещавшем 12—14 чел.; это было первое судно, приводившееся в движение электродвигателем. Однако отсутствие экономичных источников электрической энергии не позволило внедрить электропривод в промышленность. Развитие электропривода совершалось в длительной борьбе со старыми, отживающими способами распределения механической энергии, и прошло более полувека, прежде чем окончательно победило передовое прогрессивное направление. До создания промышленного типа электрического генератора (3. Грамм, 1870 г.) встречались лишь отдельные случаи применения электропривода. Известно, например, что в 50—60-х годах XIX в. некоторое распространение получил электродвигатель французского электротехника Фромана, приводивший в движение типографские и ткацкие станки. Прогрессивную роль в развитии электропривода сыграло изобретение в 1860 г. итальянским ученым А. Пачинотти электродвигателя с кольцевым якорем.

рождения и первоначального развития электротехники. В эти годы создаются разнообразные электромашинные генераторы и электрические двигатели, проводятся первые эффективные опыты по применению электричества для освещения, создаются первые электроавтоматические приборы, зарождается электроизмерительная техника. Однако широкое практическое применение электрической энергии в этот период еще было невозможно из-за отсутствия экономичного и надежного электрического генератора.

окружной скорости i;>330 м/с на периферии супермаховиков превышают скорость звука в воздухе, поэтому число Маха Ма>1, что обусловливает резкое изменение аэродинамических характеристик маховика (см. §4.1). Герметизация обусловливает некоторые особенности конструкции МН: наличие соответствующих газовых или вакуумных уплотнений на свободном конце вала, с помощью которого выводится механическая энергия; применение гибких герметизирующих стенок для отбора энергии посредством волновой передачи; осуществление бесконтактной связи с потребителем через электромагнитную муфту, ведущая и ведомая части которой расположены по разные стороны разделительной стенки; использование поводковой муфты с сильфоном; размещение МН и потребителя (например, электрического генератора) на одном валу внутри общего герметизированного объема и др. [4.1].

решение задач: а) повышения удельной энергии; б) увеличения быстродействия при разряде; в) подъема уровня накопленной энергии; г) осуществления самовозбуждения УМ в генераторном режиме (самовозбуждение требуется для компактных УМ автономных стационарных и транспортных электроэнергетических установок). Для достижения необходимых результатов применяются: совмещение в одной УМ функций разгонного электродвигателя и электрического генератора; использование внешнего магнитопровода в качестве кинетического накопителя; выполнение контрроторной конструкции УМ без неподвижных элементов магнитопровода; разделение функций накопления и генерирования энергии путем компоновки конструкций ЭМН с дополнительными маховиками; схемные мероприятия для компенсации реакции якоря; изготовление УМ без ферромаг-нитопровода, в том числе с сверхпроводниковыми обмотками возбуждения; группирование блоков ЭМН при их вертикальном (попарном, с встречным вращением роторов) или горизонтальном симметричном размещении относительно центральных токособирающих коаксиальных шин. Указанные концепции иллюстрируются конструктивными схемами УМ на 5.8,

Задача 3.50. Определить относительный электрический к. п. д. турбогенератора, если параметры пара перед турбиной: ра = 4 МПа, /„ == 390 °С; за турбиной: р2 = 1 МПа* /2 = 240 "С, механический к. п. д. турбины г)м — 0,97 и к, п. д. электрического генератора TJ,, = 0,95.

Задача 3.60. Конденсационная турбина работает при начальных параметрах пара /?0 = 3,5 МПа, ^0 = 435 °С и давлении пара в конденсаторе рк — 4 • 103 Па. Определить секундный и удельный расходы пара на турбину, если электрическая мощность турбогенератора Na = 24 000 кВт, относительный эффективный к. п. д. турбины \]0,е = 0,76 и к. п. д. электрического генератора т]г = 0,96.

Задача 3.61. Турбина с регулируемым производственным отбором пара, работающая при начальных параметрах пара рй = 3,5 МПа, /0 = 435 °С и давлении пара в конденсаторе р„ = 4 • 103 Па, обеспечивает отбор пара Dn= = 5 кг/с при давлении ра = 0,2 МПа. Определить расход пара на турбину, если электрическая мощность турбогенератора Na = 4000 кВт, относительный внутренний к. п. д. части высокого давления (до отбора) ц'щ — 0,74, относительный внутренний к. п. д. части низкого давления (после отбора) TI'OI = 0,76, механический к. п. д. цм = 0,98 и к. п. д. электрического генератора г\г = 0,96.

= 0,96, к. п. д. электрического генератора г\г = 0,97 и доля расхода пара, отбираемого из промежуточного отбора на производство ап = 0,5.

На тепловых, атомных и гидравлических электростанциях механическая энергия ротора турбины преобразуется электрическим генератором в электроэнергию. Принцип действия электрического генератора определяется законом электромагнитной индукции Фа-радея, согласно которому в проводнике, движущемся в магнитном поле и, следовательно, пересекающем магнитные силовые линии,

83. Принцип действия электрического генератора

Выработанная электрическая энергия отводится от электрического генератора к внешним потребителям через повышающие электрические трансформаторы.

Внешняя аэродинамическая характеристика. Реальный напор р, создаваемый центробежным нагнетателем во внешней сети, всегда меньше теоретического на количество потерь давления в самом нагнетателе при каждом данном значении расхода. При этом надо иметь в виду, что теоретическое давление РТ в любой точке характеристики 'равно его значению по формуле Эйлера, но во внешней сети может быть использован лишь его избыток по отношению к внутренним потерям, равный р. Таким образом, теоретическое давление центробежного вентилятора аналогично ЭДС электрического генератора, давление во внешней сети аналогично напряжению электрического генератора.