Электромагнитное устройство

Постоянные магниты как источники постоянного магнитного поля широко применяют в ряде устройств информационно-измерительной техники; области и объем их применения непрерывно расширяются. На их использовании основана работа магнитоэлектрических измерительных механизмов, мапштоиндукционных успокоителей, поляризованных реле, герконов и других устройств. В микромашинах возбуждение с помощью постоянных магнитов практически полностью вытеснило электромагнитное возбуждение.

Основным недостатком машин с постоянными магнитами является трудность регулирования потока возбуждения. Для регулирования потока возбуждения иногда применяют и постоянные магниты, и обычное электромагнитное возбуждение, а также подмагниччва-ние спинки статора.

и средней мощности применяют роторы явнополюсной конструкции. Они имеют или электромагнитное возбуждение с помощью катушек, насаженных на сердечники полюсов, или же возбуждение постоянными магнитами в виде явнополюсной звездочки. На 24.1 представлены часть статора с катушкой обмотки на дуге полюсного шага 11 и один полюс ротора с электромагнитным возбуждением магнитного поля. Как видно из рисунка, обмотка возбуждения явнополюсного ротора сконцентрирована на сердечниках полюсов. Поэтому все силовые линии создаваемого катушкой магнитного поля ротора, выходящего из полюсного наконечника, сцепляются со всеми витками катушки. Примерная картина распределения силовых линий полезного магнитного поля ротора в воздушном зазоре машины по дуге полюсного шага представлена на 24.1 Поверхность полюсного наконечника ротора по отношению к внутренней поверхности статора может быть концентрической — с одинаковым воздушным зазором 8 по всей дуге (сплошная линия на 24.1) или же эксцентрической — с постепенным увеличением это-

В синхронных двигателях с радиальным расположением постоянных магнитов и короткозамкнутой обмотки ротора индуктивное сопротивление обмотки якоря по поперечной оси превышает индуктивное сопротивление по продольной оси (x,i>Xd), поскольку магнитная проницаемость магнитов значительно меньше магнитной проницаемости электротехнической стали. В связи с этим реактивная составляющая электромагнитного момента в синхронном режиме такого двигателя по сравнению с реактивной составляющей, обычного синхронного двигателя, имеющего электромагнитное возбуждение, изменяет знак на обратный. Вследствие изменения знака

В роторе с когтеобразными полюсами ( 63-12) кольцевой магнит, намагниченный в осевом направлении, заменяет кольцевую обмотку возбуждения (ср. с 63-4). В разноименнополюс-ной индукторной машине по 63-7 электромагнитное возбуждение может быть заменено магнитным, как показано на 63-13 (вместо трех малых зубцов в каждой из зон / — IV на 63-7 здесь имеется по одному зубцу в каждой из зон). Соответствующий аналог с магнитным возбуждением имеется и у одноименнополюс-ной машины по 63-8. Постоянный магнит может быть в этом случае выполнен в виде намагниченного в осевом направлении

вращения вполне могут конкурировать с синхронными машинами, имеющими электромагнитное возбуждение.

В синхронных двигателях с радиальным расположением постоянных магнитов и короткозамкнутой обмотки ротора индуктивное сопротивление обмотки якоря по поперечной оси превышает индуктивное сопротивление по продольной оси (xq>Xa), поскольку магнитная проницаемость магнитов значительно меньше магнитной: проницаемости электротехнической стали. В связи с этим реактивная составляющая электромагнитного момента в синхронном режиме такого двигателя по сравнению с реактивной составляющей обычного синхронного двигателя, имеющего электромагнитное возбуждение, изменяет знак на обратный. Вследствие изменения знака

В зависимости от конструкции ротора различают: двигатели с возбуждением от постоянных магнитов; реактивные двигатели; гистерезисные двигатели. Электромагнитное возбуждение в СД малой мощности применяется крайне редко. Независимо от конструктивного исполнения ротора статор СД аналогичен статору АД. На статоре располагается либо трехфазная, либо двухфазная с фазосмещаю-щими элементами, либо однофазная с короткозамк-нутыми витками на явновыраженных полюсах обмотка, создающая вращающееся магнитное поле.

ЭП с вентильным двигателем. Вентильный двигатель представляет собой систему ( 55.38), состоящую из синхронного двигателя СД, датчика положения его ротора ДПР и преобразователя частоты, включающего в себя выпрямитель В и инвертор И со своими системами управления СУВ и СУЙ. Преобразователь частоты вместе с ДПР выполняют роль коллектора двигателя постоянного тока, поэтому вентильный двигатель иногда называется бесконтактным (бесколлекторным) двигателем постоянного тока. Синхронные двигатели могут иметь электромагнитное возбуждение, как это показано на 55.38, или возбуждение от постоянных магнитов. Мощность вентильных двигателей достигает 20 МВт и более, а диапазон частоты вращения лежит в пределах от 10 до 18 000 об/мин. На 55.38 С/3 с , 1/9 — соответственно сигналы задания скорости и положения ротора.

а — возбуждение от постоянных магнитов; 6 — электромагнитное возбуждение

Область применения. Применение постоянных магнитов увеличивает надежность электрической машины и устраняет потери на возбуждение, но одновременно увеличивает вес и стоимость машины и ухудшает некоторые ее параметры и характеристики. Поэтому в электромашиностроении область применения постоянных магнитов пока ограничена машинами малой мощности (до 1 ква). В области микромашин, где потери на возбуждение составляют более 50% всех потерь, электромагнитное возбуждение практически полностью вытеснено магнитоэлектрическим возбуждением, т. е. возбуждением с помощью постоянных магнитов. В настоящее время магнитоэлектрическое возбуждение применяют в авиационных преобразователях постоянного тока мощностью от 0,07 до 1 ква, тракторных генераторах от 0,06 до 0,4 ква и многочисленных исполнительных двигателях устройств автоматического регулирования и управления, а также в двигателях, генераторах и чувствительных элементах магнитоиндукциолных тахометров, генераторах омметров и в генераторах и двигателях других измерительных приборов.

В результате перемещения якоря электромагнитное устройство выполняет те функции, на которые оно рассчитано: проис-

Трансформатором называется статическое (т. е. без движущихся частей) электромагнитное устройство, предназначенное чаще всего для преобразования одного переменного напряжения в другое (или другие) напряжение той же частоты. Трансформатор имеет не менее двух обмоток с общим магнитным потоком, которые электрически изолированы друг от друга (за исключением автотрансформаторов).

Магнитным усилителем (МУ) называют бесконтактное электромагнитное устройство, предназначенное для управления мощностью, поступающей от источника питания в нагрузку.

Магнитный усилитель представляет собой статическое электромагнитное устройство; принцип действия его можно легко понять, рассмотрев 3.1, а. На сердечник, выполненный из магнито-мягкого материала (кривая намагничивания показана на 3.1, б), наложены две обмотки: перваэ (рабочая) wp включена последовательно с нагрузкой на переменное напряжение t/p, изменяющееся с частотой /р, вторая (управляющая) wy — на постоянное напряжение (Уу (/у = 0).

Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, имеющее две или большее число индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.

присоединяется понижающий трансформатор Т. Для компенсации падения напряжения при росте нагрузки последовательно с Т включают дополнительный реактор LR. Совокупность понижающего трансформатора и реактора составляет электромагнитное устройство, смонтированное в одном корпусе. Для надежной работы высокочастотного тракта канала связи или защиты, чтобы электромагнитное

трансформатора входят конденсаторы связи и отбора мощности, электромагнитное устройство, высокочастотный заградитель, разрядник и элементы конструкции. Конденсаторы и электромагнитное устройство заполнены маслом до нормального уровня. При заводских испытаниях производят комплектацию всего устройства, подбор положения переключателей и заземления нулевых выводов (нейтрали) ВН (XI, Х2 или ХЗ). Замена конденсаторов Cl, C2, приводящая к изменению коэффициента деления kc, не допускается. При изменении заводских положений переключателей класс точности ТН не гарантируется.

Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство, имеющее две или большее число индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.

Принцип действия. Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, преобразующее напряжение переменного тока. Трансформатор имеет несколько индуктивно взаимосвязанных обмоток. Для обеспечения большей взаимоиндуктивности между обмотками одной фазы их размещают на общем сердечнике, собранном из листов электротехнической стали ( IV. 1). При изменении тока в одной из обмоток в ней и в других наводятся э. д. с. Обмотку, присоединенную к питающей сети, называют первичной, а обмотку, к которой подсоединяется нагрузка,— вторичной. Обычно все величины, относящиеся к первичной обмотке трансформатора, помечают индексом 1, относящиеся ко вторичной обмотке,— индексом 2.

В соответствии с ГОСТ 16110-70 трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, имеющее две или больше индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока. Трансформатор, предназначенный для преобразования электрической энергии в сетях энергосистем и потребителей электроэнергии, называется силовым. Если силовой трансформатор предназначен для включения в сеть, не отличающуюся особыми условиями работы, или для питания приемников электрической энергии, не отличающихся особыми условиями работы, характером нагрузки или режимом работы, то он называется силовым трансформатором общего назначения.

Электромагнитное устройство с происходящими в нем и в окружающем его пространстве физическими процессами в теории электрических цепей заменяют некоторым расчетным эквивалентом — электрической цепью.