Индукторные синхронные

Для питания энергией высокоскоростных асинхронных двигателей при частотах до 500 Гц используют многополюсные синхронные или индукторные генераторы, для нагревательных установок и высокоскоростных асинхронных двигателей при частотах до 8000 Гц — специальные индукторные генераторы. Переменный ток высокой частоты (от тысяч до нескольких сотен миллионов герц) для радиотехнических и других установок получают с помощью ламповых или полупроводниковых генераторов. Принцип действия генераторов основан на возникновении синусоидальных колебаний в контуре с емкостью и индуктивностью.

1.5. Индукторные генераторы........................................................ 27

1.5. Индукторные генераторы

На летательных аппаратах применяются однопакетные и двухпакетные одноименнополюсные индукторные генераторы. В корпусе статора 1 из стали армко ( 1.4) расположена неподвижная кольцевая обмотка возбуждения 2, создающая аксиальное магнитное поле машины. Обмотка переменного тока 4 располагается на статоре 3, шихтованном из электротехнической стали. Зубцы ротора 5 также набираются из электротехнической стали, но могут быть выполнены и массивными. Втулка ротора 6 выполняется из стали армко и располагается на валу 7.

Индукторные генераторы имеют плохую форму кривой напряжения, коэффициент нелинейных искажений достигает 24%. Крутопадающие внешние характеристики, малый коэффициент перегрузки, плохие динамические характеристики ограничивают область применения индукторных генераторов на летательных аппаратах. Они применяются для тяжелых условий работы при окружающей температуре 300-500°С, а также как однофазные

Параметрические ЭП выпускаются промышленностью. Это — индукторные генераторы автономных энергосистем, высокочастотные генераторы, тихоходные индукторные двигатели и др.

Параметрические ЭП выпускаются промышленностью. Это индукторные генераторы автономных энергосистем, высокочастотные генераторы, тихоходные индукторные двигатели и др.

В автоматических устройствах широко применяют синхронные микродвигатели мощностью от долей ватта до нескольких сотен ватт. Характерной особенностью таких двигателей является то, что их частота вращения я2 = «1 жестко связана с частотой питающей сети /lf поэтому их используют в различных устройствах, где требуется поддерживать постоянную частоту вращения (в электрических часовых механизмах-лентопротяжных механизмах самопишущих приборов и киноустановок, радиоаппаратуре, программных устройствах и пр.), а также в системах синхронной связи, где частота вращения механизмов управляется изменением частоты питающего напряжения. В ряде случаев синхронные микромашины применяют в качестве генераторов, например для получения переменного тока повышенной частоты (индукторные генераторы) и измерения частоты вращения (синхронные тахоге-нераторы).

В зависимости от особенностей электромагнитной системы синхронные микромашины подразделяют на следующие типы: двигатели и генераторы с постоянными магнитами; реактивные двигатели; гистере-зисные двигатели; индукторные генераторы и двигатели (в том числе редукторные двигатели); шаговые (импульсные) двигатели.

В зависимости от расположения обмотки возбуждения индукторные генераторы подразделяют на машины с радиальным и осевым возбуждением. При радиальном возбуждении ( 10 10 а) обмотка возбуждения создает магнитный поток Фв, проходящий через статор и ротор в радиальном направлении (см. штриховые линии) Обмотка якоря расположена в малых пазах пакета статора, а обмотка возбуждения — в больших пазах. При осевом возбуждении ( 10.10, б) магнитный поток Фв замыкается в осевом направлении через ротор (см. штриховую линию). Обмотка якоря расположена в пазах сердечника статора, а обмотка возбуждения охватывает втулку ротора. В некоторых конструкциях индукторных машин вместо обмотки возбуждения применяют постоянные магниты, потоки которых замыкаются в радиальном или осевом направлении.

При частоте более 3000 Гц целесообразно применять индукторные генераторы с гребенчатыми выступами на статоре ( 10.12, а). В таком генераторе на статоре-и роторе имеются зубцы с одинаковыми зуб-цовыми делениями. Обмотки возбуждения и якоря расположены на статоре в больших пазах, между которыми образуются выступы, называемые полюсами статора. Катушки обмоток статора охватывают два таких полюса, причем обмотки якоря и возбуждения сдвинуты одна относительно другой на половину полюсного деления. Зубцы соседних полюсов статора сдвинуты относительно зубцов ротора на половину зубцового деления. Обмотка возбуждения создает магнитный поток Фв, который делится между двумя полюсами на неравные части Фщ и Фв2 ( 10.12, б), так как магнитные сопротивления воздушного зазора между статором и ротором для различных полюсов будут неодинаковыми. В момент времени, соответствующий изображенному на 10.12, поток ФВ1 значительно больше потока ФВ2, так как под полюсом, через который проходит поток ФВ1, зубцы статора находятся против зубцов ротора. В то же время под соседними полюсами зубцы ротора располагаются против впадин, имеющихся на статоре, при этом магнитное сопротивление воздушного зазора максимально. При повороте ротора на половину зубцового деления поток ФВ2 становится максимальным, а поток Фв1 — минимальным. Таким образом, потоки ФВ1 и ФВ2 пульсируют с частотой /! = г2п2/60 и индуктируют в обмотке якоря ЭДС

Индукторные синхронные машины. При рассмотрении уравнений электромеханического преобразования энергии (1.157)—(1.160) было отмечено, что под знаком производной находятся, как независимые переменные токи, так и коэффициенты перед переменными — параметры L и М. В уравнениях электромеханического преобразования энергии есть члены вида (d/dt)Li и (dldt)Mt.

В СССР индукторные синхронные двигатели, серий ДСР и ОРД выпускаются мощностью до сотен ватт и частотой вращения 1,2 и 60 об/ /мин в трех- и однофазном исполнении.

Индукторную машину, предназначенную для работы в двигательном режиме, называют редукторным двигателем. По своим свойствам и характеристикам индукторные синхронные машины не отличаются от обычных. Их теория строится, исходя из общего математического описания процессов электромеханического преобразования энергии в индуктивных машинах, основные положения которого изложены в § 18-2.

Индукторная машина уступает обычной по своим массо-габаритным показателям; ее размеры и масса существенно больше, чем у обычной синхронной машины. Это объясняется главным образом тем, что поток в зубцовом слое статора индукторной машины изменяется только от минимума до максимума, в то время как в обычной машине он изменяется и по значению, и по направлению. При одинаковых главных размерах и одной и той же максимальной индукции в зубцах амплитуда основной гармонической потока оказывается в индукторной машине в 3 — 4 раза меньшей. Поэтому индукторные синхронные машины применяются только в тех случаях, когда требуемую частоту затруднительно получить с помощью обычной синхронной многополюсной машины или машины с когте-образными полюсами.

Кроме того, мелкими сериями изготавливаются индукторные синхронные генераторы самых различных мощностей, частот тока и вращения.

Индукторные синхронные двигатели. Это название получили индукторные синхронные машины, предназначенные для работы в режиме двигателя и позволяющие получить весьма малые частоты вращения без использования механических редукторов. Поскольку терминология в этой области еще не сложилась, их называют также редукторными синхронными двигателями, синхронными двигателями с электромагнитной редукцией частоты вращения или субсинхронными. Несмотря на то что по своему устройству эти двигатели в принципе ничем не отличаются от синхронных индукторных генераторов соответствующих модификаций, они нашли практическое применение много позже и получили заметное распространение лишь в 60—70-х годах. Синхронная частота вращения индукторных двигателей при заданной частоте питания / зависит только от числа зубцов Z магнитопровода ротора п = ?2/2я = f/Z. Выбирая достаточно большое число зубцов, можно получить весьма низкие синхронные частоты вращения. Например, при / = 50 Гц и Z = 100 получим п = 0,5 об/с, или 30 об/мин.

Индукторные синхронные генераторы. Индукторная синхронная машина первоначально получила применение в качестве генератора. В 1854 г. Найтом получен английский патент на генератор, соответствующий по принципу работы этому классу машин. Индукторный генератор, напоминающий по своей конструкции современные машины этого типа, изобретен в 1877 г. П. Н. Яблочковым. После изобретения в 1895 г. радио индукторные генераторы стали применять главным образом для питания антенного контура радиостанции токами высокой частоты 50 кГц и более. При этом, несмотря на то что еще в 1901 г. Гюи был предложен индукторный генератор с зубчатым магнитопроводом статора, называемый теперь генератором с пульсирующим потоком зубца ротора (см. § 20-4, пп. «в» и «д»), еще долгое время (примерно до 20-х годов) использовались исключительно индукторные генераторы с гладким магнитопроводом статора, называемые теперь генераторами с постоянным потоком (см. § 20-4, пп. «б» и «г»).

§ 41-5. Индукторные синхронные машины

Индукторные синхронные машины 793

41-5. Индукторные синхронные машины................ 793

§ 41-5. Индукторные синхронные машины