Трехфазных коллекторных

Трехфазная электрическая система большой мощности состоит из большого числа трехфазных источников и трехфазных приемников электрической энергии, работающих параллельно. Можно считать, что частичное изменение числа источников и приемников электрической энергии в системе большой мощности не влияет на режим ее работы. Поэтому действующее значение напряжения на общих шинах системы, так же как частоту, можно всегда считать постоянными величинами. На 15.7 приведена эквивалентная схема замещения фазы системы большой мощности, содержащая источник бесконечной мощности ЭДС К и приемник с сопротивлением нагрузки Z На этом же рисунке показана эквивалентная схема замещения фазы синхронного генератора без учета активного сопротивления фазной обмотки, который подключен к общим шинам системы. Запишем уравнение электрического состояния фазы синхронного генератора:

§ 5.1. СОЕДИНЕНИЯ ОБМОТОК ТРЕХФАЗНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

§ 5.1. Соединения обмоток трехфазных источников электрической энергии.............. 118

Трехфазная электрическая система большой мощности состоит из большого числа трехфазных источников и трехфазных приемников электрической энергии, работающих параллельно. Можно считать, что частичное изменение числа источников и приемников электрической энергии в системе большой мощности не влияет на режим ее работы. Поэтому действующее значение напряжения на общих шинах системы, так же как частоту, можно всегда считать постоянными величинами. На 15.7 приведена эквивалентная схема замещения фазы системы большой мощности, содержащая источник бесконечной мощности ЭДС Е и приемник с сопротивлением нагрузки ZH. На этом же рисунке показана эквивалентная схема замещения фазы синхронного генератора без учета активного сопротивления фазной обмотки, который подключен к общим шинам системы. Запишем уравнение электрического состояния фазы синхронного генератора:

Трехфазная электрическая система большой мощности состоит из большого числа трехфазных источников и трехфазных приемников электрической энергии, работающих параллельно. Можно считать, что частичное изменение числа источников и приемников электрической энергии в системе большой мощности не влияет на режим ее работы. Поэтому действующее значение напряжения на общих шинах системы, так же как частоту, можно всегда считать постоянными величинами. На 15.7 приведена эквивалентная схема замещения фазы системы большой мощности, содержащая источник бесконечной мощности ЭДС Е и приемник с сопротивлением нагрузки Z На этом же рисунке показана эквивалентная схема замещения фазы синхронного генератора без учета активного сопротивления фазной обмотки, который подключен к общим шинам системы. Запишем уравнение электрического состояния фазы синхронного генератора:

Электрическая энергия в современных условиях вырабатывается преимущественно источниками энергии с трехфазной системой напряжений. Трехфазные источники широко применяются в технике. Объясняется это тем, что трехфазная система переменного тока является наиболее экономичной. В качестве трехфазных источников напряжений на электрических станциях используются трехфазные синхронные генераторы, на статоре которых размещаются три фазные обмотки (фазы), смещенные в пространстве относительно друг друга на угол 120°. При вращении ротора, выполненного в виде электромагнита постоянного тока, в обмотках генератора будут индуцироваться переменные ЭДС, сдвинутые относительно друг друга по фазе также на 120° (2л/3):

Синхронные машины широко используются в качестве синхронных генераторов переменного тока. При этом механическая энергия, получаемая с вала первичного двигателя, приводящего во вращение вал генератора, преобразуется в электрическую энергию и отдается в сеть переменного тока потребителям электроэнергии. На современных электрических станциях независимо от их типа и мощности в качестве трехфазных источников электроэнергии используются исключительно синхронные генераторы.

Существуют различные способы соединения фаз трехфазных источников питания и трехфазных потребителей электроэнергии. Наиболее распространенными являются соединения «звезда» и «треугольник». При этом способы соединения фаз источников и фаз потребителей в трехфазных системах могут быть различными. Фазы источника обычно соединены «звездой»,- фазы потребителей соединяются либо «звездой», либо «треугольником».

Соединение трехфазного источника питания в треугольник. Обмотки трехфазных источников, предназначенных для питания трех-проводных цепей, могут быть соединены в звезду ( 7.5) или в треугольник ( 7.20).

В современных условиях электрическая энергия вырабатывается преимущественно источниками энергии с трехфазной системой напряжений. Такие источники широко применяют в технике. Объясняется это тем, что трехфазная система переменного тока является наиболее экономичной. В качестве трехфазных источников напряжений на электрических станциях используют трехфазные синхронные генераторы, на статоре которых размещаются три фазные обмотки (фазы), смещенные в пространстве относительно друг друга на угол 120°. При вращении ротора, выполненного в виде электромагнита постоянного тока, в обмотках генератора будут индуцироваться переменные ЭДС, сдвинутые относительно друг друга по фазе также на 120° (2п/3):

и отдается в сеть переменного тока потребителям электроэнергии. На современных электрических станциях независимо от их типа и мощности в качестве трехфазных источников электроэнергии используются исключительно синхронные генераторы.

Наибольшее распространение среди трехфазных коллекторных двигателей получили трехфазные коллекторные двигатели с параллельным возбуждением с двойным комплектом щеток, например двигатель Шраге—Рихтера ( 6.2). Этот двигатель был предложен в 1910 г. почти одновременно Шраге и Рихтером.

В то же время (1900—1914 гг.) шло развитие трехфазных коллекторных машин в следующих главных направлениях: а) как двигателей последовательного и параллельного возбуждения, позволяющих плавно и в широких пределах регулировать скорость вращения; б) как двигателей с улучшенным коэффициентом мощности; в) как фазокомпенсаторов, включаемых в цепь ротора асинхронных бесколлекторных машин с целью улучшения коэффициента мощности и г) как генераторов переменного тока в каскадных и специальных установках.

Так как в общем случае э. д. с. Ег и ?тр не совпадают по фазе, то результирующая э. д. с. в короткозамкнутой секции представляет собой геометрическую сумму э. д. с. Ег и ?тр; Так же как и в. однофазных машинах, удовлетворительная коммутация трехфазных коллекторных машин возможна лишь в том случае, если нескомпенсированная э. д. с. в коммутирующей секции Ерз^ 1,2 -ь 1,5 в. Равным образом и средства улучшения коммутации здесь те же, что были указаны выше в § 27-5, а. Специальные особенности коммутации некоторых типов машин рассматриваются особо.

267. M. П. К о с т е н к о и Л. П. Г н е д и н. Теория и расчет трехфазных коллекторных машин и каскадных соединений, изд. «Наука», 1964.

— трехфазных коллекторных машин 608, 686

Эти несомненные достоинства коллекторных двигателей по сравнению с асинхронными двигателями стимулировали их разработку уже на самых ранних этапах развития электромашиностроения. В период 1880—1925 гг. было предложено много разнообразных однофазных и трехфазных коллекторных

3} стоимость трехфазных коллекторных двигателей в 1,5—2 раза больше стоимости двигателей постоянного тока и в 3—б раз больше стоимости асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

4) Особенности коммутации трехфазных коллекторных двигателей. При вращении ротора трехфазного коллекторного двигателя секции его якорной обмотки переходят из одних фаз в другие. Во время такого перехода они замыкаются щетками накоротко и ток в них изменяется на разность мгновенных значений токов в соседних фазах. В двигателе Шраге—Рихтера, имеющем двойной комплект щеток, секция переходит во время коммутации из зоны, занятой фазой, к обесточенной зоне (или наоборот) и ток в ней изменяется на мгновенный ток в рассматриваемой фазе. Таким образом, в общем случае ток во время коммутации изменяется на мгновенный ток через рассматриваемую щетку. Вследствие

указанного изменения тока в коммутируемой секции индуктируется такая же реактивная ЭДС е„, как в машинах постоянного тока (см. § 64-11). Эта ЭДС равняется сумме ЭДС самоиндукции и взаимной индукции коммутируемой секции и отличается от реактивной ЭДС в машинах постоянного тока лишь тем, что она пропорциональна току через щетку в момент коммутации. Поэтому с ростом числа фаз реактивная ЭДС уменьшается. Однако кроме реактивной ЭДС в коммутируемых секциях трехфазных коллекторных двигателей индуктируется дополнительно так называемая трансформаторная ЭДС е-,. Появление этой ЭДС в коллекторных машинах трехфазного тока связано с изменением потокосцепле-ния основного вращающегося поля с коммутируемой секцией. Трансформаторная ЭДС пропорциональна скорости перемещения поля относительно секции "и не зависиТоТтсЖаТцеткй. В~двигателях с питаниемто стороны ротора ет не зависит от частоты вращения последнего. В двигателях с питанием со стороны статора трансформаторная ЭДС уменьшается с приближением угловой скорости ротора к угловой скорости поля.

3) Коммутация. В коммутируемых секциях обмотки ротора однофазного коллекторного двигателя, так же как в трехфазных коллекторных двигателях, индуктируются три ЭДС различной природы: реактивная ЭДС, ЭДС вращения и трансформаторная ЭДС. Реактивная ЭДС, связанная с изменением тока в коммутируемой секции, пропорциональна .мгновенному току ротора и частоте вращения; она представляет собой переменную ЭДС ?р, изменяющуюся в фазе с током ротора. Электродвижущая сила вращения ?„к индуктируется в коммутируемой секции при ее перемещении в поперечном поле; она также пропорциональна частоте вращения и току ротора и представляет собой переменную ЭДС, изменяющуюся в фазе с током ротора. Трансформаторная ЭДС Ет,к индуктируется в коммутируемой секции вследствие изменения продольного потока Ф^ с частотой сети /ф;

В разное время был разработан целый ряд различных разновидностей трехфазных коллекторных машин переменного тока. Однако в основе действия каждой из них лежит действие коллек-