Вращаться синхронно

Машины со сферическим ротором применяются в навигационных приборах. Если один из статоров будет вращаться относительно ротора, то можно получить четырехмерную электрическую машину. При независимом вращении двух статоров относительно сферического ротора получится пятимерная электрическая

машина. Если два соединенных статора будут вращаться относительно сферического ротора, получим шестимерную электрическую машину.

Одноякорный преобразователь со стороны колец якоря является синхронной машиной с неподвижными полюсами, возбуждаемыми постоянным током. Частота э. д. с., индуктированных в обмотке якоря, связана со скоростью вращения п известным соотношением / = рп/60, где р — число пар полюсов преобразователя. При частоте / переменного тока м. д. с. якоря будет вращаться относительно якоря в сторону, обратную вращению самого якоря, с той же скоростью п = 60//Р, т. е. м. д. с. якоря будет сохранять неизменное положение в пространстве относительно неподвижных полюсов.

Теперь приведем ротор во -вращение со скоростью п в каком-нибудь направлении, например навстречу потенциальной волне. Так как напряжение U1 и частота / питающей сети не изменились, то волна напряжения, постоянная по величине, продолжает вращаться относительно ротора с прежней скоростью п: = f/p. Но в пространстве и, следовательно, относительно неподвижных в пространстве щёток а2 — Ь2 — с2 волна перемещается теперь со скоростью п2 — п± — п; при вращении ротора по вращению потенциальной волны имеем na = nl -\- п. Соответственно этому частота э. д. с. на щетках а2 — Ь2 — г2 может быть в общем случае написана в виде

Одноякорный преобразователь со стороны колец якоря является синхронной машиной с неподвижными полюсами, возбуждаемыми постоянным током. Частота ЭДС, индуктированных в обмотке якоря, связана со скоростью вращения и известным соотношением / = рп/60, где р — число пар полюсов преобразователя. При частоте / переменного тока МДС якоря будет вращаться относительно якоря в сторону, обратную вращению самого якоря, с той же скоростью и = 60//р, т. е. МДС якоря будет сохранять неизменное положение в пространстве относительно неподвижных полюсов.

Устройство контроллера кулачкового типа для управления двигателями переменного тока показано на 17-14. Подвижный контакт 9 укреплен на рычаге 5 и может вращаться относительно центра вращения рычага. Контакт 9 соединяется с зажимом вывода с помощью гибкой связи 4. Замыкание контактов и необходимое нажатие обеспечиваются пружиной 6, которая воздействует на рычаг 5 через шток 7. При повороте рукоятки контроллера кулачок 1 нажимает на ролик 2. При этом сжимается пружина 5 и контакты 8 и 9 размыкаются. Момент замыкания и размыкания контактов зависит от профиля кулачковой шайбы 3. Таким образом, в контроллере контакты замыкаются пружиной, а размыкаются кулачком, что обеспечивает разрыв контактов в случае их приваривания. Кулачковые контроллеры могут выполняться с числом кулачков до 15 — 16 или 30 — 32 при двух кулачках на контакт.

Из упомянутого закона электромагнитной индукции следует, что для возникновения в замкнутом контуре, состоящем кз проводников, э. д. с. и тока необходимо, чтобы проводники при движении пересекали магнитные силовые линии. Обычно в электрических машинах для перемещения проводников в магнитном поле используют не поступательное движение, как представлено на 1.1, а круговое, или вращательное. Поэтому для осуществления возможности преобразования в электрической машине подводимой к ней механической энергии в электрическую или обратно машина должна иметь конструктивно две основные части: часть, которая создавала бы магнитное поле, и часть, которая несла бы на себе контуры из проводников. При этом одна из основных частей машины должна перемещаться или, точнее, вращаться относительно другой.

Общие сведения об электроизмерительных механизмах. Электроизмерительный механизм в самом общем плане состоит из подвижной части и неподвижной. Обычно подвижная часть может вращаться относительно неподвижной оси. Положение подвижной части относительно неподвижной определяется одной координатой — углом поворота, т. е. это система с одной степенью свободы. Угол поворота несет информацию об измеряемой величине. Движение подвижной части механизма описывается дифференциальным уравнением, которое может быть записано на основе второго закона Ньютона для вращающихся тел:

X, Y, Z вращаться относительно оси X. Для этого спроектируем вектора угловых скоростей сор и сое на ось X. Так как вектор со8 всегда перпендикулярен оси X, то его проекция на эту ось всегда равна нулю. Угол между вектором сор и осью X равен 90° — 8р. Следовательно, проекция вектора сор на эту ось

/ переменного тока н.с. якоря будет вращаться относительно якоря в сторону, обратную вращению самого якоря, с той же скоростью п — 60//р, т.е. н. с. якоря будет сохранять неизменное расположение в пространстве относительно неподвижных полюсов.

Предварительные замечания. В практике эксплуатации синхронных машин бывают случаи, когда отдельные машины выпадают из синхронизма и их роторы начинают вращаться относительно поля якоря (статора) асинхронно, с некоторым скольжением s. Это случается вследствие перегрузки машин, значительного падения напряжения в сети и потери возбуждения в результате каких-либо неисправностей в системе возбуждения или ошибочного срабатывания автомата гашения поля. Хотя невозбужденная явнополюсная машина может развивать в синхронном режиме определенную мощность за счет реактивного момента, обычно эта мощность является недостаточной для покрытия нагрузки, и поэтому явнопо-люсные машины при потере возбуждения чаще всего также выпадают из синхронизма.

двигателя отсутствует. Поэтому ведомый вал будет неподвижным. При повороте ротора сельсина-датчика СД на угол ад ось симметрии результирующего магнитного поля в сельсине-приемнике поворачивается на такой же угол: ап — ад. В сигнальной обмотке сельсина-приемника возникает э. д. с. и ротор двигателя приходит в движение, поворачивая одновременно ведомый вал механизма и ротор сельсина-приемника. Поворот трехфазной обмотки возбуждения сельсина-приемника вызывает уменьшение э.д. с. сигнальной обмотки. Когда ротор приемника будет повернут двигателем на угол, равный углу поворота ротора датчика, напряжение на сигнальной обмотке исчезнет и двигатель остановится. При повороте ротора датчика в обратную сторону фаза э. д. с. сигнальной обмотки изменится на 180° и двигатель начнет вращаться в обратную сторону. Таким образом, вал приемника будет вращаться синхронно с валом датчика при отсутствии механической связи между ними.

В результате возникает обычный для синхронной машины момент взаимодействия вращающегося поля статора и полюсов ротора и машина втягивается в синхронизм, т. е. ротор начинает вращаться синхронно с полем. Схема асинхронного пуска синхронного двигателя дана на 13-14.

. Гистерезисный двигатель имеет также трехфазную или двухфазную обмотку статора. Ротор выполняется в виде сплошного цилиндра из меди или мягкой стали, на который напрессован полый цилиндр in мапштотвердого материала. Двигатель разгоняется как асинхронный под действием момента, создаваемого при воздействии вращающегося поля на вихревые токи, индуктируемые в сплошном цилиндре. При подсинхронной частоте вращения двигатель втягивается в синхронизм и начинает вращаться синхронно с вращающимся полем под действием момента, обусловленного взаимодействием вращающегося поля с остаточным магнитным потоком магнитотвердуго наружного цилиндра.

При равной нагрузке обоих электродвигателей э. д. с. их роторов совпадают по фазе и роторный ток каждого из электродвигателей определяется их нагрузкой, а скольжение — нагрузкой и сопротивлением реостата. При неодинаковой нагрузке э. д. с. обоих роторов сдвинуты по фазе, что вызывает появление уравнительного тока в цепи роторов и дополнительных выравнивающих электромагнитных моментов. До тех пор,' пока разность нагрузок на валах обоих электродвигателей не превзойдет максимального уравнительного момента, электродвигатели будут вращаться синхронно, а угловой сдвиг между положениями обоих роторов приблизительно станет пропорциональным уравнительному моменту.

Чтобы двигатель мог начать вращаться синхронно, начиная с нулевой скорости, токи возбуждения генератора и двигателя должны быть отрегулированы надлежащим образом и скорость подъема

При отсутствии возбуждения (?'0 = 0) явнополюсный генератор (xd^ xg) может развивать мощность Ра, так как он способен в этих условиях вращаться синхронно и развивать вращающий момент потому, что поток реакции якоря стремится пройти через ротор по пути с наименьшим магнитным сопротивлением, т. е. по продольной оси. Более подробное рассмотрение этого режима работы см. § 12-6. " В неявнополюсной машине ха = хд и поэтому Ри = О и

При отсутствии возбуждения (Е0 = 0) явнополюсный генератор (ха ^-- Хд) может развивать мощность Ри, так как он способен в этих условиях вращаться синхронно и развивать вращающий момент потому, что поток реакции якоря стремится пройти через ротор по пути с наименьшим магнитным сопротивлением, т. е. по продольной

Чтобы двигатель мог начать вращаться синхронно, начиная с нулевой скорости, токи возбуждения генератора и двигателя должны быть отрегулированы надлежашдм образом и скорость подъема

В общем случае гармоники поля статора и ротора v2c=vzp = Vz вращаются несинхронно друг с другом и создают знакопеременный момент MCv, среднее значение которого равно нулю. Однако при некоторой частоте вращения ротора п'2 такие гармоники могут вращаться синхронно, в этом случае возникающий электромагнитный момент MCV оказывает воздействие на движение ротора. Наиболее сильные синхронные моменты возникают при взаимодействии первых гармоник зубцового порядка.

Для пуска двигателя необходимо сначала (при разомкнутой обмотке возбуждения) привести ротор во вращение до скорости, близкой к синхронной. Если после этого включить обмотку возбуждения, то двигатель «втянется в синхронизм». Ротор будет вращаться синхронно с полем статора.

В результате возникает обычный для синхронной машины момент взаимодействия вращающегося поля статора и полюсов ротора и машина втягивается в синхронизм, т. е. ротор начинает вращаться синхронно с полем. Схема асинхронного пуска синхронного двигателя дана на 13-16.