Вращающееся магнитное

2.1.3. На 2.3 показана электромагнитная схема простейшей вращающейся электрической машины. Обмотка статора состоит из одной катушки с числом витков Wj. Обмотка ротора, состоящая из одной катушки с числом витков н>2,

§ 2.2. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ИЗМЕНЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ВО ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЕ

2.2.1. На 2.5 показан фрагмент цилиндрической разноименно-полюсной обмотки, расположенной на цилиндрической поверхности сердечника ротора вращающейся электрической машины. Указать направление тока в пазовых частях проводников и полярность участков магнитопровода ротора, охваченных обмоткой. Каким должен быть сердечник ротора и как необходимо осуществить соединение тех же проводников для получения тороидальной разноименнополюсной обмотки?

2.2.2. На 2.6 показан фрагмент сердечника статора вращающейся электрической машины, в пазах которого расположены отдельные проводники. Выполнить соединения между проводниками для получения цилиндрической разноименнополюсной обмотки и указать направление тока в ней, при котором периодически изменяющееся в пространстве магнитное поле имеет указанную на рисунке полярность.

2.2.3. На 2.7 представлен эскиз поперечного сечения вращающейся электрической машины с цилиндрической разноименнополюсной однофазной сосредоточенной обмоткой. Какая из обмоток однослойная, двухслойная и двухрядная? Для каждого случая показать характерные силовые линии магнитного поля и полюсное деление обмотки. Чему равно число полюсов обмотки?

2.5.1. На 2.18 представлена развернутая торцовая поверхность магнитопровода вращающейся электрической машины. Разместить в пазах 24 катушки трехфазной двухслойной четырехполюсной обмотки с шагом у = 5 пазовых делений. Определить число пазов, соответствующих полюсному делению. На сколько пазовых делений смещены отдельные фазы обмотки относительно друг друга? Указать стороны катушек (обращенных к зазору), принадлежащих каждой фазе обмотки.

Задача 2.8.5. Задача относится к разделу "Потокосцепления вращающихся полей с обмотками и ЭДС, индуцируемые вращающимися полями" (гл. 2, § 2.8). В ней оценивается влияние распределения обмотки на величину ЭДС, индуцируемой магнитным полем вращающейся электрической машины.

поля во вращающейся электрической машине.......... 49

Пусть А — матрица связи обмоток вращающейся электрической машины переменного тока; i, u — векторы токов и напряжений этих обмоток; I, U —векторы тока и напряжений граничных узлов машины. При этом

Подставляя (Х.14) в (Х.7), получаем систему уравнений в продольной и поперечной осях вращающейся электрической машины, которая имеет одну обмотку возбуждения по продольной оси:

Механическая мощность Ямех, развиваемая вращающейся электрической машиной, пропорциональна электромагнитному моменту М, действующему на ротор, и угловой скорости вращения ротора и, т. е. Р мех= MQ. В линейной машине, подвижная часть которой перемещается поступательно, механическая мощность пропорциональна электромагнитной силе F, действующей на ее подвижную часть, и линейной скорости и перемещения этой части, т. е. Ямех =-• Fv.

10.2. ВРАЩАЮЩЕЕСЯ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

В обмотке статора, включенной в сеть трехфазного тока, под действием напряжения возникает переменный ток, который создает вращающееся магнитное поле. Магнитное поле пересекает проводники обмотки ротора и наводит в них (на основании закона электромагнитной индукции е = Blv) переменную ЭДС, направление которой определяется по правилу правой руки и указано на 10.12 крестиками. Поскольку обмотка ротора замкнута, ЭДС вызывает в ней ток того же направления.

Вращающееся магнитное поле, распределенное синусоидально вдоль воздушного зазора, пересекает проводники обмотки статора и наводит в них переменную, изменяющуюся синусоидально во времени ЭДС ?,.

В трехфазных сельсинах, где обмотка возбуждения трехфазная и подключена к трехфазной сети, действует вращающееся магнитное поле с неизменной амплитудой и значения ЭДС в фазах синхронизирующей обмотки не зависят от угла поворота, изменяются лишь фазы ЭДС во времени.

На 11.1,я показан разрез двухполюсной синхронной машины с неявновыраженными полюсами ротора. Такие машины изготовляют на частоты вращения 3000, 1500 и 1000 об/мин. Машины, предназначенные для работы с меньшими частотами вращения (750, 600, 500 об/мин и т. д.), имеют явновыраженные полюсы, число которых тем больше, чем меньше частота вращения. На 11.1,6 показано устройство ротора восьмиполюсной машины с явновыраженными полюсами. Ротор вписан в окружность 5, представляющую собой условно внутреннюю окружность сердечника статора. Явновыраженные полюсы I изготовляют из стальных листов или реже массивными и закрепляют на ободе 2 ротора. Обод ротора в совокупности с явновыраженными полюсами представляют собой сердечник ротора. Отдельные катушки обмотки возбуждения 3, расположенные на явновы-раженных полюсах, соединены между собой так, что северные и южные полюсы чередуются. Трехфазная обмотка якоря синхронных машин выполняется таким образом, что возбуждаемое ею вращающееся магнитное поле имеет такое же число полюсов, как ротор.

При работе генератора с нагрузкой МДС трехфазной обмотки якоря возбуждается вращающееся магнитное поле яко-

Предположим, что обмотка якоря синхронного двигателя подключена к сети трехфазного тока, обмотка возбуждения — к источнику постоянного тока, а ротор неподвижен. МДС обмотки якоря будет создано вращающееся магнитное поле, благодаря взаимодействию которого с проводниками ротора на последний будет действовать момент. Направление момента зависит от положения вращающегося поля относительно ротора и при вращении ноля будет изменяться. Сказанное иллюстрируется 11.14, где вращающееся поле якоря условно заменено вращающимся кольцевым магнитом, а ротор — постоянным магнитом. Независимо от числа полюсов синхронного двигателя при частоте сети 50 Гц направление момента, действующего на неподвижный ротор, изменяется 100 раз в секунду. Вследствии большой частоты изменения направления момента и значительной инерционности ротора последний не сможет прийти во вращение.

Синхронные микродвигатели — электрические машины малой мощности от десятых долей ватта до сотен ватт. Частота вращения роторов микродвигателей, как и обычных синхронных двигателей, не зависит от нагрузки и равна частоте вращающегося магнитного поля п = 60///?. По этой причине синхронные микродвигатели используются для привода различных устройств, частота вращения которых должна сохраняться неизменной и пропорциональной частоте питающей сети. К таким устройствам относятся самопишущие приборы, электрические часы, киноустановки и т. п. Существуют как трехфазные, так и однофазные синхронные микродвигатели. Вращающееся магнитное ноле трехфазных и однофазных двигателей создается с помощью обмоток статора, которые не отличаются от обмоток статора соответствующих трехфазных и однофазных асинхронных двигателей.

Ротор гистерезисного микродвигателя ( 11.18) состоит из массивного кольца /, изготовленного из магнитно-твердого материала и алюминиевой или стальной втулки 2. При пуске вращающий момент микродвигателя обусловлен как явлением гистерезиса при перемагни-чивании ферромагнитного материала ротора, так и асинхронным моментом. Возникновение гистерезисного момента микродвигателя можно пояснить с помощью его модели, приведенной на 11.19, где вращающееся магнитное поле статора условно заменено кольцевым вращающимся магнитом 2. Ротор двигателя при нама! ничивании кольца 1 представляет собой постоянный магнит, в котором ось намагничивания из-за явления гистерезиса отстает от оси вращающеюся магнитного поля статора. Отставание характеризуется углом гистерезисного сдвига Эг и обусловливает возникновение тангенциальных ги-стерезисных сил Fr, а следовательно, и гистерезисного момента Мг. Так как значение угла Ог связано только со свойствами материала ротора, то Мг является постоянным по значению для конкретного двигателя и тем больше, чем шире петля г истерезиса ма! нитно-твердо! о материала рогора.

— аналоговый электронный 295 Вращающееся магнитное поле

10.2. Вращающееся магнитное поле........ 406