Вращающихся трансформаторов

Одним из главных до:тоинств трехфазных цепей является возможность получения вращающихся магнитных полей, лежащих в основе работы наиболее распространенных типов асинхронных двигателей. Принцип получения вращающегося магнитного поля можно проиллюстрировать на примере двух взаимно перпендикулярных катушек индуктивностей (на 5.12 показан в разрезе один виток каждой катушки), питаемых синусоидальными токами /г и /2. Под действием этих токов создаются магнитные поля с индукцией в точке пересечения катушек (ток течет от конщ , помеченного знаком «х» к концу «.»): B1 = Bmsm(at и B2 = Bmcos(ut. Результирующий вектор магнитной индукции

Синхронизация с помощью лампового синхроноскопа применяется только для генераторов малой мощности. На электрических станциях пользуются электромагнитным синхроноскопом, работающим на принципе вращающихся магнитных полей. Указательная стрелка его движется со скоростью, определяемой разностью частоты сети и генератора. Включение на параллельную работу производится в момент, когда указательная стрелка обращена вертикально вверх. Для исключения возможности ошибочных включений используются автоматические синхроноскопы, регулирующие напряжение и частоту и включающие генератор на параллельную работу по предварительной команде без помощи обслуживающего персонала.

Напряжения с различными частотами не создают в воздушном зазоре вращающихся магнитных полей, как это имеет место при питании обмоток, сдвинутых в пространстве, напряжениями с одной частотой (см. § 1.8). При питании обмоток двухфазной машины (см. 3.51) синусоидальными напряжениями с различной частотой в воздушном зазоре создаются каждой обмоткой два пульсирующих поля. Поэтому в двухфазной машине при питании обмоток синусоидальными напряжениями, имеющими разную частоту, в зазоре будут четыре гармоники МДС: две прямые и две обратные, вращающиеся с различными частотами.

Упрощенная диаграмма напряжения синхронной машины представляет собой диаграмму сложения э. д. с. обмотки статора. При ее по-, строении предполагают, что магнитная система машины является ненасыщенной и воздушный зазор между статором и ротором равномерный. При этом условии в машине рассматривают два вращающихся магнитных поля: ротора Фе и статора Фх и пульсирующее поле Ф01 рассеяния обмотки, которые индуцируют в обмотке статора три соответствующие фазные э. д. с.:?, Еа и

Рабочий процесс однофазного конденсаторного асинхронного двигателя с вспомогательной или управляющей обмоткой на статоре может быть рассмотрен на основе метода двух вращающихся в противоположные стороны магнитных полей и метода симметричных составляющих. Метод вращающихся магнитных полей физически более нагляден, поэтому анализ процессов в указанном двигателе дается на его основе.

Результирующие м. д. с. Fof и Fob создают амплитуды прямо Ф^ и обратно Фь вращающихся магнитных полей в воздушном зазоре двигателя, при этом Фу, = Fof и Фь = Fob. Эти поля индуцируют в обмотках двигателя следующие э. д. с.:

ГАРМОНИЧЕСКИМИ НЕСИНУСОИДАЛЬНЫХ ВРАЩАЮЩИХСЯ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

несинусоидальных вращающихся магнитных полей.......... 275

оказывается равной скорости вращения п поля обмотки возбуждения, т. е. скорости ротора; взаимное расположение вращающихся магнитных полей обмоток якоря и возбуждения остается неизменным при данной нагрузке генератора.

Если применительно к асинхронным машинам бегущие волны называть вращающимися, то из сказанного выше следует, что пульсирующее магнитное поле может быть разложено на два круговых вращающихся магнитных поля с одинаковыми потоками полюсов, оси которых поворачиваются вокруг оси машины в противоположных направлениях с равными угловыми скоростями. Подобное представление магнитного поля однофазной машины существенно облегчает анализ ее работы, так как позволяет распространить на эту машину все выводы, относящиеся к трехфазной асинхронной машине, работающей с круговым 'вращающимся полем.

Основная часть дополнительных потерь активной мощности от высших гармоник в синхронных машинах приходится на долю демпферной обмотки и обмотки статора. В асинхронных двигателях высокого напряжения дополнительные потери активной мощности от высших гармоник в обмотке статора и обмотке ротора соизмеримы по величине. В практических расчетах дополнительными потерями в стали статора] и ротора, определяемыми формулой (13-48), от вращающихся магнитных полей можно пренебречь. Эти поля имеют незначительную величину вследствие наличия демпфирующих контуров в роторе. Учет дополнительных потерь активной мощности в стали может потребоваться только в случаях весьма точных расчетов.

11. Каковы принципы и методы симметрирования вращающихся трансформаторов?

Принцип работы вращающихся трансформаторов основан на изменении взаимной индуктивности между обмотками статора и ротора в связи с изменением угла поворота ротора. Первичная обмотка NI, включенная на переменное напряжение, создает пульсирующий магнитный поток Фь который в обмотках ротора индуктирует э.д.с., амплитуда которых зависит от взаимного расположения обмоток ротора и статора. Амплитуда э.д.с. равна нулю, если оси обмотки ротора и статора взаимно перпендикулярны, и увеличивается по синусоидальному закону вз = Етвта при изменении угла а. При этом в другой обмотке ротора э.д.с. е4 = = Emcosa.

Измерительная схема для получения сигнала рассогласования (заданного сигнала управления) построена с использованием двух синусно-косинусных вращающихся трансформаторов СК.ВТ. Один из них — датчик Д — связан с задающей осью, другой С/СИ Т — приемник П — связан с исполнительной осью. Точность измерения угла рассогласования в таких следящих электроприводах достигает 1—3',

Для компенсации потока поперечной оси Фп достаточно было бы применить один из способов компенсации. Обычно для вращающихся трансформаторов применяют одновременно оба способа компенсации, так как при нагрузке трансформатора трудно обеспечить равенство комплексных сопротивлений нагрузки

15-1G. Схемы включения линейных вращающихся трансформаторов

17.4. Вращающийся трансформатор-построитель .... ..... 823 7.6. Причины погрешностей вращающихся трансформаторов I! способы умень-

Для получения вращающихся трансформаторов различных типов может быть использована одна и та же машина с двумя обмотками на статоре и двумя на роторе при различных способах включения их.

При рассмотрении теории работы вращающихся трансформаторов будем считать, что обмотки В и К расположены на статоре, а обмотки S и С — на роторе*.

7.7. Схемы синусно-косинусных вращающихся трансформаторов

§ 7.5. ПРИЧИНЫ ПОГРЕШНОСТИ ВРАЩАЮЩИХСЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ И СПОСОБЫ УМЕНЬШЕНИЯ ИХ

Причины, вызывающие погрешности вращающихся трансформаторов, можно разбить на три основные группы: