д) Исполнительные двигатели постоянного тока
Довольно часто для автоматических устройств в качестве исполнительных двигателей применяются двигатели постоянного тока. Их назначение, так же как асинхронных исполнительных двигателей, состоит в преобразовании электрического сигнала (напряжения) в механическое движение. Как правило, они работают при независимом питании обмоток якоря и возбуждения. Обычно к обмотке возбуждения подводится постоянное напряжение, Uв=const, а к обмотке якоря — напряжение управления, Uy. В этом случае получается исполнительный двигатель с якорным управлением. Такие двигатели получили на практике преимущественное применение. Они выполняются на мощности от нескольких ватт до сотен ватт и по устройству в основном не отличаются от обычных машин постоянного тока. При меньших мощностях (1—5 Вт) они делаются также с постоянными магнитами.
Для получения механической и регулировочной характеристик — n = f(M) при Uy=const и n = f(Uу) при М=const, — возможно более близких к линейным зависимостям, исполнительные двигатели выполняются с малым насыщением стальных участков магнитной цепи. В отношении линейности регулировочных характеристик, пускового вращающего момента и других свойств исполнительные двигатели постоянного тока превосходят асинхронные исполнительные двигатели.
Если напряжение управления подводится к обмотке возбуждения при постоянном напряжении на зажимах якоря, то получается исполнительный двигатель с полюсным управлением. Такие двигатели находят себе ограниченное применение и строятся обычно на малые мощности. Они уступают двигателям с якорным управлением в отношении быстродействия, так как обмотка возбуждения имеет значительно большую постоянную времени, чем цепь якоря. Однако для них требуется меньшая мощность управления.
5-13. Потери и коэффициент полезного действия
Потери в машине постоянного тока разделяются на:
1) магнитные потери в стали якоря Pc и в поверхностном слое полюсных наконечников Рп;
2) механические потери от трения: в подшипниках, вращающихся частей о воздух (сюда же надо отнести вентиляционные потери — на вращение вентилятора, если он имеется), щеток о коллектор, Рмех;
3) электрические потери в обмотках цепи якоря и в переходных контактах щеток, Рэ;
4) потери на возбуждение, Рв;
5) потери добавочные, Рдоб.
Первые две группы потерь в сумме дают потери холостого хода (Рс+Рп+Рмех=Р0). так как соответствующую мощность машина потребляет при холостом ходе.
Электрические потери
,
где Srх — сумма сопротивлений обмоток якорной цепи, приведенных к температуре 75° С (см. § 2-7); 2DUщ — падение напряжения в переходных контактах щеток, которое принимается равным 2 В для угольных, графитных и электрографитированных щеток и равным 0,6 Вв для металлоугольных щеток.
Потери на возбуждение Рв = UIв при параллельном возбуждении; потери в последовательной обмотке возбуждения определяются вместе с электрическими потерями Рэ в цепи якоря. Добавочные потери в обмотке и стали якоря при нагрузке Рдоб вызываются полями коммутируемых секций и искажением поля из-за реакции якоря. Их принимают равными при номинальной нагрузке для машин без компенсационной обмотки Рдоб = 0,01 UнIн, для машин с компенсационной обмоткой Рдоб = 0,005 UнIн и считают пропорциональными квадрату тока Iа.
Коэффициент полезного действия генератора
.
Коэффициент полезного действия двигателя
,
где SP — сумма перечисленных выше потерь.
Значения к.п.д. современных машин постоянного тока при номинальной нагрузке приведены в виде кривой на рис. 5-77.
Рис. 5-77. Коэффициент полезного действия машин постоянного тока.
5-14. Машины постоянного тока заводов Советского Союза
Наиболее распространенными машинами в Советском Союзе являются машины серии ПН. Они строились на мощности от 0,15 до 200 кВт и скорости вращения 2870—550 об/мин. В последние годы заводы начали выпускать на те же мощности и скорости вращения машины общего применения новой серии П. Они по сравнению с машинами серии ПН имеют при тех же мощности и скорости вращения меньший вес, лучшие технико-экономические показатели и более надежны в работе. Машины предназначаются для работы в качестве генераторов и двигателей. Номинальные напряжения для генераторов Uн=115, 230, 460 В, для двигателей Uн=110, 220, 440 В.
Внешний вид одной из машин серии ПН показан на рис 5-78. Для них применяется аксиальная вентиляция. Воздух забирается со стороны коллектора, продувается через каналы в якоре, междуполюсные пространства и выбрасывается в отверстия подшипникового щита со стороны привода. Станины машин выполняются сварными или из цельнотянутой трубы с приваренными к ним лапами.
Рис. 5-78. Внешний вид машины постоянного тока серии ПН.
На рис. 5-79 представлен общий вид одной из современных машин постоянного тока небольшой мощности.
Рис. 5-79. Общий вид двигателя постоянного тока 14 кВт, 220 В, 1500 об/мин.
1 — передний подшипниковый щит; 2 — траверса; 3 — кольцо для размещения балансировочных грузов; 4 — коллектор на пластмассе; 5 — коллекторная пластина; 6 — люковая крышка; 7 — вал; 8 — обмоткодержатель; 9 — бандаж лобовых частей обмотки якоря; 10 — катушка дополнительного полюса; 11 — дополнительный полюс; 12 — станина; 13 — подъемное кольцо (рым-болт); 14 — сердечник якоря; 15 — главный полюс; 16 — катушка главного полюса; 17 — вентилятор; 18 — задний подшипниковый щит; 19 — рабочий конец вала; 20 — паз якоря; 21 — отверстие для ввода кабеля; 22 — коробка вводного устройства; 23 — задняя крышка подшипника; 24 — шариковый подшипник; 25 — передняя крышка подшипника.
Наряду с указанными разработаны и выпускаются новые серии машин общего применения на малые мощности (30 — 270 Вт) и на большие мощности (до нескольких тысяч киловатт).
В последние годы было изготовлено большое количество крупных машин для металлургической промышленности — для систем "генератор — двигатель", обслуживающих прокатные станы (блюминги, слябинги, листопрокатные и др.) мощностью 5000 — 10000 кВт при максимальной ("отключающей" мощности), в 2,5—3 раза большей.
Много машин было изготовлено для гребных установок, мощности которых достигают 8000 — 10000 кВт (атомный ледокол "Ленин").
Среди крупных машин постоянного тока особое место занимают генераторы для электролиза (например, для алюминиевых заводов), выполняемые на большие токи и относительно низкие напряжения (120 — 200 В, 10000 — 20000 А).
Большое количество машин выпускается для электрифицированного транспорта (электропоезда, троллейбусы, трамваи, метро), автотранспорта, кранов, подъемников.
Следует также упомянуть сварочные машины различных типов, предназначенные для электросварки.
Отметим, кроме того, разнообразные машины специального назначения, применяемые в автоматике, — электромашинные усилители, исполнительные двигатели и др.
Глава 6. Электромашинные преобразователи постоянного тока
Общие замечания
Для преобразования электрической энергии одного вида в другой наряду со статическими устройствами (трансформаторы, ионные и электронные преобразователи, различные выпрямители) применяются электрические машины.
Общей формой электромашинного преобразователя тока является агрегат, состоящий из двух машин, соединенных механически, но электрически не связанных между собой. Такой агрегат, называемый двигатель-генератором, позволяет преобразовывать род тока, его напряжение, частоту, число фаз.
Если взять, например, агрегат, состоящий из машины переменного тока (синхронной или асинхронной) и машины постоянного тока, то при использовании первой машины в качестве двигателя, а второй в качестве генератора можно преобразовывать переменный ток в постоянный.
При обратном использовании машин можно преобразовывать постоянный ток в переменный.
При помощи агрегата из двух машин переменного тока можно, очевидно, преобразовывать частоту, напряжение и число фаз переменного тока.
Преобразователем тока в узком смысле этого слова является одноякорный преобразователь, позволяющий преобразовывать электрический ток при помощи одного якоря, имеющего только одну обмотку. В этом случае в отличие от двигатель-генератора имеет место непосредственное преобразование электрической энергии без промежуточного ее преобразования в механическую.
6-1. Двигатель-генераторы
Двигатель-генераторы обычно применяются для преобразования переменного тока в постоянный (рис. 6-1). В качестве двигателя выбирается асинхронная или синхронная машина. При больших мощностях следует предпочесть синхронную машину, так как она выгоднее асинхронной.
Рис. 6-1 Двигатель-генератор.
В качестве генератора выбирается машина постоянного тока обычно с параллельным или со смешанным возбуждением.
Преимуществами двигатель-генераторов по сравнению с другими электромашинными преобразователями являются: возможность плавного регулирования напряжения в широких пределах, большая надежность в работе, возможность использования серийных нормальных машин (машин общего применения).
Двигатель-генераторы находят себе широкое применение в самых различных областях Укажем здесь на двигатель-генераторы, которые служат для питания электролитических ванн, где требуется плавное регулирование напряжения в широких пределах. На металлургических и других заводах двигатель-генераторы применяются в качестве агрегатов в системе "генератор — двигатель".
Отметим также многие испытательные лаборатории, где используются двигатель-генераторы, позволяющие, например, при преобразовании постоянного тока в переменный получить плавное регулирование напряжения и частоты переменного тока.
Недостатком двигатель-генераторов является их относительно низкий к.п.д., равный произведению к.п.д. обеих машин.
Можно также при помощи агрегата из двух машин постоянного тока преобразовывать напряжение постоянного тока. Но обычно для этой цели используют одну машину постоянного тока, поместив на ее якоре две обмотки, соединенные каждая со своим коллектором, причем коллекторы помещаются на разных сторонах машины (рис 6-2). Отношение чисел проводников якорных обмоток выбирается в соответствии с заданным отношением напряжений U1/U2.
Рис 6-2. Схема одноякорного преобразователя постоянного тока с двумя обмотками на якоре.
Такая машина является одноякорным преобразователем постоянного тока с двумя обмотками на якоре Она с первичной стороны работает как двигатель, со вторичной стороны как генератор Разность моментов М1-М2=М двигательной и генераторной обмоток невелика и определяется только магнитными и механическими потерями в машине. В соответствии с этим н.с. обеих обмоток почти полностью взаимно компенсируются
Уменьшение напряжения U2 на вторичной стороне при увеличении нагрузки вызывается не только падением напряжения в цепи генераторной обмотки, но и в цепи двигательной обмотки Регулирование напряжения U2 при U1 = const путем изменения тока возбуждения практически невозможно, так как при этом будет изменяться скорость вращения, и произведение nФ = Eа»U1 останется практически неизменным
Рассмотренные преобразователи получили распространение в радио-установках. Они преобразуют напряжение U1 = 12÷24 В в напряжение U2 = 750÷1500 В.
6-2. Одноякорный преобразователь
Одноякорный преобразователь имеет одну обмотку на якоре и по устройству отличается от машины постоянного тока наличием контактных колец, расположенных обычно со стороны, противоположной коллектору, и соединенных с определенными точками обмотки якоря (рис. 6-3).
Рис. 6-3. Шестифазный одноякорный преобразователь.
Принцип действия одноякорного преобразователя основан на свойстве замкнутой коллекторной обмотки давать одновременно при вращении ее в неподвижном магнитном поле на коллекторе постоянное напряжение, а на кольцах — переменное напряжение
В качестве обмотки якоря обычно применяется петлевая обмотка.
Контактные кольца присоединяются в большинстве случаев через трансформатор к сети переменного тока. В зависимости от числа фаз переменного тока различают однофазные, трехфазные и шестифазные преобразователи.
На рис. 6-4 схематически показан трехфазный преобразователь, для большей простоты двухполюсный с кольцевой обмоткой якоря. Точки присоединения контактных колец на обмотке якоря должны быть сдвинуты на 120 эл. град по отношению друг к другу.
Рис. 6-4. Схема соединений обмотки якоря трехфазного преобразователя с коллектором и кольцами.
При преобразовании переменного тока в постоянный преобразователь получает переменный ток со стороны колец и отдает постоянный ток со стороны коллектора. Со стороны колец он работает как синхронный двигатель, а со стороны коллектора – как генератор постоянного тока, обычно с параллельным возбуждением.
При преобразовании постоянного тока в переменный машина со стороны коллектора работает как двигатель постоянного тока, а со стороны колец — как синхронный генератор.
Ток в обмотке якоря преобразователя можно рассматривать как результат наложения постоянного и переменного токов. Ток якоря, взаимодействуя с магнитным полем машины, создает вращающий момент, который соответствует в основном механическим и магнитным потерям в машине. Определив действительные токи а витках обмотки якоря одноякорного преобразователя и вызванные ими потери, найдем, что суммарные электрические потери в ней при m ≥ 3 и соs j = 1 имеют меньшие значения, чем в случае, когда по той же обмотке проходит только постоянный или переменный ток, равный току со стороны коллектора или контактных колец.
При работе одноякорного преобразователя напряжения со стороны колец и коллектора связаны определенным соотношением, так как их можно считать равными соответствующим э.д.с. обмотки якоря (падения напряжения в ней практически невелики), которые наводятся одним и тем же магнитным потоком. Таким образом, регулирование напряжения, например, на коллекторе практически может быть осуществлено только путем изменения напряжения на кольцах.
Поперечная н.с. якоря от постоянного тока почти полностью уравновешивается поперечной н.с. от активной составляющей переменного тока. Поэтому условия коммутации одноякорного преобразователя при спокойной нагрузке приближаются к условиям коммутации машины постоянного тока, имеющей компенсационную обмотку. Однако они заметно ухудшаются при резких изменениях нагрузки, так как при этом в коммутационной зоне нарушается указанное равновесие н.с. Они также ухудшаются при асинхронном пуске в ход, обычно применяемом для одноякорных преобразователей, как и для синхронных двигателей.
Одноякорные преобразователи применялись на тяговых трамвайных подстанциях, на подстанциях заводов и фабрик, где требовался постоянный ток (без регулирования его напряжения). В настоящее время они почти всюду вытеснены ртутными и другими выпрямителями, которые оказались более экономичными и удобными в эксплуатации.
Глава 7. Коллекторные машины переменного тока
7-1. Общие замечания
Коллекторные машины переменного тока обычно применяются как двигатели, т. е. для преобразования энергии однофазного или трехфазного тока в механическую энергию. Соответственно различают однофазные и трехфазные коллекторные двигатели переменного тока. Ротор их выполняется так же, как якорь машины постоянного тока, — с петлевой или волновой обмоткой, соединенной с коллектором. B статоре рассматриваемых машин имеет место переменное магнитное поле, поэтому он собирается из тонких листов электротехнической стали в отличие от статора машин постоянного тока, ярмо которого обычно выполняется из литой или прокатанной стали.
Коллекторные машины переменного тока, за исключением однофазных двигателей малой мощности, получили незначительное распространение Они применяются лишь в специальных установках. К недостаткам, препятствующим их широкому распространению, нужно отнести: сложность изготовления и относительно высокую стоимость, необходимость тщательного ухода за коллектором и щетками, меньшую надежность в работе (из-за ухудшенных условий коммутации). Однако в ряде случаев они позволяют решать некоторые задачи, связанные с работой электропривода, более совершенным образом, чем бесколлекторные асинхронные двигатели. По сравнению с последними их преимущества заключаются в том, что они позволяют экономично и плавно регулировать скорость вращения и могут работать с лучшим cos j.
7-2. Однофазные двигатели
Здесь рассмотрим однофазные коллекторные двигатели с последовательным возбуждением. Схема одного из таких двигателей приведена на рис. 7-1, где обозначают: В — обмотку возбуждения, помещенную на главных полюсах; К — компенсационную обмотку, помещенную в пазах статора и предназначенную для компенсации реакции якоря (ротора); Я — якорь (ротор) с наложенными на коллектор щетками; Д — обмотку дополнительных полюсов, зашунтированную активным сопротивлением R.
Рис. 7-1. Схема однофазного двигателя последовательного возбуждения.
Вращающий момент в двигателе получается в результате взаимодействия поля, созданного обмоткой возбуждения, и токов в обмотке ротора. Этот момент и при переменном токе все время направлен в одну сторону, так как одновременно с изменением направления магнитного поля изменяется направление тока в обмотке ротора. Изменение направления вращения ротора осуществляется так же, как для двигателя постоянного тока, например путем переключения концов обмотки возбуждения.
Приведенная на рис. 7-1 схема не отличается в основном от схемы двигателя постоянного тока последовательного возбуждения. Однако для последнего компенсационную обмотку применяют очень редко, только при очень больших мощностях, тогда как для однофазных двигателей ее применяют, начиная с 10—15 кВт и выше. Она компенсирует реакцию ротора (якоря), уменьшает потокосцепление обмотки ротора и, следовательно, ее индуктивное сопротивление, что необходимо для улучшения cos j двигателя.
Дополнительные полюсы, так же как в машинах постоянного тока, служат для улучшения коммутации. Условия коммутации в однофазном двигателе получаются более тяжелыми, чем в машинах постоянного тока. В этом его существенный недостаток. Ухудшение коммутации здесь вызывается возникновением в коммутируемой секции (секции, замкнутой щеткой) трансформаторной э.д.с., кроме реактивной э.д.с. и э.д.с. вращения (от внешнего поля в коммутационной зоне). Трансформаторная э.д.с. возникает вследствие пульсаций потока главных полюсов, с осью которого совпадает ось коммутируемой секции. Эта секция является как бы замкнутой вторичной обмоткой трансформатора, первичной, обмоткой которого служит обмотка возбуждения. Для компенсации трансформаторной и реактивной э.д.с. при помощи э.д.с. вращения нужно в коммутационной зоне создать поле, сдвинутое по фазе относительно тока ротора, что достигается шунтированием обмотки дополнительных полюсов активным сопротивлением (рис. 7-1). Однако взаимной компенсации э.д.с. в коммутируемой секции можно добиться только при определенных значениях тока ротора и его скорости вращения. При других режимах работы двигателя условия коммутации ухудшаются и становятся особенно тяжелыми при пуске в ход, так как в этом случае трансформаторная э.д.с. не компенсируется (э.д.с. вращения равна нулю). Большие работы по исследованию коммутации в коллекторных двигателях переменного тока были выполнены акад. К. И. Шенфером еще в 1911—1914 гг. Они способствовали усовершенствованию этих двигателей.
Трансформаторная э.д.с. Eт, наведенная в коммутируемой секции, определяется так же, как э.д.с. вторичной обмотки трансформатора:
, (7-1)
где wc— число витков секции якорной обмотки;
f — частота тока;
Ф — амплитуда потока главных полюсов.
Для уменьшения Eт т приходится идти на уменьшение потока Ф, что при данной мощности достигается увеличением числа полюсов
Кроме того, для больших двигателей число витков в секции берется равным единице (wc = 1). Все это приводит к увеличению числа коллекторных пластин и, следовательно, размеров коллектора. Для уменьшения Eт уменьшают также частоту питающего переменного тока. Скорость вращения однофазных двигателей последовательного возбуждения может регулироваться, например, при помощи трансформатора Т, имеющего ответвления со вторичной стороны (рис. 7-1). Трансформатор служит в то же время для понижения напряжения, подведенного к двигателю, так как последний должен работать при относительно небольшом напряжении на щетках коллектора.
Широкое распространение получили однофазные двигатели последовательного возбуждения малой мощности (до 100—150 Вт). Они не имеют ни дополнительных полюсов, ни компенсационной обмотки, так как при малой мощности условия коммутации и при 50 Гц получаются вполне удовлетворительными, a cos j здесь не играет существенной роли. На рис. 7-2 приведена схема одного из таких двигателей. Они могут работать от переменного и постоянного тока, поэтому называются универсальными. При мощности свыше 60—80 Вт иногда делается ответвление от обмотки возбуждения (показано пунктиром на рис. 7-2), позволяющее при работе от переменного тока иметь обмотку возбуждения с меньшим числом витков, что дает ту же скорость вращения, как и при постоянном токе, и повышает использование двигателя. Универсальные двигатели применяются для самых различных целей: для электроинструмента, швейных машин, бормашин, для небольших вентиляторов, пылесосов, как исполнительные двигатели в схемах автоматики и т. д.
Рис. 7-2. Схема универсального двигателя.
7-3. Трехфазные двигатели
Трехфазные коллекторные двигатели являются коллекторными асинхронными машинами. Они работают при наличии в них вращающегося магнитного поля со скоростью, отличающейся в общем случае от скорости поля. На их роторе помещается обмотка, выполненная так же, как обмотка якоря машины постоянного тока. Из трехфазных коллекторных двигателей на практике получил распространение главным образом двигатель с параллельным возбуждением, получающий питание со стороны ротора. Схема такого двигателя приведена на рис. 7-3. Здесь обозначают: 1 — трехфазную обмотку ротора (главную), соединенную через контактные кольца и щетки с питающей сетью трехфазного тока; 2 — обмотку статора, каждая фаза которой соединена со щетками на коллекторе; 3 — коллекторную обмотку, которая закладывается в те же пазы ротора, что и главная его обмотка. Щетки каждой фазы статора могут сдвигаться или раздвигаться, что осуществляется при помощи подвижных траверс, к которым они прикреплены На рис. 7-4 правые щетки прикреплены к одной траверсе, левые— к другой. Обе траверсы можно поворачивать во взаимно противоположных направлениях Для этого применяются различные устройства Одно из них схематически показано на рис. 7-5. Если щетки каждой фазы поставить на одни и те же коллекторные пластины (рис. 7-4), то двигатель будет работать как асинхронный двигатель. От обычного асинхронного двигателя в этом случае он будет отличаться тем, что первичной его обмоткой будет служить обмотка ротора, а вторичной — обмотка статора Применяя правило правой руки и учитывая относительное перемещение проводников статора и вращающегося поля, найдем направление тока, наведенного в проводниках статора. По правилу левой руки определяется направление электромагнитной силы, действующей на статор. Сила, действующая на ротор, имеет обратное направление. Отсюда найдем, что ротор будет вращаться против направления вращения поля. Скорость поля относительно ротора есть синхронная скорость. Скорость поля относительно статора есть скорость скольжения. Она равна разности скоростей поля относительно ротора и самого ротора.
Рис. 7-3. Схема трехфазного коллекторного двигателя параллельного возбуждения с питанием со стороны ротора.
Рис. 7-4. Трехфазный коллекторный двигатель (см. рис. 7-3).
Рис. 7-5. Устройство для поворота щеток во взаимно противоположных направлениях.
К—малые зубчатые колеса; Т—большие зубчатые колеса, прикрепляемые к траверсам; М—маховичок.
При раздвижении щеток на них получается э.д.с., имеющая такую же частоту, как и э.д.с. в обмотке статора, т. е. частоту скольжения. В этом можно убедиться, учитывая то, что поле относительно части обмотки, заключенной между щетками (как бы фиксирующими в пространстве эту часть обмотки), имеет такую же скорость, как и относительно обмотки статора. При указанном на рис. 7-3 соединении щеток с обмоткой статора э.д.с. на щетках — добавочная э.д.с. Eдоб — вводится во вторичную цепь двигателя ,Она вместе с э.д.с. статора sE2 вызывает ток, взаимодействие которого с полем определяет вращающий момент двигателя. Здесь Е2— э.д.с. фазы статора при неподвижном роторе, s — скольжение двигателя. Если щетки раздвинуть так, чтобы Eдоб была направлена против sE2, то скольжение будет увеличиваться. Режим работы устанавливается при некотором скольжении, когда результирующая э. д. с. (sE2- Eдоб) вызывает ток, достаточный для создания момента, равного тормозящему моменту на валу двигателя. При увеличении Eдоб (при большом раздвижении щеток) скорость вращения будет уменьшаться вниз от синхронной.
При регулировании скорости вращения обычного асинхронного двигателя путем введения в его вторичную цепь реостата получается непроизводительная затрата мощности в реостате. В рассматриваемом двигателе соответствующая мощность поступает в коллекторную обмотку, так как сдвиг по фазе между током во вторичной цепи и э.д.с. Eдоб больше 90°. Мощность, полученная от статора коллекторной обмоткой возвращается в сеть через трансформаторную связь коллекторной обмотки с главной обмоткой ротора. Этим и обусловлена экономичность регулирования скорости вращения трехфазного коллекторного двигателя путем введения в его вторичную цепь добавочной э.д.с.
При положении щеток, показанном на рис. 7-4, скорость вращения ротора близка к синхронной. Если щетки раздвинуть так, чтобы Eдоб была направлена в ту же сторону, что и sE2 при положительном скольжении, то скорость вращения будет увеличиваться вверх от синхронной. В этом случае двигатель будет работать с отрицательным скольжением, при котором э.д.с. sE2 изменит свое направление. Она будет направлена против Eдоб, но будет меньше последней.
Таким образом, раздвигая щетки в ту или другую стороны, можно регулировать скорость вращения двигателя вниз или вверх от синхронной.
Двигатель позволяет также регулировать его cos j. Для этою нужно изменять по фазе э.д.с. Eдоб, что осуществляется путем смещения щеток каждой фазы, например, для улучшения cos j при скорости ниже синхронной щетки нужно сместить в сторону, обратную направлению вращения, ротора (показано пунктиром на рис. 7-3).
Рассматриваемый трехфазный коллекторный двигатель применяется в текстильной промышленности (для кольцевых прядильных станков), в полиграфической промышленности (для ротационных машин), иногда для металлорежущих станков.
В этом двигателе, так же как и в других коллекторных двигателях переменного тока, условия коммутации получаются более тяжелыми, чем в машинах постоянного тока. Здесь они также определяются значением трансформаторной э.д.с. Ет, индуктированной в коммутируемой секции вращающимся полем. Она может быть рассчитана по формуле (7-1). Опыт показал, что удовлетворительные условия коммутации могут быть получены, если Eт<2,5 В. С увеличением мощности двигателя возрастает его поток Ф. В связи с этим становится затруднительным получить э.д.с. Ет, не превышающую 2,5 В. Поэтому трехфазные коллекторные двигатели обычно не строятся на мощность свыше примерно 200—250 кВт.
Идея использования добавочной э.д.с., вводимой во вторичную цепь асинхронной машины с целью экономичного регулирования ее скорости вращения и cos j, может быть осуществлена при помощи коллекторной машины, помещенной вне магнитного поля асинхронной машины. В этом случае получаются так называемые каскадные включения асинхронной машины с коллекторными машинами, которые, однако, применяются на практике редко.
Алфавитный указатель
А
Автотрансформатор
Автотрансформатор размеры
Автотрансформаторный пуск синхронного двигателя
Активная составляющая напряжения короткого замыкания трансформатора
Активная составляющая тока синхронизма
Активная составляющая тока холостого хода асинхронного двигателя
Активная составляющая тока холостого хода трансформатора
Активное сопротивление обмотки асинхронной машины
Активное сопротивление обмотки трансформатора
Активное сопротивление обмотки якоря синхронной машины
Асинхронная машина, аналогия с трансформатором
Асинхронная машина режим работы
Асинхронные двигатели, работа при неноминальной частоте
Асинхронные двигатели, работа при неноминальном напряжении
Асинхронные двигатели, работа при неноминальных условиях
Асинхронные двигатели, работа при неравных сопротивлениях фаз обмотки ротора
Асинхронные двигатели, работа при несимметрии напряжений
Асинхронные двигатели, работа при несинусоидальном напряжении
Асинхронный генератор, векторная диаграмма
Асинхронный двигатель, принцип действия
Асинхронный преобразователь частоты
Асинхронный пуск в ход
Б
Базисные величины
Барабанные обмотки
Барабанный якорь
Беличья клетка
Блонделя диаграмма
В
Векторная диаграмма асинхронного генератора
Векторная диаграмма асинхронного двигателя
Векторная диаграмма асинхронного тормоза
Векторная диаграмма реактивной машины
Векторная диаграмма синхронного генератора
Векторная диаграмма синхронного двигателя
Векторная диаграмма трансформатора двухобмоточного при коротком замыкании
Векторная диаграмма трансформатора двухобмоточного при нагрузке
Векторная диаграмма трансформатора двухобмоточного при холостом ходе
Векторная диаграмма трансформатора трехобмоточного
Включение на "вращающийся" свет
Включение на "потухание"
Включение по методу самосинхронизации
Внешняя характеристика генератора с независимым возбуждением
Внешняя характеристика генератора с параллельным возбуждением
Внешняя характеристика генератора с последовательным возбуждением
Внешняя характеристика генератора синхронного
Внешняя характеристика генератора со смешанным возбуждением
Водородное охлаждение турбогенераторов
Водяное охлаждение турбогенераторов
Возбудитель
V-образные кривые генератора
V-образные кривые двигателя
Волновая двухслойная обмотка
Волновая обмотка
Вращающееся магнитное поле
Вращающий электромагнитный момент асинхронного двигателя 98
Вращающий электромагнитный момент асинхронного двигателя максимальный
Вращающий электромагнитный момент асинхронного двигателя начальный пусковой
Вращающий электромагнитный момент машины постоянного тока
Вращающий электромагнитный момент синхронного генератора
Вращающий электромагнитный момент синхронного двигателя
Г
Гармоники н.с. обмоток
Гармоники э.д.с. обмоток
Генератор
Генератор с независимым возбуждением
Генератор с параллельным возбуждением
Генератор с последовательным возбуждением
Генератор со смешанным возбуждением
Геометрическая нейтраль
Геометрически подобные трансформаторы
Геометрически подобные электрические машины
Гидрогенератор
Главный поток трансформатора
Группы соединений трансформаторов
Д
Двухслойные обмотки
Дополнительные полюсы
З
Замедленная коммутация
Замкнутая система вентиляции
Звезда пазовых э.д.с.
Зубцовые гармоники
И
Изменение напряжения автотрансформатора
Изменение напряжения генератора с независимым возбуждением
Изменение напряжения синхронного генератора
Индуктивное сопротивление короткого замыкания трансформатора
Индуктивное сопротивление обмоток асинхронной машины
Индуктивное сопротивление обратной последовательности
Индукционная нагрузочная характеристика синхронного генератора
Индукционный регулятор
К
Качания синхронной машины
Коллектор
Кольцевая обмотка
Кольцевой якорь
Коммутационная зона
Коммутационный процесс
Коммутация
Коммутируемая секция
Коммутирующая э.д.с.
Компенсационная обмотка
Конденсаторные двигатели
Конденсаторный пуск однофазного асинхронного двигателя
Короткое замыкание автотрансформатора
Короткое замыкание внезапное асинхронного двигателя
Короткое замыкание внезапное синхронной машины
Короткое замыкание внезапное трансформатора
Короткозамкнутые двигатели
Короткозамкнутые двигатели пуск в ход
Коэффициент искажения синусоидальности кривой
Коэффициент мощности асинхронных двигателей
Коэффициент полезного действия асинхронных двигателей
Коэффициент полезного действия машин постоянного тока
Коэффициент полезного действия синхронных машин
Криволинейная коммутация
Критерий устойчивости работы асинхронных двигателей
Критерий устойчивости работы двигателей постоянного тока
Критический ток генератора с параллельным возбуждением
Критическое скольжение
Критическое сопротивление цепи возбуждения
Круговая вращающаяся н.с.
Круговая диаграмма асинхронной машины
Круговое вращающееся поле
Круговой огонь на коллекторе
М
Метод двух реакций
Метод самосинхронизации
Многоскоростные асинхронные двигатели
Момент однофазного асинхронного двигателя
Моменты, действующие на ротор синхронной машины при ее качаниях
Н
Нагрузочные характеристики генераторов постоянного тока
Намагничивание трансформатора
Начальный пусковой момент асинхронного двигателя
Несимметрии коэффициент
Несимметричная нагрузка трансформаторов
Несимметричная нагрузка трехфазного генератора
Неявнополюсный ротор
Номинальная мощность автотрансформатора
Номинальные напряжения короткого замыкания трансформаторов
О
Обмотки асинхронных и синхронных машин
Обмоточный коэффициент
Обозначения зажимов обмоток трансформатора
Обратное поле в асинхронных машинах
Обратносинхронная н.с.
Обратносинхронное поле
Одноосное включение роторной обмотки
Однослойные обмотки
Однофазные асинхронные двигатели
Однофазные коллекторные двигатели
Однофазные поворотные автотрансформаторы
Однофазные поворотные трансформаторы косинусные, линейные, синусные, синус-косинусные
Однофазный синхронный генератор
Одноякорный преобразователь тока
Определение сопротивления нулевой последовательности синхронной машины
Определение сопротивления нулевой последовательности трансформатора
Относительные единицы в теории синхронных машин
Отношение короткого замыкания
П
Пазовое деление
Пазы короткозамкнутого ротора
Пазы ротора с двойной клеткой
Пазы статора
Пазы якоря машины постоянного тока
Параллельная работа генераторов с параллельным возбуждением
Параллельная работа генераторов со смешанным возбуждением
Параллельная работа синхронных генераторов с сетью бесконечно большой мощности
Параллельная работа трансформаторов
Параметры автотрансформатора
Параметры асинхронной машины
Параметры двухобмоточного трансформатора
Параметры синхронной машины при несимметричной нагрузке
Параметры трехобмоточного трансформатора
Перевод нагрузки с одного генератора на другой
Перенапряжения в трансформаторах
Период коммутации
Петлевая обмотка
Поверка счетчика с применением поворотного трансформатора
Поворотный автотрансформатор
Поворотный трансформатор
Полюсное деление
Полярность дополнительных полюсов
Поперечная н.с. якоря машины постоянного тока
Поперечная н.с. якоря синхронной машины
Поперечное поле реакции якоря синхронной машины
Правило левой руки
Правило правой руки
Предел статической устойчивости синхронной машины
Преобразователь тока
Преобразователь частоты асинхронный
Приведение вторичных величин вторичной обмотки асинхронной машины
Приведение вторичных величин вторичной обмотки трансформатора
Продольная реакция якоря машины постоянного тока
Продольная реакция якоря синхронной машины
Простая волновая обмотка
Простая петлевая обмотка
Протяжная система вентиляции
Проходная мощность автотрансформатора
Прямолинейная коммутация
Пуск асинхронных двигателей
Пуск асинхронных однофазных двигателей
Пуск синхронных двигателей
Пусковая клетка
Пусковой реостат - асинхронный двигатель
Пусковой реостат - двигатель постоянного тока
Пусковые схемы однофазных двигателей
Р
Рабочие характеристики асинхронного двигателя
Рабочие характеристики двигателя с параллельным возбуждением
Рабочие характеристики двигателя с последовательным возбуждением
Равносекционные обмотки
Разгонный двигатель
Распределение мощностей между параллельно работающими синхронными машинами
Реактивная машина
Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания
Реактивная э.д.с.
Реактивный момент
Реактивный треугольник - синхронные машины
Реактивный треугольник - машины постоянного тока
Реакторный пуск в ход синхронного двигателя
Регулирование скорости вращения асинхронных двигателей
Регулирование скорости вращения двигателя с параллельным возбуждением
Регулирование скорости вращения двигателя с последовательным возбуждением
Регулировочная характеристика генератора с независимым возбуждением
Регулировочная характеристика синхронного генератора
Регулировочные трансформаторы
С
Самовозбуждение генератора с параллельным возбуждением
Самоход (асинхронного исполнительного двигателя)
Сварочный генератор
Секция обмотки
Сельсин дифференциальный
Сельсин однофазный
Сельсин однофазный бесконтактный
Сельсин однофазный при индикаторном режиме работы
Сельсин однофазный при трансформаторном режиме работы
Сериесный генератор
Сериесный двигатель
Симметричные составляющие, метод
Симметричные составляющие, определение
Синхронизирующая мощность
Синхронное индуктивное сопротивление
Синхронное индуктивное сопротивление по поперечной оси
Синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси
Синхронные компенсаторы
Система "генератор—двигатель"
Скольжение
Сложная волновая обмотка
Сложная петлевая обмотка
Собственные колебания синхронной машины
Статическая перегружаемость синхронной машины
Схема замещения асинхронной машины
Схема замещения однофазной асинхронной машины
Схема замещения трансформатора двухобмоточного
Схема замещения трансформатора трехобмоточного
Т
Тахометрический генератор
Трансформатор для электроники
Трансформатор напряжения
Трансформатор регулировочный
Трансформатор сварочный
Трансформатор тока
Трехфазная петлевая двухслойная обмотка
Трехфазные коллекторные двигатели
Трехфазный автотрансформатор
Трехфазный автотрансформатор поворотный
Трехщеточный генератор
Турбоагрегат
Турбогенератор
У
Угловая характеристика синхронной машины
Угловая характеристика явнополюсной синхронной машины
Ударный ток короткого замыкания
Удельная синхронизирующая мощность
Универсальный двигатель
Униполярная машина
Уравнения напряжений асинхронной машины
Уравнения напряжений трансформатора двухобмоточного
Уравнения напряжений трансформатора двухобмоточного при несимметричной нагрузке
Уравнения напряжений трансформатора трехобмоточного
Уравнительные соединения
Усилитель электромашинный
Ускоренная коммутация
Успокоительная обмотка
Устойчивая работа асинхронной машины
Устойчивая работа двигателя постоянного тока
Ф
Физическая нейтраль
Х
Характеристики асинхронного двигателя
Характеристики короткого замыкания синхронного генератора
Характеристики синхронного двигателя
Характеристики трехщеточного генератора
Характеристики холостого хода генератора постоянного тока
Характеристики холостого хода генератора постоянного тока с параллельным возбуждением
Характеристики холостого хода синхронного генератора
Ч
Число пазов на полюс и фазу
Ш
Шаг двухслойной обмотки
Шаги волновой обмотки
Шаги петлевой обмотки
Э
Электрические градусы
Электрический вал
Электродвижущая сила витка
Электродвижущая сила катушечной группы
Электродвижущая сила катушки
Электродвижущая сила коммутируемой секции
Электродвижущая сила машины постоянного тока
Электродвижущая сила наведенная в проводнике
Электродвижущая сила обмотки трансформатора
Электродвижущая сила при несинусоидальном поле
Электромагнитная мощность асинхронной машины
Электромагнитная мощность машины постоянного тока
Электромагнитная мощность синхронной машины
Электромашинный преобразователь
Электромашинный усилитель
Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя