Конспект лекцій з навчальної дисципліни "спеціальні електричні машини" для студентів денної форми навчання зі спеціальності 092200 “електричні машини та апарати”




НазваКонспект лекцій з навчальної дисципліни "спеціальні електричні машини" для студентів денної форми навчання зі спеціальності 092200 “електричні машини та апарати”
Сторінка1/12
Дата конвертації19.06.2013
Розмір1.16 Mb.
ТипКонспект
uchni.com.ua > Фізика > Конспект
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КРЕМЕНЧУЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ МИХАЙЛА ОСТРОГРАДСЬКОГО


КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ

З НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ

"СПЕЦІАЛЬНІ ЕЛЕКТРИЧНІ МАШИНИ"

ДЛЯ СТУДЕНТІВ ДЕННОЇ ФОРМИ НАВЧАННЯ ЗІ СПЕЦІАЛЬНОСТІ

6.092200 – “ЕЛЕКТРИЧНІ МАШИНИ ТА АПАРАТИ”

КРЕМЕНЧУК 2008

Конспект лекцій з навчальної дисципліни "Спеціальні електричні машини" для студентів денної форми навчання зі спеціальності 6.092200 – “Електричні машини та апарати”

Укладачі: к.т.н., доцент Некрасов А.В.,

викл.-стажист Донченко Р.М.

Рецензент д.т.н., професор Андрусенко О.М.
Кафедра електричних машин та апаратів

Затверджено методичною радою КДПУ

Протокол №____ від__________

Заступник голови методичної ради______________ доц. С.А. Сергієнко

ЗМІСТ
1. Спеціальні типи машин постійного струму

1.1 Спеціальні типи генераторів і перетворювачів постійного струму

1.2 Виконавчі двигуни і тахогенератори

1.3 Машини постійного струму з напівпровідниковими комутаторами

1.4 Магнітогідродинамічні машини постійного струму

2. Спеціальні асинхронні машини

2.1 Асинхронні машини з нерухомим ротором

2.2 Асинхронний генератор із самозбудженням

2.3 Асинхронні машини з масивним ротором

2.4 Лінійні і дугові асинхронні машини

2.5 Магнітогідродинамічні машини змінного струму

2.6 Асинхронний перетворювач частоти

2.7 Однофазні асинхронні машини

2.8 Асинхронні мікро машини автоматичних пристроїв

2.9 Обертові трансформатори

2.10 Однофазні сельсини

3. Різновиди трансформаторів

3.1 Трьох обмотувальні трансформатори

3.2 Автотрансформатори і трансформатори послідовного включення

3.3 Трансформатори із плавним регулюванням напруги.

3.4 Інші різновиди трансформаторів.

4. Спеціальні типи синхронних машин

4.1 Одноякірні перетворювачі

4.2 Машини подвійного живлення

4.3 Асинхронізованна синхронна машина

4.4 Синхронні двигуни малої потужності

4.5 Тихохідні і крокові синхронні двигуни

4.6 Індукторні синхронні машини

4.7 Інші різновиди синхронних машин

5. Багатофазні колекторні машини і каскади

5.1 Застосування колекторних машин змінного струму

5.2 Трифазні колекторні двигуни

5.3 Каскади асинхронних двигунів з колекторними машинами змінного струму

5.4 Однофазні колекторні двигуни

Вступ

Електричні машини широко застосовуються у всіх галузях народного господарства. Вони здійснюють перетворення енергії, а також різних електричних та інших сигналів. Перевагами їх є високий к.к.д., що досягає в потужних електричних машинах 95-99%, порівняно мала вага і габаритні розміри, а також гарне, використання матеріалів. Електричні машини можуть бути виконані на різні потужності (від часток вата до мегаватів) і швидкості обертання, на різний рід струму, а також різні величини напруги і частоти. Вони характеризуються високою надійністю та довговічністю, простотою керування і обслуговування, зручністю підведення і відводу енергії, а також невеликою вартістю при масовому і крупно серійному виробництві.

По призначенню електричні машини діляться за наступними видами:

- електричні генератори, що перетворять механічну енергію в електричну. Генератори встановлюються на електричних станціях, де приводяться в обертання за допомогою парових і гідравлічних турбін. Крім того, вони широко застосовуються в різних транспортних пристроях: на автомобілях, літаках, тепловозах, кораблях, пересувних електростанціях та ін., де приводяться в обертання головним чином від двигунів внутрішнього згоряння і газових турбін. У ряді випадків генератори використаються як джерела живлення в установках зв'язку, пристроях автоматиці, вимірювальній техніці та ін.;

- електричні двигуни, що перетворять електричну енергію в механічну. Електродвигуни приводять в обертання всілякі машини, механізми і пристрої, застосовувані в промисловості, сільському господарстві, зв'язку, на транспорті, у військовій справі і побуті. У сучасних системах автоматичного керування вони використаються в якості виконавчих, регулюючих і програмуючих органів;

- електромашині перетворювачі, перетворюють змінний струм у постійний та навпаки, що змінюють величину напруги змінний і постійний струм, частоту, число фаз та ін. Перетворювачі широко використаються в системі передачі і розподілу електричної енергії, у промисловості, авіації, на транспорті і у військовій справі;

- електромеханічні перетворювачі сигналів, що генерують, перетворюючі та підсилюючі різні сигнали. Ці перетворювачі, виконувані звичайно у вигляді електричних мікромашин, широко використаються в системах автоматичного регулювання, а також у вимірювальних і лічильно-вирішальних пристроях як різні датчики, приладів для функціональних перетворень, що диференціюють і інтегрують елементів, що порівнюють і регулюють органів і ін.

По характеру виконання функцій електричні мікромашини діляться на наступні основні групи:

- виконавчі двигуни, що перетворять підводимий до них електричний сигнал у механічне переміщення вала, тобто певні команди, що відпрацьовують;

- тахогенератори, що перетворять механічне обертання в електричний сигнал - напруга, пропорційна швидкості обертання;

- поворотні трансформатори, що дають на виході напругу, пропорційну до тієї або іншої функції кута повороту ротора, наприклад синусу або косинусу цього кута або ж самому куту;

- машини синхронного зв'язку, що здійснюють синхронний і синфазний поворот або обертання двох механічно не зв'язаних між собою віссю;

- мікродвигуни загального застосування, що служать для привода різних малопотужних механізмів: самописних приладів, вентиляторів, магнітофонів, насосів і ін.

Електричні машини мають властивість оборотності. Обертові електричні машини можуть працювати як у генераторному, так і у руховому режимах і переходити з одного режиму в іншій; кожен перетворювач може змінювати напрямок перетвореної їм енергії. Однак випускаємі електромашинобудівними заводами машини звичайно призначаються для якого-небудь одного режиму роботи, наприклад генераторного або рухового. При цьому виявляється можливим щонайкраще пристосувати електричну машину до необхідних умов роботи, домогтися найбільш раціонального використання матеріалів, зменшити її вагу, габарити та підвищити к.к.д.. У ряді випадків, однак, необхідно передбачати роботу електричних машин як у руховому, так і у генераторному режимах. Такі умови мають місце, наприклад, в електричних приводах, де генераторний режим використається з метою гальмування.

По роду струму електричні машини діляться на машини змінного і постійного струму.

Машини змінного струму залежно від особливостей своєї електромагнітної системи підрозділяються на асинхронні, синхронні і колекторні. До них відносять також трансформатори - статичні електромагнітні апарати, у яких процес перетворення енергії багато в чому подібний обертовим електричним машинам.

Трансформатори широко застосовуються для перетворення напруги в системах передачі і розподілу електричної енергії, у випрямних установках, а також у пристроях автоматики, зв'язку, радіоапаратурі, обчислювальній техніці, для вимірів і функціональних перетворень (поворотні трансформатори) і ін.

Асинхронні машини використаються головним чином як електричні двигуни трифазного струму. Вони широко застосовуються в різних галузях техніки завдяки простоті пристрою і високій надійності. У системах автоматичного регулювання широко використаються одно- та двофазні асинхронні двигуни, асинхронний генератори.

Синхронні машини застосовуються як генератори змінного струму і електричних двигунів. У пристроях автоматики широко використаються різні типи синхронних машин малої потужності (реактивні, з постійними магнітами, гістерезисні, крокові, індукторні і ін.).

Колекторні машини змінного струму застосовуються порівняно рідко головним чином як двигуни. Вони мають складну конструкцію і вимагають ретельного догляду. У пристроях автоматики, а також у різного роду електропобутових приладах широко використаються універсальні колекторні двигуни, що працюють як на постійному, так і на змінному струмі.

Машини постійного струму використаються як генератори, двигуни, електромашинні підсилювачі, перетворювачі швидкості обертання в електричні сигнали (тахогенераторів) і перетворювачів напруги. В останні роки у зв'язку з розвитком керованих напівпровідникових перетворювачів усе більш широко застосовуються електроприводи із двигунами постійного струму.

Обертові електромашині перетворювачі, виконані у вигляді однієї або двох окремих електричних машин (двигуна і генератора), механічно зв'язаних один з одним, широко використаються в системах електричного привода, для живлення пристроїв зв'язку, різних радіотехнічних установок та ін. Останнім часом вони витісняються статичними напівпровідниковими перетворювач - які володіють рядом переваг перед обертовими машинами.

По потужності електричні машини умовно діляться на наступні групи:

- мікромашини, що мають потужність від часток вата до 500 вт. Ці машини працюють як на постійному, так і на змінному струмі нормальної і підвищеної (400 - 500 гц) частоти;

- машини малої потужності - від 0,5 до 10 кВт. Вони працюють як на постійному, так і на змінному струмі нормальної або іншої частоти;

- машини середньої потужності - від 10 до декількох сотень кіловатів.

- машини великої потужності - понад декілька сотень кіловатів.

Машини великої і середньої потужності звичайно призначаються для роботи на постійному або змінному струмі нормальної частоти.

Залежно від швидкості обертання машини умовно підрозділяється на:

- тихохідні зі швидкостями обертання до 300 об/хв;

- середньої швидкохідності - 300-1500 об/хв;

- швидкохідні - 1500-6000 об/хв;

- понад швидкохідні - понад 6000 об/хв.

Мікромашини будуються для швидкостей обертання від декількох до 30 000 об/хв машини великої і середньої потужності - звичайно до 3000 про/хв.

Електричні машини змінного струму (генератори і двигуни), застосовувані в автономних системах електроустаткуванні, можна класифікувати по наступному ряді ознак.

По призначенню машини: автотракторні, літакові, вертолітні, для пересувних електричних станцій і ін.

По вихідним і вхідним (для двигунів) параметрам: числу фаз m — однофазні, трифазні, п’ятифазні, шестифазні; частоті f — 400, 500, 1000, 2000 Гц і більше; напрузі на виході генераторів — лінійної і фазної ; вихідної потужності; вихідному моменту і частоті обертання (для двигунів).

По пристрої магнітного ланцюга: з явновираженими радіальними полюсами; з неявновираженими радіальними полюсами турбогенераторного типу; з кігтеподібними явновираженими полюсами; з магнітними комутаторами (індукторного типу); асинхронні; типу сексин (з радіальними і аксіальними полюсами); з укороченими пазурами на роторі; з постійними магнітами.

Перші три типи генераторів з електромагнітним порушенням виконуються контактними, а інші безконтактними. Генератори з явновираженими радіальними полюсами з електромагнітним збудженням виготовляються і безконтактними, якщо передбачається каскадна конструкція з обертовими випрямлячами в ланцюзі збудження.

По способу збудження: з незалежним збудженням при живленні обмотки збудження від бортової мережі; з незалежним збудженням при живленні від власного збудника, вбудованого в генератор; із самозбудженням; з збудженням від постійних магнітів (магнітоелектричні генератори); комбінованого збудження (магнітоелектричні в комбінації з електромагнітними).

По способу охолодження: із природним охолодженням; із самовентиляцією (на валу встановлюється вентилятор); зі стороннім охолодженням; від швидкісного напору зустрічного потоку повітря; з рідинними системами охолодження (конвективної, канальної, струминної); з повітряно-випарним охолодженням; з рідинним випарним охолодженням; термоінерційні генератори.

По способу виконання: відкриті, захищені і закриті.

По способу розташування вала: з вертикальним розташуванням і горизонтальним.


  1. ^ Спеціальні типи машин постійного струму


1.1 Спеціальні типи генераторів і перетворювачів постійного струму

У багатьох випадках до машин постійного струму пред'являються такі вимоги, яким машини нормальної конструкції не задовольняють. Це призвело до створення ряду спеціальних типів машин постійного струму.

^ Генератор із трьома обмотками збудження. У ряді випадків потрібно, щоб зовнішня характеристика генератора мала вигляд, зображений на рис. 1, а. При характеристиці цього виду в широкому діапазоні зміни напруги U струм I змінюється мало і близький до струму короткого замкнення Iк. Така круто падаюча зовнішня характеристика бажана, наприклад, у випадку електричного дугового зварювання, тому що при цьому струм у дузі мало залежить від її довжини і коротке замикання (зіткнення електрода зі зварювальним виробом) не небезпечно. Генератори з такою характеристикою доцільно використати також для живлення за схемою Г - Д електродвигуна механізму, що працює на опір, наприклад екскаватора. У цьому випадку при застряганні та зупинці механізму струм і момент двигуна будуть обмежені, у результаті чого виключається можливість ушкодження механізму або машини.



Рис. 1.1. Зовнішня характеристика (а) і схема (б) генератора з обмотками збудження

Характеристику виду рис. 1.1, а можна одержати в генераторі із трьома обмотками збудження: 1) незалежної, 2) паралельної і 3) послідовної (рис. 1.1,б), н.с. яке спрямована назустріч н.с. F + F2 перших двох обмоток. Такі генератори запропоновані інженером Ц. Кремером в 1909 р.

Генератори з трьома обмотками збудження в цей час застосовуються в потужних екскаваторах з електричним приводом, на тепловозах для живлення тягових двигунів, а також у ряді інших випадків.

^ Генератори з розщепленими полюсами також мають круто падаючу зовнішню характеристику. На рис. 1.2 зображений зварювальний двополюсний генератор, у якому кожний з полюсів N і S розщеплений на дві частини: із сердечниками нормального і зменшеного перетину. Машина має дві обмотки збудження, одна з яких розташована на широких сердечниках, а інша - на вузькі. Вузькі сердечники насичені сильно, а широкі - слабко.

Якір генератора (рис. 1.2) можна розбити на чотири сектори. Сектори аг і бв створюють н.с. реакції якоря, що спрямована по осі широких сердечників полюсів і розмагнічує їх (див. рис. 1.2, де штрихові лінії зображують магнітні лінії потоку реакції якоря). Оскільки ці сердечники слабко насичені, то їхній потік зі збільшенням Iа значно зменшується, а при більших значеннях Ia навіть змінює напрямок. Сектори аб і гв створюють н.с. реакції якоря, що спрямована по вісі вузьких сердечників і намагнічує їх. Однак внаслідок сильного насичення цих сердечників потік у них залишається практично постійним. У результаті сумарний потік сердечників полюсів N — N і сердечників полюсів S — S зі збільшенням Іа швидко зменшується, разом з тим різко падає також напруга машини U, що знімає з головних щіток а і в.



Рис. 1.2. Зварювальний генератор з розщепленими полюсами

Напруга між головною щіткою і допоміжною, або «третьою», щіткою залишається практично постійною, тому що індуктується потоком вузьких полюсних сердечників, і використається для живлення обмоток збудження. Струм обмоток широких сердечників регулюється опором Rв, і при різних положеннях реостата виходять зовнішні характеристики, показані на рис. 1.3.

Генератори мають також додаткові полюси, розташовані між сердечниками головних полюсів N і S.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12

Схожі:

Конспект лекцій з навчальної дисципліни \"спеціальні електричні машини\" для студентів денної форми навчання зі спеціальності 092200 “електричні машини та апарати” iconКонспект лекцій з дисципліни “Стратегічний аналіз” (для студентів...
Конспект лекцій з дисципліни “Стратегічний аналіз” (для студентів 5 курсу денної форми навчання спеціальності 050106 “Облік І аудит”)....
Конспект лекцій з навчальної дисципліни \"спеціальні електричні машини\" для студентів денної форми навчання зі спеціальності 092200 “електричні машини та апарати” iconВступ
Перші електричні пральні машини серійно стали випускатись в Італії у 1945 р., коли брати Фумагаллі наладили випуск електричної пральної...
Конспект лекцій з навчальної дисципліни \"спеціальні електричні машини\" для студентів денної форми навчання зі спеціальності 092200 “електричні машини та апарати” iconКонспект лекцій з дисципліни «Дискретний аналіз» для студентів спеціальності...
Конспект лекцій з дисципліни «Дискретний аналіз» для студентів спеціальності 050. 102 «Економічна кібернетика» денної та заочної...
Конспект лекцій з навчальної дисципліни \"спеціальні електричні машини\" для студентів денної форми навчання зі спеціальності 092200 “електричні машини та апарати” iconКонспект лекцій для студентів спеціальності „Автоматизація технологічних...
Основи підприємництва. Конспект лекцій для студентів спеціальності „Автоматизація технологічних процесів та виробництв” денної та...
Конспект лекцій з навчальної дисципліни \"спеціальні електричні машини\" для студентів денної форми навчання зі спеціальності 092200 “електричні машини та апарати” iconКонспект лекцій з дисципліни «українська мова за професійним спрямуванням» Одеса 2010
Конспект лекцій з дисципліни «Українська мова за професійним спрямуванням» для студентів усіх спеціальностей денної та заочної форми...
Конспект лекцій з навчальної дисципліни \"спеціальні електричні машини\" для студентів денної форми навчання зі спеціальності 092200 “електричні машини та апарати” iconКонспект лекцій з дисципліни «Особливості водопостачання І водовідведення...
Конспект лекцій з дисципліни «Особливості водопостачання І водовідведення промислових підприємств» (для студентів 5-6 курсів денної...
Конспект лекцій з навчальної дисципліни \"спеціальні електричні машини\" для студентів денної форми навчання зі спеціальності 092200 “електричні машини та апарати” iconВиди самостійної роботи
Робочої навчальної програми дисципліни “Звітність підприємств” І включені до Карти самостійної роботи студентів з дисципліни “Звітність...
Конспект лекцій з навчальної дисципліни \"спеціальні електричні машини\" для студентів денної форми навчання зі спеціальності 092200 “електричні машини та апарати” iconТематичний план для студентів денної форми навчання з навчальної дисципліни «Інформаційні війни»
Тема Вступ до навчальної дисципліни. Теоретичні та прикладні аспекти спеціальних інформаційних операцій
Конспект лекцій з навчальної дисципліни \"спеціальні електричні машини\" для студентів денної форми навчання зі спеціальності 092200 “електричні машини та апарати” iconМетодичні рекомендації та тематика контрольних робіт для студентів...
Методичні рекомендації І контрольні завдання до виконання практичних занять з дисципліни «Процеси І апарати харчових виробництв»
Конспект лекцій з навчальної дисципліни \"спеціальні електричні машини\" для студентів денної форми навчання зі спеціальності 092200 “електричні машини та апарати” iconКонспект лекцій спрямований на надання методичної допомоги студентам...
Науково-практичні основи технології переробки молока І молочних продуктів” для студентів 4 курсу зі спеціальності 051701«Технологія...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Школьные материалы


База даних захищена авторським правом © 2014
звернутися до адміністрації
uchni.com.ua
Головна сторінка