Трансформаторы и электрические машины

Подождите немного. Документ загружается.

Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò

Èç âûðàæåíèÿ (2.29) ñ ó÷åòîì (2.32) ñëåäóåò, ÷òî ýëåêòðîìàãíèò-

íàÿ ìîùíîñòü

sPsrImMP

ÝÝÌÝÌ

220

∆===

, îòêóäà ýëåêòðè÷åñ-

êèå ïîòåðè â îáìîòêå ðîòîðà

sPp

ÝÌÝ

=∆ (2.35)

Èñïîëüçóÿ (2.31), íàõîäèì ìåõàíè÷åñêóþ ìîùíîñòü äâèãàòåëÿ:

).1(/

222

sPpsPpPP

ÝÌÝÝÝÝÌÌÅÕ

−=∆−∆=∆−= (2.36)

Èç (2.35) ñëåäóåò, ÷òî ìîùíîñòü ýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåðü â ðîòîðå

ïðîïîðöèîíàëüíà ñêîëüæåíèþ è ÷òî ïðè íåïîäâèæíîì ðîòîðå (s=1) âñÿ

ýëåêòðîìàãíèòíàÿ ìîùíîñòü ïîëíîñòüþ ïðåîáðàçóåòñÿ â òåïëîòó â

îáìîòêå ðîòîðà, ìåõàíè÷åñêàÿ æå ìîùíîñòü ðàâíà íóëþ. Ñîãëàñíî (2.36),

ïðè íîìèíàëüíîì ðåæèìå äâèãàòåëÿ 99-94% ýëåêòðîìàãíèòíîé ìîù-

íîñòè ïðåîáðàçóåòñÿ â ìåõàíè÷åñêóþ è òîëüêî 1-6% ïðåîáðàçóåòñÿ â

òåïëîòó â îáìîòêå ðîòîðà, òàê êàê

06,001,0 ÷=

íîì

2.3. Ìîùíîñòü, ïîòåðè ýíåðãèè

è ÊÏÄ àñèíõðîííîãî äâèãàòåëÿ

Ìîùíîñòü, ïîäâîäèìàÿ ê ñòàòîðó àñèíõðîííîãî äâèãàòåëÿ èç ñåòè,

cos

1111

UmP =

. (2.37)

Â ðàáîòàþùåì äâèãàòåëå íàáëþäàþòñÿ ýëåêòðè÷åñêèå ïîòåðè â

îáìîòêàõ ñòàòîðà è ðîòîðà, ïîòåðè â ñòàëè ñòàòîðà è ðîòîðà,

ìåõàíè÷åñêèå ïîòåðè íà òðåíèå â ïîäøèïíèêàõ è êîíòàêòíûõ êîëüöàõ,

ïîòåðè íà âåíòèëÿöèþ äâèãàòåëÿ. Èìåþòñÿ òàêæå äîáàâî÷íûå ïîòåðè

ÄÎÁ

∆

, ñîñòàâëÿþùèå äëÿ àñèíõðîííîãî äâèãàòåëÿ îêîëî 0,5% îò åãî

íîìèíàëüíîé ìîùíîñòè. Ðàññìîòðèì ïîòåðè ýíåðãèè â àñèíõðîííîì

äâèãàòåëå ñ ïîìîùüþ ýíåðãåòè÷åñêîé äèàãðàììû (ðèñ. 2.12). Íà

äèàãðàììå ïîêàçàíî, ÷òî îñíîâíàÿ ÷àñòü ïîäâîäèìîé èç ñåòè ìîùíîñòè

çà âû÷åòîì ïîòåðü â ñòàòîðå ýëåêòðîìàãíèòíûì ïóòåì ïåðåäàåòñÿ â

ðîòîð â âèäå ýëåêòðîìàãíèòíîé ìîùíîñòè:

111

ÑÝÝÌ

ppPP

∆−∆−=

, (2.38)

ãäå

1111

Irmp

=∆

 ìîùíîñòü, èäóùàÿ íà ïîêðûòèå ýëåêòðè÷åñêèõ ïî-

òåðü â àêòèâíîì ñîïðîòèâëåíèè îáìîòêè ñòàòîðà;

1Ñ

∆

 ìîùíîñòü ïîòåðü â ñòàëè ñòàòîðà.

Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò

Ðèñ. 2.12

Â ðîòîðå èìåþòñÿ ýëåêòðè÷åñêèå ïîòåðè â îáìîòêå

=∆

è ìàãíèòíûå ïîòåðè â ñòàëè ñåðäå÷íèêà. Îäíàêî íà ïðàêòèêå ìàãíèòíûìè

ïîòåðÿìè â ñòàëè ðîòîðà ïðåíåáðåãàþò. Â àñèíõðîííûõ äâèãàòåëÿõ ñ

ôàçíûì ðîòîðîì íàáëþäàþòñÿ òàêæå ïîòåðè â ùåòî÷íûõ êîíòàêòàõ íà

êîëüöàõ, ó÷èòûâàåìûå îáû÷íî â ýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåðÿõ

2Ý

. Âû÷èòàÿ

ïîòåðè ðîòîðà èç ýëåêòðîìàãíèòíîé ìîùíîñòè, ïîëó÷àåì ìåõàíè÷åñêóþ

ìîùíîñòü:

ÝÝÌÌÅÕ

pPP

∆−=

(2.39)

Ìîùíîñòü

P , ðàçâèâàåìàÿ äâèãàòåëåì íà âàëó, ìåíüøå ìåõàíè-

÷åñêîé ìîùíîñòè íà çíà÷åíèå ïîòåðü íà òðåíèå

∆

è äîáàâî÷íûõ

ïîòåðü

ÄÎÁ

∆

ÄÎÁTÌÅÕ

ppPP

∆−∆−=

(2.40)

Îòíîøåíèå ïîëåçíîé ìîùíîñòè

, ðàçâèâàåìîé äâèãàòåëåì íà

âàëó, ê ìîùíîñòè, ïîòðåáëÿåìîé èç ñåòè

, íàçûâàåòñÿ êîýôôèöèåí-

òîì ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ äâèãàòåëÿ:

PP=

. (2.41)

Â ïàñïîðòå äâèãàòåëÿ îáû÷íî óêàçûâàþò åãî íîìèíàëüíóþ ìîùíîñòü

ÍÎÌ

, êîòîðàÿ ñîâïàäàåò ñ ìîùíîñòüþ

, ðàçâèâàåìîé äâèãàòåëåì

íà âàëó.

Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò

ÊÏÄ àñèíõðîííûõ äâèãàòåëåé çàâèñèò îò èõ íîìèíàëüíûõ ìîù-

íîñòåé. Òàê êàê ïðè óâåëè÷åíèè íîìèíàëüíîé ìîùíîñòè ìàøèíû

îòíîñèòåëüíîå çíà÷åíèå ñóììàðíûõ ïîòåðü óìåíüøàåòñÿ, òî ïðè

âîçðàñòàíèè ìîùíîñòè ìàøèíû ÊÏÄ óâåëè÷èâàåòñÿ. Ïîýòîìó ó

ìàëîìîùíûõ ìàøèí ÊÏÄ ñîñòàâëÿåò 40-60%, à â ìàøèíàõ ìîùíîñòüþ

îò 1 äî 100 êÂò  70-90%. Â áîëåå ìîùíûõ ìàøèíàõ ÊÏÄ äîñòèãàåò 92-

96%.

2.4. Ðàáî÷èå õàðàêòåðèñòèêè àñèíõðîííîãî äâèãàòåëÿ

Çàâèñèìîñòè ÷àñòîòû âðàùåíèÿ ðîòîðà

, òîêà ñòàòîðà

, ìîìåíòà

íà âàëó Ì, ÊÏÄ

cos

îò ìîùíîñòè

ïðè

constU =

const

íàçûâàþòñÿ ðàáî÷èìè õàðàêòåðèñòèêàìè àñèíõðîííîãî äâèãàòåëÿ.

Òèïè÷íûé âèä ðàáî÷èõ õàðàêòåðèñòèê ïîêàçàí íà ðèñ. 2.13.

Çàâèñèìîñòü ÷àñòîòû âðàùåíèÿ äâèãàòåëÿ îò íàãðóçêè

)(

n =

ïî âèäó ÿâëÿåòñÿ æåñòêîé, òàê êàê ÷àñòîòà âðàùåíèÿ äâèãàòåëÿ

)1(

snn −= ïðè èçìåíåíèè íàãðóçêè ìåíÿåòñÿ íåçíà÷èòåëüíî.

Æåñòêîñòü õàðàêòåðèñòèêè îáóñëîâëåíà íåáîëüøèìè çíà÷åíèÿìè

ñêîëüæåíèÿ äâèãàòåëÿ ïðè íîìèíàëüíîé íàãðóçêå (

06,001,0 ÷=

íîì

Âðàùàþùèé ìîìåíò íà âàëó äâèãàòåëÿ Ì ñâÿçàí ñ ïîëåçíîé ìîùíîñòüþ

, ðàçâèâàåìîé äâèãàòåëåì íà âàëó, ñîîòíîøåíèåì

PM = .

Ïîñêîëüêó ÷àñòîòà âðàùåíèÿ äâèãàòåëÿ ñ óâåëè÷åíèåì íàãðóçêè íåìíîãî

óìåíüøàåòñÿ, ãðàôèê

)(

PfM =

íåìíîãî îòêëîíÿåòñÿ ââåðõ.

Ðèñ. 2.13

Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò

Òîê ñòàòîðà

ðàâåí ñóììå ïðèâåäåííîãî òîêà ðîòîðà è òîêà

õîëîñòîãî õîäà. Çàâèñèìîñòü òîêà ñòàòîðà

)(

PfI =

îáóñëîâëåíà

ñîîòíîøåíèåì ìåæäó íàìàãíè÷èâàþùèì òîêîì è àêòèâíûì òîêîì

äâèãàòåëÿ ïðè èçìåíåíèè íàãðóçêè. Çàâèñèìîñòü

)(

PfI =

äèàïàçîíå ðàáî÷èõ íàãðóçîê äîñòàòî÷íî áëèçêà ê ëèíåéíîé.

Íà ðèñ. 2.13 ïîêàçàíà òèïè÷íàÿ çàâèñèìîñòü

cos

îò íàãðóçêè

äâèãàòåëÿ, ïðè ýòîì íàèáîëüøåå åãî çíà÷åíèå (0,8-0,9) ïîëó÷àåòñÿ ïðè

íàãðóçêàõ, áëèçêèõ ê íîìèíàëüíîé. Íà õîëîñòîì õîäó àñèíõðîííûé

äâèãàòåëü ïîòðåáëÿåò ïî÷òè ÷èñòî ðåàêòèâíûé òîê, ïîýòîìó ïðè õîëîñòîì

õîäå óãîë ñäâèãà ôàç

áëèçîê ê

cos

ñîîòâåòñòâåííî î÷åíü

ìàë. Ïðè óâåëè÷åíèè íàãðóçêè âîçðàñòàåò àêòèâíàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ òîêà

(ðåàêòèâíàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ òîêà ïðè ýòîì èçìåíÿåòñÿ ìàëî). Ñëåäîâà-

òåëüíî, ïðè óâåëè÷åíèè íàãðóçêè äâèãàòåëÿ óãîë

óìåíüøàåòñÿ, à

cos

ñîîòâåòñòâåííî óâåëè÷èâàåòñÿ. Ïðè íàãðóçêå âûøå íîìèíàëüíîé

çíà÷èòåëüíî óâåëè÷èâàþòñÿ ìàãíèòíûå ïîòîêè ðàññåÿíèÿ, âñëåäñòâèå

÷åãî ðåàêòèâíàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ òîêà âîçðàñòàåò, òåì ñàìûì âûçûâàÿ

óâåëè÷åíèå óãëà

è óìåíüøåíèå

cos

Çàâèñèìîñòü ÊÏÄ àñèíõðîííîãî äâèãàòåëÿ îò ïîëåçíîé ìîùíîñòè

, ïðåäñòàâëåííàÿ íà ðèñ. 2.13, èìååò òèïîâîé õàðàêòåð. Ìîùíîñòü

, îòäàâàåìàÿ äâèãàòåëåì, îòëè÷àåòñÿ îò ïîäâîäèìîé ê íåìó

ìîùíîñòè

íà çíà÷åíèå ïîòåðü p∆ , êîòîðûå ïîäðàçäåëÿþòñÿ íà

ïîñòîÿííûå

ÏÎÑ

∆ , íå çàâèñÿùèå îò íàãðóçêè äâèãàòåëÿ, è ïåðåìåííûå

ÏÅÐ

∆

, êîòîðûå çàâèñÿò îò íàãðóçêè:

ÏÅÐÏÎÑÒ

ppp

∆

Ê ïîñòîÿííûì ïîòåðÿì îòíîñÿòñÿ ïîòåðè â ñòàëè íà ãèñòåðåçèñ è

âèõðåâûå òîêè

∆

è ìåõàíè÷åñêèå ïîòåðè

∆

, êîòîðûå ïðè èçìå-

íåíèè íàãðóçêè îñòàþòñÿ ïîñòîÿííûìè, òàêèìè æå, êàê ïðè õîëîñòîì

õîäå:

ÒÑÏÎÑÒ

ppp

∆+∆=∆

Ïåðåìåííûìè ïîòåðÿìè ÿâëÿþòñÿ ýëåêòðè÷åñêèå ïîòåðè

∆ â

îáìîòêàõ ñòàòîðà è ðîòîðà (

221

rImrImp

+=∆

), ýëåêòðè÷åñêèå

ïîòåðè â ùåòî÷íîì êîíòàêòå è äîáàâî÷íûå ïîòåðè. Èòàê,

)./(/

2212

ÏÅÐÏÎÑÒ

ppPPPP

∆+∆+==

(2.42)

ÊÏÄ ïî ìåðå âîçðàñòàíèÿ íàãðóçêè èçìåíÿåòñÿ îò íóëÿ ïðè õîëîñòîì

õîäå (

) äî ìàêñèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ, êîãäà ïåðåìåííûå ïîòåðè

ðàâíû ïîñòîÿííûì. Ïðè äàëüíåéøåì óâåëè÷åíèè íàãðóçêè ðîñò ÊÏÄ

ïðåêðàùàåòñÿ è åãî çíà÷åíèå íà÷èíàåò óìåíüøàòüñÿ.

Ìàêñèìàëüíûé ÊÏÄ â äâèãàòåëÿõ ñðåäíåé è áîëüøåé ìîùíîñòåé

èìååò ìåñòî ïðèìåðíî ïðè íàãðóçêàõ 6085% îò íîìèíàëüíîé, ÷òî

ó÷èòûâàþò ïðè âûáîðå äâèãàòåëÿ äëÿ ïðèâîäà èñïîëíèòåëüíîãî

Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò

ìåõàíèçìà. Ñ óâåëè÷åíèåì íîìèíàëüíîé ìîùíîñòè äâèãàòåëåé èõ ÊÏÄ

âîçðàñòàåò, òàê êàê ïðè ýòîì îòíîñèòåëüíûå ñóììàðíûå ïîòåðè óìåíü-

øàþòñÿ.

2.5. Ïóñê àñèíõðîííûõ äâèãàòåëåé

Ïóñê àñèíõðîííîãî äâèãàòåëÿ  ïðîöåññ â äâèãàòåëå, êîãäà

ðîòîð äâèãàòåëÿ òðîãàåòñÿ ñ ìåñòà è ðàçãîíÿåòñÿ äî óñòàíîâèâøåéñÿ

÷àñòîòû âðàùåíèÿ. Ïðè ïóñêå (òðîãàíèè ñ ìåñòà) àñèíõðîííûé äâèãàòåëü

äîëæåí ðàçâèâàòü òàêîé ïóñêîâîé ìîìåíò

, êîòîðûé ïðåâûøàë áû

ìîìåíò ñîïðîòèâëåíèÿ íàãðóçêè. Ïóñêîâûå ñâîéñòâà àñèíõðîííîãî

äâèãàòåëÿ îïðåäåëÿþòñÿ â îñíîâíîì êîíñòðóêöèåé åãî ðîòîðà è

õàðàêòåðèçóþòñÿ çíà÷åíèÿìè ïóñêîâûõ òîêà

è ìîìåíòà

. Â

êàòàëîãàõ äëÿ êàæäîãî äâèãàòåëÿ óêàçûâàþò êðàòíîñòü ïóñêîâîãî òîêà

(

) è êðàòíîñòü ïóñêîâîãî ìîìåíòà (

Â ìîìåíò ïóñêà ( 1,0 == sn ) äâèãàòåëü íàõîäèòñÿ â ðåæèìå,

àíàëîãè÷íîì êîðîòêîìó çàìûêàíèþ òðàíñôîðìàòîðà. Ïóñêîâîé òîê â

àñèíõðîííûõ äâèãàòåëÿõ ìîæåò ïðåâûøàòü íîìèíàëüíûé â 5-7 ðàç, ÷òî

íåáëàãîïðèÿòíî âëèÿåò íà äâèãàòåëü. Äëÿ óâåëè÷åíèÿ âðàùàþùåãî

ïóñêîâîãî ìîìåíòà ñ îäíîâðåìåííûì îãðàíè÷åíèåì ïóñêîâûõ òîêîâ

íåîáõîäèìî ïîâûøàòü àêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèå ôàçû îáìîòêè ðîòîðà,

÷òî äîñòèãàåòñÿ â äâèãàòåëÿõ ñ êîðîòêîçàìêíóòûì ðîòîðîì ïðèìåíåíèåì

ñïåöèàëüíîé êîíñòðóêöèè îáìîòêè ðîòîðà, à â äâèãàòåëÿõ ñ êîíòàêòíûìè

êîëüöàìè  âêëþ÷åíèåì â öåïü ôàçû ðîòîðà ïóñêîâîãî ðåîñòàòà.

Ñîãëàñíî (2.32), âðàùàþùèé ìîìåíò

() ()

222

sXr

sEr

sXr

rpm

πππ

Ïîëàãàÿ

const

è îáîçíà÷àÿ

′

, ïîëó÷èì

() ()

sXr

ECM

′

≈

′

(2.43)

Òàê êàê ïðè íîðìàëüíûõ óñëîâèÿõ ðàáîòû äâèãàòåëÿ ïàäåíèå íàïðÿ-

æåíèÿ â îáìîòêå ñòàòîðà íåçíà÷èòåëüíî, òî ïðàêòè÷åñêè

UE =

. Åñëè

â (2.43) ïðèíÿòü s = 1, òî ìîæíî ïîëó÷èòü âûðàæåíèå äëÿ îïðåäåëåíèÿ

íà÷àëüíîãî ïóñêîâîãî ìîìåíòà â âèäå

Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò

UCM

MÏ

′

≈

(2.44)

Èñõîäÿ èç óñëîâèÿ ðàáîòû äâèãàòåëÿ, åãî ìîùíîñòè è êîíñòðóê-

òèâíîãî âûïîëíåíèÿ ðîòîðà, ïóñê ìîæíî îñóùåñòâëÿòü íåñêîëüêèìè

ñïîñîáàìè: ïðÿìûì ïóñêîì; ïóñêîì ñ ïîäêëþ÷åíèåì ê îáìîòêå

ôàçîâîãî ðîòîðà ïóñêîâîãî ðåîñòàòà; ïóñêîì ïðè ïîíèæåííîì

íàïðÿæåíèè.

2.5.1. Ïðÿìîé ïóñê

Ïðÿìîé ïóñê ïðèìåíÿåòñÿ äëÿ áîëüøèíñòâà äâèãàòåëåé ñ

êîðîòêîçàìêíóòûì ðîòîðîì. Â ýòîì ñëó÷àå îáìîòêè ñòàòîðà ïîäêëþ÷àþò

ê öåïè ñ ïîìîùüþ ýëåêòðîìàãíèòíîãî âûêëþ÷àòåëÿ. Ê íåäîñòàòêàì

ïðÿìîãî ïóñêà ìîæíî îòíåñòè îòíîñèòåëüíî ìàëûé ïóñêîâîé ìîìåíò

ÍÏ

)6,12,1( ÷=

è îòíîñèòåëüíî áîëüøîé ïóñêîâîé òîê

ÍÏ

)75( ÷=

. Ïîýòîìó ýòîò ñïîñîá ïðèìåíÿþò òîãäà, êîãäà íå

òðåáóåòñÿ áîëüøîãî ïóñêîâîãî ìîìåíòà è ìîùíîñòü äâèãàòåëÿ

îòíîñèòåëüíî ìîùíîñòè ñåòè íåâåëèêà.

Äëÿ óëó÷øåíèÿ ïóñêîâûõ ñâîéñòâ àñèíõðîííûå äâèãàòåëè ñ

êîðîòêîçàìêíóòûì ðîòîðîì ñíàáæàþòñÿ ðîòîðàìè ñïåöèàëüíîé

êîíñòðóêöèè (ðîòîðàìè ñ äâîéíîé áåëè÷üåé êëåòêîé). Îñîáåííîñòü ýòèõ

äâèãàòåëåé ñîñòîèò â òîì, ÷òî â ïåðèîä ïóñêà ïðîèñõîäèò àâòîìàòè÷åñ-

êîå óâåëè÷åíèå ñîïðîòèâëåíèÿ îáìîòêè ðîòîðà, îñíîâàííîå íà ÿâëåíèè

âûòåñíåíèÿ òîêà.

2.5.2. Ïóñê ïðè ïîíèæåííîì íàïðÿæåíèè

Êîãäà ìîùíîñòü äâèãàòåëÿ ñîèçìåðèìà ñ ìîùíîñòüþ ñåòè,

èñïîëüçóþò ðàçëè÷íûå ñïîñîáû ñíèæåíèÿ íàïðÿæåíèÿ, ïîäâîäèìîãî ê

äâèãàòåëþ ïðè ïóñêå (äëÿ óìåíüøåíèÿ ïóñêîâîãî òîêà). Îäíàêî ñíèæåíèå

ïóñêîâîãî òîêà âûçûâàåò íåæåëàòåëüíîå óìåíüøåíèå ïóñêîâîãî

ìîìåíòà, ïîýòîìó òàêîé ñïîñîá ïðèìåíÿþò òîãäà, êîãäà äâèãàòåëü

çàïóñêàåòñÿ âõîëîñòóþ èëè ïðè íåïîëíîé íàãðóçêå.

Åñëè ñòàòîðíàÿ îáìîòêà íîðìàëüíî ðàáîòàþùåãî äâèãàòåëÿ

ñîåäèíåíà òðåóãîëüíèêîì, òî åãî ìîæíî ïóñêàòü ïðè ïîíèæåííîì

íàïðÿæåíèè, ïåðåêëþ÷èâ â íà÷àëå ïóñêà ñòàòîðíóþ îáìîòêó íà çâåçäó

(ðèñ. 2.14), â ðåçóëüòàòå ÷åãî íàïðÿæåíèå, ïðèõîäÿùååñÿ íà êàæäóþ ôàçó,

óìåíüøàåòñÿ â

ðàç, à ïóñêîâîé ìîìåíò  ïðèìåðíî â òðè ðàçà, òàê

êàê îí ïðîïîðöèîíàëåí êâàäðàòó íàïðÿæåíèÿ.

Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò

Ðèñ. 2.14

Íåäîñòàòêîì ïóñêà ïðè ïîíèæåííîì íàïðÿæåíèè ÿâëÿåòñÿ

çíà÷èòåëüíîå óìåíüøåíèå ïóñêîâîãî è ìàêñèìàëüíîãî ìîìåíòîâ

äâèãàòåëÿ, êîòîðûå ïðîïîðöèîíàëüíû êâàäðàòó ïðèëîæåííîãî

íàïðÿæåíèÿ.

2.5.3. Ïóñê äâèãàòåëåé ñ ôàçíûì ðîòîðîì

Ïóñê ýòèõ äâèãàòåëåé îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ ïóñêîâîãî

ðåîñòàòà, âêëþ÷åííîãî â öåïü ðîòîðà. Èçâåñòíî, ÷òî ïóñêîâîé ìîìåíò

äâèãàòåëÿ ñ óâåëè÷åííûì àêòèâíûì ñîïðîòèâëåíèåì ðîòîðà áîëüøå,

÷åì ïóñêîâîé ìîìåíò ýòîãî äâèãàòåëÿ, åñëè â öåïü ðîòîðà íå ââåäåíî

äîáàâî÷íîå àêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèå, ò.å. êîãäà äâèãàòåëü ðàçãîíÿåòñÿ

ïî åñòåñòâåííîé õàðàêòåðèñòèêå. Ïî åñòåñòâåííîé õàðàêòåðèñòèêå ïðè

òîðìîçíîì ìîìåíòå

TÏ

äâèãàòåëü íå çàïóñêàåòñÿ. Îäíàêî

èñêóññòâåííàÿ õàðàêòåðèñòèêà, ïîñòðîåííàÿ äëÿ äâèãàòåëÿ ñ ââåäåííûì

â öåïü ðîòîðà äîáàâî÷íûì àêòèâíûì ñîïðîòèâëåíèåì, áëàãîïðèÿòíà

äëÿ ïóñêà. Åñëè ïîñëå ïóñêà âûâåñòè äîáàâî÷íîå ñîïðîòèâëåíèå, òî

äâèãàòåëü ïåðåéäåò íà åñòåñòâåííóþ õàðàêòåðèñòèêó.

Íà ðèñ. 2.15,à ïðåäñòàâëåíà ñõåìà ïóñêà äâèãàòåëÿ ñ ôàçíûì

ðîòîðîì ñ ïîìîùüþ òðåõñòóïåí÷àòîãî òðåõôàçíîãî ðåîñòàòà, êàæäàÿ

ôàçà êîòîðîãî, ñîñòîÿùàÿ èç òðåõ äîáàâî÷íûõ ñîïðîòèâëåíèé

1äîá

2äîá

3äîá

, ïîäêëþ÷åíà â îäíó èç ôàç ðîòîðà. Ìíîãîñòóïåí÷àòûé

Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò

ðåîñòàò äàåò âîçìîæíîñòü â ïðîöåññå ïóñêà ïîñòåïåííî óìåíüøàòü

ïóñêîâîå ñîïðîòèâëåíèå è îäíîâðåìåííî ïîääåðæèâàòü áîëüøîå

çíà÷åíèå ïóñêîâîãî ìîìåíòà äâèãàòåëÿ. Â íà÷àëå ïóñêà ðåîñòàò ââîäèòñÿ

ïîëíîñòüþ, à çàòåì â ïðîöåññå ðàçãîíà äâèãàòåëÿ ïðîèñõîäèò ðó÷íîå

èëè àâòîìàòè÷åñêîå ïîî÷åðåäíîå îòêëþ÷åíèå åãî ñòóïåíåé.

Òàê êàê ïóñêîâîé ðåîñòàò èìååò íåñêîëüêî ñòóïåíåé, òî êàæäîé èç

íèõ ñîîòâåòñòâóåò ñâîÿ èñêóññòâåííàÿ ìåõàíè÷åñêàÿ õàðàêòåðèñòèêà

äâèãàòåëÿ

)

(

(êðèâûå À, Â, Ñ íà ðèñ. 2.15,á). Ïî ìåðå òîãî êàê ðåîñòàò

âûâîäèòñÿ, äâèãàòåëü ïðè ðàçãîíå ïåðåõîäèò ñ îäíîé èñêóññòâåííîé

õàðàêòåðèñòèêè íà äðóãóþ, à ïî îêîí÷àíèè ïðîöåññà ïóñêà ðåîñòàò

ïîëíîñòüþ âûâîäèòñÿ, âñëåäñòâèå ÷åãî äâèãàòåëü ïåðåõîäèò íà

åñòåñòâåííóþ õàðàêòåðèñòèêó (êðèâàÿ D íà ðèñ. 2.15,á).

Ðèñ. 2.15

Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò

Íåäîñòàòêàìè ýòîãî ñïîñîáà ïóñêà ÿâëÿþòñÿ äëèòåëüíîñòü è ñëîæ-

íîñòü ïóñêà, à òàêæå íåîáõîäèìîñòü ïðèìåíÿòü áîëåå äîðîãèå äâèãàòåëè

ñ êîíòàêòíûìè êîëüöàìè, êîòîðûå èìåþò ìåíüøèé ÊÏÄ è

cos

ïî

ñðàâíåíèþ ñ äâèãàòåëÿìè ñ êîðîòêîçàìêíóòûì ðîòîðîì.

3. ÑÈÍÕÐÎÍÍÛÅ ÌÀØÈÍÛ

3.1. Óñòðîéñòâî è ïðèíöèï äåéñòâèÿ ñèíõðîííîé ìàøèíû

Â íàñòîÿùåå âðåìÿ ñèíõðîííûå ìàøèíû øèðîêî èñïîëüçóþò â

êà÷åñòâå, êàê ãåíåðàòîðîâ, òàê è äâèãàòåëåé, à òàêæå â êà÷åñòâå

ñèíõðîííûõ êîìïåíñàòîðîâ, ò.å. ìàøèí, ðàáîòàþùèõ â ðåæèìå

õîëîñòîãî õîäà è îòäàþùèõ â ñåòü ðåàêòèâíóþ ìîùíîñòü. Ñèíõðîííûå

êîìïåíñàòîðû ñëóæàò äëÿ ïîâûøåíèÿ êîýôôèöèåíòà ìîùíîñòè (

cos

)

ýëåêòðè÷åñêèõ óñòàíîâîê ïðîìûøëåííûõ ïðåäïðèÿòèé è ñòàáèëèçàöèè

íàïðÿæåíèÿ â ýëåêòðè÷åñêèõ ñåòÿõ.

Ñèíõðîííûå äâèãàòåëè è ãåíåðàòîðû ñîñòîÿò èç äâóõ îñíîâíûõ

÷àñòåé: ñòàòîðà è ðîòîðà. Óñòðîéñòâî ñòàòîðà ñèíõðîííîé ìàøèíû

ïðèíöèïèàëüíî íå îòëè÷àåòñÿ îò óñòðîéñòâà ñòàòîðà àñèíõðîííîé

ìàøèíû. Ðîòîð ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ýëåêòðîìàãíèò, ê îáìîòêå êîòîðîãî

ïîäâîäèòñÿ ïîñòîÿííûé òîê. Ïî êîíñòðóêöèè ðîòîðà ñèíõðîííûå ìàøèíû

ïîäðàçäåëÿþò íà íåÿâíîïîëþñíûå è ÿâíîïîëþñíûå. ßâíîïîëþñíûé

ðîòîð èñïîëüçóþò â ìàøèíå ñ ÷åòûðüìÿ ïîëþñàìè è áîëåå. Íà ðèñ. 3.1,

à ïîêàçàí ðîòîð ñèíõðîííîé ÿâíîïîëþñíîé ìàøèíû, êîãäà íà ïîëþñû

íàäåòà îáìîòêà âîçáóæäåíèÿ 1, à íà ðèñ. 3.1,á  ðîòîð íåÿâíîïîëþñíîé

ìàøèíû, êîãäà îáìîòêà âîçáóæäåíèÿ 1 óëîæåíà â ïðîäîëüíûõ ïàçàõ,

âûôðåçåðîâàííûõ ïî âñåé äëèíå ìîíîëèòíîãî ñòàëüíîãî öèëèíäðè÷åñ-

êîãî ñåðäå÷íèêà ðîòîðà. Îáìîòêà âîçáóæäåíèÿ ïèòàåòñÿ ïîñòîÿííûì

òîêîì îò ãåíåðàòîðà ïîñòîÿííîãî òîêà, íàçûâàåìîãî âîçáóäèòåëåì.

Ìîùíîñòü, íåîáõîäèìàÿ äëÿ âîçáóæäåíèÿ, îáû÷íî ñîñòàâëÿåò 0,3-3%

îò ìîùíîñòè ñèíõðîííîé ìàøèíû.

Ðèñ. 3.1

Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò

Íà ðèñ. 3.2 ïîêàçàíà êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà ÿâíîïîëþñíîé òðåõ-

ôàçíîé ñèíõðîííîé ìàøèíû, ñîñòîÿùåé èç ñòàòîðà 1 (íåïîäâèæíàÿ

÷àñòü ìàøèíû (ÿâëÿåòñÿ ÿêîðåì), îáðàçîâàííàÿ ñåðäå÷íèêîì è îáìîò-

êàìè), òðåõôàçíîé îáìîòêè ñòàòîðà 2, ÿâíîïîëþñíîãî ðîòîðà 3, îáìîòêè

ðîòîðà 4, âàëà ðîòîðà 5, êîíòàêòíûõ êîëåö 6, ùåòîê 7. Ñëåäóåò îòìåòèòü,

÷òî îáìîòêè ñòàòîðà è ðîòîðà èìåþò îäèíàêîâîå ÷èñëî ïîëþñîâ.

Ðèñ. 3.2

Ïðè âðàùåíèè ðîòîðà 3 ñ ÷àñòîòîé

ìàãíèòíûé ïîòîê Ô, ñîçäàâàå-

ìûé ïîñòîÿííûì òîêîì âîçáóæäåíèÿ

, ïåðåñåêàåò ïðîâîäíèêè

îáìîòêè ñòàòîðà è íàâîäèò â åå ôàçàõ ïåðåìåííóþ ÝÄÑ, ïðîïîðöèîíàëü-

íóþ ÷àñòîòå âðàùåíèÿ ðîòîðà è èçìåíÿþùóþñÿ ñ ÷àñòîòîé

.60/

(3.1)

Ïðèìåð. Åñëè ÷àñòîòà âðàùåíèÿ âàëà ñèíõðîííîãî ãåíåðàòîðà

ðàâíà

=1000 îá/ìèí, à ÷èñëî ïîëþñîâ p=3, òî ÷àñòîòà ïåðåìåííîãî

òîêà â íàãðóçêå ñîñòàâèò

60/

=50 Ãö.

Åñëè ê òðåõôàçíîé îáìîòêå ñòàòîðà ïîäêëþ÷èòü íàãðóçêó, òî ïðîòå-

êàþùèé ÷åðåç îáìîòêó ñòàòîðà òîê áóäåò ñîçäàâàòü âðàùàþùååñÿ

ìàãíèòíîå ïîëå, ÷àñòîòà âðàùåíèÿ êîòîðîãî

.)60/(60/60

nppnp

n ===

(3.2)

Ðàâåíñòâî (3.2) ïîêàçûâàåò ïðèíöèï äåéñòâèÿ ñèíõðîííîé ìàøèíû:

ðîòîð âðàùàåòñÿ ñèíõðîííî ñ ïîëåì ñòàòîðà ( nn =

), ïîýòîìó

ñèíõðîííûå ìàøèíû  ýëåêòðè÷åñêèå ìàøèíû, ðîòîð (èíäóêòîð)

êîòîðûõ âðàùàåòñÿ ñèíõðîííî ñ ïîëåì ñòàòîðà.