По пм01. “ Обслуживание электрооборудования электрических

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ

Краевое государственное бюджетное

профессиональное образовательное учреждение

«Дивногорский гидроэнергетический техникум имени А.Е. Бочкина»

 

 

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Для студентов дневного и заочного отделений

специальности 13.02.03 “Электрические станции, сети и системы”

По ПМ01. “ Обслуживание электрооборудования электрических

Станций,

сетей и систем ”

МДК.01.03. Электрические машины и основное оборудование электрических сетей и электростанций

Г.

 

 

Рассмотрена и одобрена           на заседании комиссии профессионального цикла специальностей ГЭЭУ, СиЭИС, ЭССиС Протокол № ____               от «____» ________ 2020г. Председатель комиссии _____________ Е. Л. Филина

УТВЕРЖДАЮ: Заместитель директора по учебной работе ___________ Е.А. Боровенко «____» ___________2020 г

 

 

Рабочая программа профессионального модуля ПМ-01. “Контроль и управление технологическими процессами” разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта по специальностям среднего профессионального образования 13.02.03 «Электрические станции, сети и системы»

 

Организация-разработчик: Краевое государственное бюджетное

профессиональное образовательное учреждение

«Дивногорский гидроэнергетический техникум имени А.Е.Бочкина»

 

Разработчик: Докин В.В. преподаватель ДГЭТ.

 

Содержание.

№№	Название темы	стр
1	Технология получения электроэнергии на электростанциях	5
1.1	Схема производства электроэнергии на ГЭС	5
1.2	Схема производства электроэнергии на тепловой электростанции	6
2	Общие сведения об электрических машинах	8
3	Общие понятия о трёхфазной системе	10
3.1	Принцип получения электроэнергии в трёхфазной системе	10
3.2	Характеристические треугольники	12
3.3	Схемы соединения обмоток трансформаторов, генераторов и потребителей в трёхфазной системе	14
4	Силовые трансформаторы и автотрансформаторы	16
4.1	Назначение трансформаторов в системе передачи и распределения электроэнергии	16
4.2	Классификация трансформаторов	18
4.3	Устройство силового трансформатора	19
4.4	Марки трансформаторов	25
4.5	Маркировка выводов и схемы соединений обмоток  трансформаторов	27
4.6	Группы соединений обмоток трансформатора	27
4.7	Регулирование напряжения на выходе трансформатора	30
4.8	Принцип действия трансформатора	36
4.9	Схема замещения трансформатора	38
4.10	Определение параметров трансформатора	40
4.11	Внешние характеристики трансформатора	45
4.12	Параллельная работа трансформатора	46
4.13	Автотрансформаторы	50
4.14	КПД трансформатора	52
5	Обмотки машин переменного тока	54
6	Получение вращающегося магнитного поля статора	59
7	Синхронные машины	61
7.1	Конструкция гидрогенератора	62
7.2	Устройство турбогенератора	64
7.3	Принцип действия синхронного генератора	66
7.4	Способы возбуждения синхронных машин	68
7.5	Магнитное поле обмотки возбуждения синхронной машины	70
7.6	Реакция якоря синхронной машины	72
7.7	Характеристики синхронного генератора	80
7.8	Включение синхронных генераторов на параллельную работу	87
7.9	Угловые характеристики активной мощности синхронных машин	91
7.10	Понятие о статической устойчивости синхронных генераторов	95
7.11	U-образные характеристики синхронного генератора	97
7.12	Компенсация реактивной мощности в энергосистеме. Синхронный компенсатор	98
7.13	Синхронные двигатели	101
8	Асинхронные двигатели	107
8.1	Принцип работы асинхронного двигателя	107
8.2	Конструкции асинхронных двигателей	110
8.3	Режимы работы асинхронной машины	117
8.4	Механическая характеристика асинхронного двигателя	118
8.5	Способы пуска асинхронного двигателя	121
8.6	Регулирование скорости вращения асинхронного двигателя	124
8.7	Потери и КПД асинхронных двигателей	126
8.8	Рабочие характеристики асинхронного двигателя	128
8.9	Нагрев и охлаждение электрических машин	130
8.10	Схема замещения асинхронного двигателя	132
8.11	Уравнения напряжений АД	133
9	Машины постоянного тока	135
9.1	Классификация машин постоянного тока	135
9.2	Принцип действия генератора постоянного тока	136
9.3	Конструкция эл. машины постоянного тока	140
9.4	Моменты на валу МПТ	147
9.5	Основные сведения об якорных обмотках	148
9.6	Магнитная цепь машины постоянного тока	151
9.7	Реакция якоря машины постоянного тока	154
9.8	Коммутация машин постоянного тока	156
9.9	Генераторы постоянного тока	158
9.10	Параллельная работа генераторов	167
9.11	Двигатели постоянного тока	168
	Список используемой литературы	176

На электростанциях.

Рис. 3. Устройство турбогенератора.

Автотрансформаторы.

Типы магнитопроводов.

 

Примеры.

ТМ1000/1074 У1 – означает, что трансформатор трехфазный двухобмоточный с естественным масляным охлаждением, номинальная мощность которого равна 1000 кВА с классом напряжения 10 кВ. Далее цифра 74 означает, что конструкция трансформатора сделана в 1974 году, для районов с умеренным климатом с установкой агрегата на открытом воздухе.

Трансформаторов.

Пример изменения напряжения на выходе трансформатора при использовании переключателя ответвлений.

Напряжение обмотки высокого напряжения U₁=6000 В от среднего ответвления - (0), число витков обмотки высокого напряжения W₁=3000 витков,

Напряжение обмотки низкого напряжения U₁=400 В,

Определить число витков W₂,

Определить напряжение U₂ на вторичной обмотке при подключении первичной обмотки с учётом ответвлений  +5%, +2.5%, 0%, -2.5%, -5%.

Определим коэффициент трансформации при среднем ответвлении 0.

Определим число витков во вторичной обмотке

Определим число витков,  приходящееся на одно ответвление +2.5%

Составим пропорцию 3000 вит – 100%

                                           Х- 2.5%

Откуда 

Определим коэффициент трансформации с учётом увеличения числа витков первичной обмотки на ответвление +2.5%

Тогда напряжение U₂ во вторичной обмотке с учётом ответвления +2.5%

Определим число витков, приходящееся на одно ответвление +5%

Составим пропорцию 3000 вит – 100%

                                            Х- 5%

Откуда  

Определим коэффициент трансформации с учётом увеличения числа витков первичной обмотки на ответвление +5%

Тогда напряжение U₂ во вторичной обмотке с учётом ответвления +5%

Определим число витков, приходящееся на одно ответвление -2.5%

Составим пропорцию 3000 вит – 100%

                                           Х- 2.5%

Откуда 

Определим коэффициент трансформации с учётом уменьшения числа витков первичной обмотки на ответвление +2.5%

Тогда напряжение U₂ во вторичной обмотке с учётом ответвления +2.5%

Определим число витков, приходящееся на одно ответвление -5%

Составим пропорцию 3000 вит – 100%

                                            Х- (-5)%

Откуда 

Определим коэффициент трансформации с учётом уменьшения числа витков первичной обмотки на ответвление +5%

Тогда напряжение U₂ во вторичной обмотке с учётом ответвления -5%

Вывод: использование ответвлений +5, +2.5, 0, -2.5, -5 даёт во вторичной обмотке следующие напряжения:

 

% ответвления	+5%	+2.5%	0	-2.5%	-5%
U2			400в

 

Увеличение числа витков первичной обмотки приводит к уменьшению напряжения во вторичной обмотке и наоборот.

Дан­ный тип пе­ре­клю­че­ния ответвлений обмотки трансформатора возможен только при отключении трансформатора от сети.  Что нельзя де­лать ре­гу­ляр­но, так как по­тре­би­те­ли остаются без электроэнергии на время переключения ответвлений.

Переключение ПБВ (без возбуждения) поз­во­ля­ет из­ме­нить ко­эф­фи­ци­ент транс­фор­ма­ции в пре­де­лах от −5 % до +5 %. На ма­ло­мощ­ных транс­фор­ма­то­рах вы­пол­ня­ет­ся с по­мо­щью двух от­ветв­ле­ний, на транс­фор­ма­то­рах сред­ней и боль­шой мощ­но­сти с по­мо­щью че­ты­рёх от­ветв­ле­ний по 2,5 % на каждое.

Рис.22а. Электрическая схема трансформатора.

Рис. 22б. Приведённая схема трансформатора.

Где:

R₁ и Х₁ – сопротивления первичной обмотки;

R‛₂ и Х‛₂ - сопротивления вторичной обмотки;

Х₀ и R₀ – сопротивления ветви намагничивания, обусловленной магнитными потерями и протекающий через них ток холостого хода I₀. Эти параметры определяются в опыте холостого хода трансформатора.

 

Приведённые параметры вторичной обмотки трансформатора к первичной равны:

Е ´ ₂ = Е₂ × Кт

U ´ ₂ = U ₂ × Кт

I ҆҆҆ ´ ₂ = I ₂ /Кт

r´ ₂ = r ₂ ×Кт²

х ´ ₂ = х₂×Кт²

Опыт холостого хода.

В этом режиме трансформатор эквивалентен обычной катушке индуктивности с ферромагнитным сердечником.

Определение параметров трансформатора на холостом ходу.

Опыт выполняется для:

- коэффициента трансформации Кт,

- мощности потерь холостого хода Р₀, (потери в магнитопроводе),

- тока холостого хода I х%.

 

Для проведения опыта холостого хода собирается схема. Вторичная обмотка трансформатора разомкнута.

Рис. 23. Схема опыта холостого хода.

Напряжение U _1Н определяется вольтметром V ₁

Напряжение U _2Н - вольтметром V ₂

Активная мощность трансформатора Р₀ - ваттметром W

Ток холостого хода I _1Х - амперметром А

Коэффициент трансформации

Кт= U _1Н / U ₂₀

Коэффициент мощности

P ₀ - характеризует потери холостого хода на гистерезис и вихревые токи.

Полное сопротивление

Z ₀ = U _1Н / I _1Х

Опыт короткого замыкания.

 

Опыт короткого замыкания – это такой режим, когда вторичная обмотка замкнута накоротко, при этом вторичное напряжение U ₂ =0.

В условиях эксплуатации, когда к трансформатору подведено номинальное напряжение U _1Н, короткое замыкание является аварийным режимом.

Собирается схема опыта.

 

Рис.24. Схема опыта короткого замыкания.

 

   Опыт проводится для определения потерь в обмотках трансформатора и сопротивления трансформатора.

Рис.26. Схема параллельной работы трансформаторов.

Работу.

1. Вторичные и первичные напряжения трансформаторов равны. Трансформаторы должны иметь равные коэффициенты трансформации К_Т1=К_Т2=К_Т3=...=К_{Т N}.

где Кт = U ₁ / U ₂ на холостом ходу

2. Трансформаторы должны иметь одинаковые напряжения короткого замыкания U _К1 = U _К2 = U _К3 =…,

U _к могут отличаются не более чем на ±10 %.

Если два трансформатора номинальной мощности S₁ и S₂ имеют различные напряжения КЗ U _К1 и U _К2 соответственно, то распределение общей нагрузки S между ними определяется по следующим формулам:

 

   

 

где I – общий ток нагрузки

Соблюдение этого условия необходимо для пропорционального распределения нагрузки между трансформаторами, рис.27.

Рис.27. Схема включения на параллельную работу однофазных трансформаторов (а) и их схема замещения (б).

 

Это требование объясняется тем, что нагрузка между трансформаторами распределяется прямо пропорционально напряжениям КЗ. Неравенство напряжений КЗ приводит к недогрузке одного параллельно работающего трансформатора и перегрузке другого. Соотношение мощностей трансформаторов должно быть не более 1:3. Это вызвано тем, что даже при небольших перегрузках трансформаторы меньшей мощности будут больше загружаться в процентном отношении, особенно в том случае, если они имеют меньшие напряжения КЗ (u _к).

 

Автотрансформаторы.

СН

НН

ВН

 

 

Рис.30. Схемы автотрансформаторов.

 

а) электромагнитная схема автотрансформатора,

б) электрическая схема автотрансформатора,

в) условное обозначение автотрансформатора

 

Полная мощность, передаваемая автотрансформатором из первичной обмотки во вторичную, называется проходной:

S пр = U ₁ × I ₁ = U ₂ × I ₂

 

Мощность вторичной обмотки автотрансформатора состоит из двух мощностей:

S₂ = U₂×(I₁ + I₁₂) = U₂× I₁ + U₂× I₁₂ = S _Э + S расч

где S _Э - электрическая мощность, передаваемая из первичной обмотки во вторичную напрямую, т.е. без трансформации.

а S расч – это мощность, переданная магнитным путём за счёт трансформации. Эта мощность ещё называется типовой мощностью S тип.

 

Размеры магнитопровода определяются трансформаторной или типовой мощностью,

где Квыг – коэффициент выгодности,

U₁ = U_В – напряжение подведённое к первичной обмотке,

U₂ = U_С – напряжение полученное во вторичной обмотке.

 

 

Обмотки и магнитопровод автотрансформатора рассчитываются на типовую мощность S тип. Поэтому нагружать автотрансформатор больше, чем на типовую мощность нельзя.

 

КПД трансформатора.

 

В идеальном случае мощность на входе трансформатора Р₁ должна быть равна мощности Р₂ на выходе трансформатора. Но в процессе работы трансформатора часть мощности теряется на нагрев:

1) Р_Э = Р_Э1 + Р_Э2 = Рк   в обмотках трансформатора, где:

Р_Э1 = m × I ₁ ² × r ₁ (потери в первичной обмотке), 

Р_Э2 = m × I ₂ ² × r ₂ (потери во вторичной обмотке),

как видно из формул эти потери зависят от величины токов в обмотках; эти потери указываются в паспорте трансформатора как Рк (потери короткого замыкания);

 

2)   Р_С= Р_Г + Р_В.Т = Р₀ или Рхх теряется в железе магнитопровода, эти потери указываются в паспорте трансформатора как Р₀ или Рхх (потери холостого хода).

Р_В.Т – потери на вихревые токи, с целью уменьшения этих потерьмагнитопровод набирают из листов электротехнической стали. Рг – потери на гистерезис (на перемагничивание железа магнитопровода).

Все  потери в трансформаторе

 

где β = I ₂ / I _2НОМ = Р₂/Р_2НОМ – коэффициент нагрузки трансформатора

 

КПД трансформатора определяется по формуле η=Р₂/Р₁.

Где Р₂ – мощность на выходе трансформатора, Р₁ – мощность на входе трансформатора. Р₁ = Р₂ + ΣР,

Тогда η

Активная мощность на выходе трансформатора:

 

Тогда КПД трансформатора определится по формуле:

 

Значение коэффициента нагрузки соответствующее максимальному КПД

тогда значение максимального КПД определится по формуле:

 

График зависимости КПД трансформатора от нагрузки.

Расчёт обмотки.

Обозначим:

Z₁=6   – число пазов статора

Р=1    – число пар полюсов

m₁=3 – число фаз

Шаг обмотки у₁ = Z₁/2p=6/2=3 это расстояние между сторонами фазной обмотки в пазах.

число пазов на полюс и фазу.

Угол между пазами в градусах:

 γ = 360⁰р/Z₁=360×1/6=60⁰ γ – угол в градусах между фазными обмотками и пазами, где 360р  -  это число электрических градусов обмотки статора, а тогда сдвиг между фазами в пазах будет λ =120⁰/γ =120⁰/60⁰=2 паза т.е. следующая фаза начнётся через два паза.

Перед укладкой фазных обмоток в пазы заготавливаются три фазные катушки с расстоянием между сторонами в у₁ пазов.

Первую сторону фазной катушки А укладываем в пазы произвольно, начиная с любого паза, например в первый паз. Вторую сторону фазной катушки укладываем через λ число пазов т.е. в 4-ый паз. Катушку следующей фазы В укладываем через 120⁰ эл. градусов через λ пазов, т.е. через два паза, начиная с 3-го паза, вторая сторона этой катушки ляжет через Y₁ число пазов т.е. в 6-ой паз. Третья фазная катушка С начнётся через λ пазов, т.е. через два паза, начиная с 5-го паза, вторая сторона этой катушки ляжет через Y₁ число пазов т.е. во 2-ой паз.

 

Укладка обмотки в пазы.

Поля статора.

М.д.с. одной фазы обмотки

Зубцовые гармоники.

Зубцовые гармоники е.д.с. вызывают дополнительные потери в машине, имеют повышенную частоту и влияют на линии связи, рис.32.

Для их уменьшения выполняют скос пазов статора и скос полюсного наконечника.

 

Рис.35. Зубцовые гармоники.

 

Синхронные машины.

Типы синхронных машин.

Синхронные гидрогенераторы,

Синхронные турбогенераторы,

Синхронные компенсаторы,

Синхронные двигатели.

Рис.32. Гидрогенератор в разрезе.

 

Гидрогенераторы (рис. 3) по конструкции существенно отличаются от турбогенераторов. Экономичность режима гидравлических турбин зависит от скорости водяного потока, т. е. напора. На равнинных реках создать большой напор невозможно, поэтому частоты вращения турбин весьма низкие - от десятков до сотен оборотов в минуту.

Чтобы получить промышленную частоту 50 Гц, такие тихоходные машины приходится делать с большим числом полюсов. Для размещения большого количества полюсов приходится увеличивать диаметр ротора гидрогенератора, иногда до 10 - 11 м.

 

Система самовозбуждения.

В системе самовозбуждения энергия  (рис. 40) отбирается от обмотки статора синхронного генератора и через понижающий трансформатор Т и выпрямитель (ВУ) преобразуется в энергию по­стоянного тока. Постоянный ток подаётся в обмотку возбуждения ОВ через кольца и щётки. Сопротивление R _рг служит для регулирования тока возбуждения.

Рис. 41. Схема системы самовозбуждения синхронного генератора.

Машины

Магнитное поле синхронной машины должно иметь такое распределение магнитной индукции в воздушном зазоре между статором и ротором, чтобы, в итоге, форма э.д.с. в обмотке статора была синусоидальна.

 

Вывод.

При активно-индуктивной нагрузке ток I ₁ отстаёт от э.д.с. Е₁ на угол Ψ, а от напряжения U ₁ на выводах генератора на угол φ.

Результирующее поле искажено из-за активной составляющей и уменьшено из-за размагничивающего влияния индуктивной составляющей тока I ₁. Поэтому э.д.сЕ₁ и напряжение U ₁ имеют несинусоидальную форму и по величине уменьшены.

Нагрузке.

Ψ

I1d

I1q

I1

U1

I1r1

E1σ

E1q

E1d

E1

φ

ϴ

Вывод.

При активно-емкостной нагрузке ток I ₁ опережает э.д.с. Е₁ на угол Ψ, а напряжения на выводах генератора на угол φ. Результирующее поле искажено, но увеличино из-за намагничивающего влияния емкостной составляющей тока. Поэтому э.д.сЕ₁ и напряжение U ₁ имеют несинусоидальную форму, но по величинеU1увеличино.

 

Синхронных машин

Р =f(δ), при Е =const, n=const

Генератора.

I1

I1 ВО

Зависимости I 1= f (I в) при Рг= const из-за своего вида называются U -образными характеристиками

Рис.48. а) Векторные диаграммы ЭДС синхронного генератора, включённого на параллельную работу в сеть.

б) Графики U-образных кривых.

 

I 1 I ур

ЕгЕг

U с U г

Х d Х d

В случае, если генератор включён в сеть и работает на холостом ходу, ток статора генератора I ₁ =0, и ток возбуждения соответствует току возбуждения на холостом ходу I в҆ при номинальном напряжении в сети U с= U ном.

 

                                             

                                      

 

 

Если ток возбуждения генератора I в уменьшить I в < I в҆, то э.д.с генератора Е₀ станет меньше напряжения в сети Е₀< U с на величину ∆Е и возникает отстающий ток I ₁ относительно напряжения U с на 90 ^O и генератор будет отдавать в сеть индуктивный ток I ₁.

Если ток возбуждения генератора I в увеличить I в > I в҆, тоэ.д.с генератора Е₀ станет больше напряжения в сети Е₀> U с, на величину ∆Е и возникает ток I ₁, опережающий U с на 90 ^O и генератор будет отдавать в сеть емкостной ток со знаком минус (- I ₁).

а) при перевозбуждении генератор выдаёт в сеть емкостной ток I _1,

б) при недовозбуждении генератор выдаёт в сеть индуктивный ток I ₁

 

Нижняя кривая U -образных кривых соответствует работе генератора на холостом ходу при P _эм =0, причем I 'в - значение тока возбуждения при Ег= U с. На практике этот режим генератора называется режимом синхронного компенсатора.

 

Две верхние U-образные характеристики получены при выдаче активной мощности генератора в сеть Рэм=0.5Рном  и Рэм=Рном  за счёт увеличения энергоносителя (увеличения угла δ). Это генераторный режим, но он позволяет частично выдавать реактивную мощность в сеть при недовозбуждении или перевозбуждении.

 

Синхронные двигатели.

Решение.

n ₁ = f ₁ ×60/ p = 50×60/4 = 750 об/мин

частота вращения ротора двигателя

n ₂ = n ₁ (1- S) = 750(1-0,06) = 705об/мин

 

Асинхронный двигатель подключён к трёхфазной сети и через ремённую передачу вращает механизм.

8.2.Конструкции асинхронных двигателей.

 

Конструкция статора.

Статор с обмоткой в сборе.

Щёткодержатели.

Изоляция обмотки статора.

Изоляция играет важную роль, от её качества зависит долговечность электродвигателя и его способность выдерживать высокие температуры.

1-прокладка.

2-пазовая изоляция.

3-проладка в двухслойных обмотках.

4-проводники.

5-изоляционная прокладка.

6-клин

 

До 600 В применяют провода с эмалевой изоляцией марок ПЭТВ и ПЭТ круглого и прямоугольного сечения.

Для прокладок используют пленкосинтокартон, электронит, лакотканеслюдопласт.

В высоковольтных машинах 6000 В стеклослюдопластовая лента, стеклотекстолит и т.п.

 

Классы изоляции проводов

Мостовой кран.

Для перемещения моста крана используются два двигателя с фазным ротором (на обоих концах моста). Одноимённые кольца на валах роторов соединяют уравнительным кабелем. Таким осуществляется синхронизация вращения валов двигателей. Такая система называется гибким валом. Принцип действия гибкого вала объясняется тем, что при отставании скорости ротора одного двигателя от другого к уравнительному кабелю прикладывается разница между ЕДС обмоток роторов ∆Е, которая прикладывается к уравнительному кабелю. При этом появляется уравнительный ток, который создаёт уравнивающий момент на валах обоих двигателей и скорости двигателей уравниваются.

 

Рис.51. Схема синхронного вала.

Рабочий ток двигателя

Пусковой ток двигателя при S = 1

Также пусковой ток может характеризоваться кратностью

Кп i = I п / I _1Н откуда пусковой ток )

 

Выводы: а) величина пускового тока зависит от напряжения сети, б) а также от величины активного сопротивления в обмотке ротора двигателя.

Максимальный момент

Пусковой момент M п

Из формулы видно, что при понижении напряжения в сети пусковоймомент M п уменьшается в квадрат раз, при этом двигатель может не запуститься.Так как момент пусковой Мп может стать меньше момента нагрузки на валу M _{НАГРУЗКИ}, т.е. если M п< M _{НАГРУЗКИ}.

Пусковой ток двигателя  при S = 1

Из формулы видно, что при понижении напряжения в сети пусковой ток двигателя пропорционально уменьшается, что облегчает пуск двигателя и уменьшает просадку напряжения при пуске двигателя.

Напряжении.

КПД определяется по формуле

Сумма всех потерь в АД

 

КПД асинхронных двигателей мощностью 1 – 10 кВт η = 75- 88%,

для двигателей более 10 кВт η = 90- 94%

 

Фазное напряжение двигателя

 при соединении обмотки статора звезда

Однофазные АД.

Однофазный ток статора электродвигателя создает пульсирующее магнитное поле, которое разлагается на два поля прямой и обратной последовательности, имеющих равные амплитуды и вращающиеся в противоположные стороны с одинаковой частотой.

При неподвижном роторе эти поля создают одинаковые по величине, но разные по знаку моменты. Поэтому при пуске результирующий момент двигателя равен нулю, и двигатель не может начать вращаться.

Однако если ротор привести во вращение в ту или иную сторону, то один из моментов будет преобладать и вал двигателя будет продолжать вращаться в сторону начального вращения.

 

Механические характеристики однофазного электродвигателя.

Уравнение токов

Основной магнитный поток асинхронного двигателя Ф, вращаясь в пространстве, пересекает обмотки статора и ротора, наводя в них э.д.с. Е₁ и Е₂. Двигатель подобен трансформатору, в котором обмотка статора является первичной обмоткой, а обмотка ротора – вторичной.

Поэтому к асинхронным двигателям применимы формулы для трансформаторной ЭДС.

В обмотке статора наводится  э.д.с Е₁ = 4.44Ф f ₁ w ₁ к_об1

где   f₁ - частота питающей сети (обычно 50 Гц);

Где р – число пар полюсов,

Ф – магнитный поток, Вб.

Где I в –ток возбуждения,

Коллекторная микромашина

 

 

Моменты на валу МПТ.

При работе МПТ в режиме генератора на вал действуют моменты:

- момент двигателя Мд, приводит вал генератора во вращение;

- момент генератора Мг, тормозит вал и направлен противоположно Мд;

- ± J М – момент инерции, появляется при изменении скорости вращения вала.

Мэм

двигатель

генератор

Мд

Мд + Мэм ± J М = 0

Простая волновая обмотка.

В простой волновой обмотке концы каждой секции присоединены к пластинам коллектора, находящимся на расстоянии, называемомшагом обмотки по коллектору,

где К — число коллекторных пластин в коллекторе.

 

На рис. показана схема простой волновой обмотки якоря.

Секции обмотки образуют две параллельные ветви (2а = 2).

Первый частичный шаг определяется по обычной формуле (расстояние в пазах между сторонами обмотки).

Zэ – число пазов на якоре.

 

Второй частичный шаг определяется по формуле У₂=Ук-У₁, это

расстояние в пазах между соседними секциями обмотки).

Пример: машина постоянного тока имеет волновую обмотку якоря с Z э=13. Сделать расчёт шагов обмотки.

Ук=(К±1)/р = (13-1)/2 = 6 пазов

У₁=[ Z э/(2р)]±ε =13/4-0.25=3 паза

У₂=Ук-У₁=6 – 3 = 3 паза

Простая петлевая обмотка

В машинах постоянного тока низкого напряжения (значительного тока) необходима обмотка якоря с большим числом параллельных ветвей.

 

В простой петлевой обмотке якоря каждая секция присоединена к двум рядом лежащим коллекторным пластинам, а число параллельных ветвей равно числу полюсов, т.е. 2а = 2р.

Первичный частичный шаг Y1 определяется по формуле 

 

Вторым частичным шагом обмотки У₂ называют расстояние в пазах между соседними секциями. Он равен У₂ = У₁ – У.  

Шаг по коллектору для простой петлевой обмотки равен

У = Ук.

С помощью щеток обмотка якоря делится на параллельные ветви. Число параллельных ветвей 2а равно числу полюсов:

2а = 2р.

Пример: машина постоянного тока имеет петлевую обмотку якоря с Z э=12. Сделать расчёт шагов обмотки.

У₁=[ Z э/(2р)]±ε =13/4-0/25=3 паза

У₂= У₁-У=3 – 1 = 2 паза

Где р – число пар полюсов,

Сущность процесса коммутации, причин