Информация о работе
Подробнее о работе
Электрические машины- генераторы и электродвигатели.Все электрические машины функционируют благодаря явлению электромагнитной индукции и электродвижущ
- 44 страниц
- 2023 год
- 0 просмотров
- 0 покупок
Гарантия сервиса Автор24
Уникальность не ниже 50%
Фрагменты работ
Синхронная машина – это двухобмоточная электрическая машина переменного тока, одна из обмоток которой присоединена к электрической сети с постоянной частотой, а вторая - возбуждается постоянным током. При этом частота вращения ротора равна частоте вращения магнитного поля в воздушном зазоре.
Основными частями синхронной машины являются якорь и индуктор (обмотка возбуждения). Как правило, якорь располагается на статоре, а на отделённом от него зазором роторе находится индуктор - таким образом, по принципу действия синхронная машина представляет собой как бы «вывернутую наизнанку» машину постоянного тока, переменный ток для обмотки якоря которой не получается с помощью коллектора, а подводится извне.
Якорь представляет собой одну или несколько обмоток переменного тока. В двигателях токи, подаваемые в якорь, создают вращающееся магнитное поле, которое сцепляется с полем индуктора, и таким образом происходит преобразование энергии. Поле якоря оказывает воздействие на поле индуктора и называется поэтому также полем реакции якоря. В генераторах поле реакции якоря создаётся переменными токами, индуцируемыми в обмотке якоря от индуктора.
Индуктор состоит из полюсов — электромагнитов постоянного тока или постоянных магнитов (в микромашинах). Индукторы синхронных машин имеют две различные конструкции: явнополюсную или неявнополюсную. Явнополюсная машина отличается тем, что полюса ярко выражены и имеют конструкцию, схожую с полюсами машины постоянного тока.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 3
1. Синхронные машины 4
1.1. Синхронный генератор 7
1.2. Синхронный двигатель 7
2. Асинхронные машины 12
2.1. Асинхронный электродвигатель 12
2.2. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором 11
2.3. Асинхронный двигатель с массивным ротором 16
2.4. Асинхронный двигатель с фазным ротором 17
2.5. Двигатель Шраге- Рихтера 19
2.6. Режимы работы асинхронных машин и способы управления 21
3. Коллекторный электродвигатель и машина постоянного тока 26
3.1. Виды коллекторных двигателей по видам возбуждения 26
3.2. Конструкция, достоинства и недостатки 32
3.3. Машина постоянного тока 36
4. Расчет мощности электродвигателя 39
Заключение 42
Глоссарий 43
Список использованной литературы и источников 44
Электрическая вращающаяся машина - электротехническое устройство, предназначенное для преобразования энергии на основе электромагнитной индукции и взаимодействия магнитного поля с электрическим током, содержащее, по крайней мере, две части, участвующие в основном процессе преобразования и имеющие возможность вращаться или поворачиваться относительно друг друга, за счёт чего и происходит процесс преобразования.
Возможность создания электрической машины как электромеханического преобразователя базируется на электромагнитном взаимодействии, которое осуществляется посредством электрического тока и магнитного поля. Электрическая машина, в которой электромагнитное взаимодействие осуществляется при помощи магнитного поля называется индуктивной, а в которой при помощи электрического - ёмкостной. Ёмкостные машины практически не используются, так как при конечной проводимости воздушной среды (при наличии влаги) заряды будут исчезать из активной зоны электрической машины в землю.
Два основных конструктивных элемента любых электрических вращающихся машин: ротор - вращающаяся часть; статор - неподвижная часть; а также воздушный зазор, их разделяющий.
Классификация по функциональному назначению: генератор (машина, преобразующая кинетическую (механическую) энергию в электрическую и электродвигатель, машина, преобразующая электрическую энергию в механическую. По конструктивной специфике и роду тока: асинхронные и синхронные машины, машины постоянного и переменного тока.
В нашей работе мы рассмотрим все перечисленные типы электрических машин.
Электрической машиной в большинстве случаев является электрический двигатель.
Уточнённый расчёт рабочих характеристик и использование существующих программ оптимизации позволяют уже на стадии проектирования машины получить весьма совершенную конструкцию. Наиболее распространены следующие методы математического моделирования электрических машин:
аналитические;
-расчёт схем замещения, сформированных с использованием магнитных проводимостей отдельных участков магнитной цепи;
-расчёт полей на основе метода конечных элементов.
Аналитические методы основаны на решении уравнений, в которые входят такие величины, как магнитные потоки, напряжения и токи. При исследовании асинхронных машин широкое распространение получил расчёт схемы замещения одной фазы. Этот подход обычно применяется при расчёте установившихся режимов и реже для расчёта переходных процессов. При использовании аналитических методов принимаются допущения:
-плотность тока в проводниках распределена равномерно по их сечению;
-распределение индукции в воздушном зазоре синусоидально;
-нагрев машин не влияет на значения параметров схемы замещения;
нелинейность магнитных цепей (работа в настоящее время сосредоточена на моделях, которые учитывают эффект насыщения в определении параметров эквивалентной схемы).
Погрешность аналитических расчётов может достигать 15-20 % и выше.
Численные методы стали широко применяться в последнее время в связи с быстрым развитием вычислительных машин и компьютерных технологий. Современные компьютерные программы позволяют решать не только двухмерные, но и трёхмерные задачи. Обычно численные методы предполагают использование различных по форме расчётных сеток,
представляющих область задачи, причём точность модели тем выше, чем больше число узлов сетки. Применяются модели, основанные на методе конечных разностей (МКР), в котором используются ортогональные сетки, и модели, основанные на методе конечных элементов (МКЭ), в котором узлы сетки могут быть распределены более рационально. Преимуществом численных методов является то, что они позволяют не только повысить точность решения полевой задачи, но и учесть такие факторы, как насыщение магнитной цепи машины, вытеснение тока в проводниках и сложность границ сред.
При расчёте магнитных полей с учётом нелинейности свойств сред численными методами обычно применяют итерационный метод Ньютона-Рафсона. При этом при использовании метода конечных элементов матрицы коэффициентов имеют ленточную структуру, обеспечивающую снижение числа операций.
Современные программы, основанные на методе конечных элементов, позволяют рассчитывать ЭДС и токи обмоток статора и ротора, учитывать вращение ротора относительно статора, зубчатость сердечников, насыщение стали, наведение вихревых токов в массивных элементах конструкции, сложный характер распределения магнитного поля в зазоре. Кроме того, современные конечно-элементные программы позволяют рассчитывать объёмные (трёхмерные) конструкции. Точность расчётов по конечно- элементным программам была неоднократно подтверждена экспериментальными исследованиями. Чем сложнее моделируемая машина, тем больше длительность процесса вычислений. Расчёт рабочих режимов асинхронных машин при этом обладает ещё и той особенностью, что частота токов, индуктированных в роторе, относительно мала. Если переходные процессы рассчитываются методом численного интегрирования системы дифференциальных уравнений, требующим разбиения всего рассматриваемого временного интервала на достаточно малые шаги, время, затрачиваемое на
вычисления, может быть значительным.
В целях сокращения времени и сохранения точности, появились другие методы. Такие подходы, как правило, применяют несколько методов одновременно, то есть являются комбинированными методами.
К этим методам относятся, в частности, методы, основанные на расчёте эквивалентных схем замещения магнитных цепей, то есть на дискретизации электромагнитной системы в виде потока. Предполагается, что магнитное поле состоит из определённого числа магнитных трубок переменного сечения. В пределах каждой трубки поток постоянен, а все линии поля расположены строго параллельно стенкам трубок. Такой подход к созданию схем замещения обоснован только для ферромагнитных участков сердечников, для воздушного зазора он может быть применён с некоторыми допущениями. Определить форму, направление и число трубок поля в этой части машины трудно, особенно если учитывать взаимное перемещение сердечников.
Существуют методы, позволяющие правильно воспроизвести поле в воздушном зазоре. Это методы зубцовых контуров и эквивалентных проводимостей воздушного зазора.
В методе эквивалентных проводимостей магнитные проводимости воздушного зазора находятся как произведение частных проводимостей, найденных при односторонней и двусторонней зубчатости сердечников.
Более универсальным методом расчёта электрических машин является МЗК. МЗК, первоначально разработанный для расчёта гидрогенераторов, был затем обобщён и применён для расчёта различных типов электрических машин, включая асинхронные машины с короткозамкнутым ротором.
1. Битюцкий, И.Б. Электрические машины. Двигатель постоянного тока. Курсовое проектирование: Учебное пособие / И.Б. Битюцкий, И.В. Музылева. - СПб.: Лань, 2018. - 184 c.
2. Ванурин, В.Н. Электрические машины: Учебник / В.Н. Ванурин. - СПб.: Лань, 2016. - 352 c.
3. Епифанов, А.П. Электрические машины: Учебник / А.П. Епифанов, Г.А. Епифанов. - СПб.: Лань, 2017. - 300 c.
4. Хитерер, М.Я. Синхронные электрические машины возвратно-поступательного движения: Учебное пособие по специальностям "Электромеханика" и "Электропривод и автоматика" / М.Я. Хитерер. - СПб.: Корона-Принт, 2013. - 368 c.
5.https://en-res.ru/stati/vybor-elektrodvigatelya-i-raschet-ego-rabochix-parametrov.html
Форма заказа новой работы
Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям
