Двигатель Шраге-Рихтера. Трёхфазный коллекторный асинхронный двигатель с питанием со стороны ротора. Трехфазный коллекторный двигатель


Трехфазный коллекторный электродвигатель с питанием со стороны ротора

Количество типов коллекторных электродвигателей переменного тока довольно значительно. В этой статье мы рассмотрим только трехфазные коллекторные электродвигатели с питанием со стороны ротора (Шраге).

Трехфазный коллекторный двигатель с питанием со стороны ротора фактически является индукционным электродвигателем (асинхронным) с вращающимся магнитным потоком, во вторичный контур которого вводят добавочную ЭДС.

Как происходит регулирование скорости можно понять из следующего. При постоянном статическом моменте нагрузки Мс = const и при постоянном напряжении в сети U1 магнитный поток будет постоянен. В таком случае ток ротора асинхронной машины будет равен:

Если ввести добавочную ЭДС в цепь ротора, то его ток будет определятся суммой алгебраической ЭДС роторной цепи:

Для простоты расчета предполагаем, что ЭДС Едоб действует либо согласно с ЭДС ротора, либо встречно ей. В первый момент времени после введения дополнительного Едоб ток ротора возрастет, соответственно возрастет и момент, который станет больше Мс. Электродвигатель начнет ускоряться. При увеличении скорости вращения будет падать ток ротора и уменьшатся скольжение. Как следствие – падение момента развиваемого коллекторным электродвигателем. При достижении равенства момента нагрузки и двигателя разгон последнего прекратится. Если пренебречь изменением индуктивного сопротивления обмотки ротора, то при увеличении скорости значение результирующей ЭДС Ерез будет примерно равна начальному значению ЭДС Е2S. При введении ЭДС Едоб встречной  Е2S произойдет обратный эффект – момент и ток уменьшатся, вследствие чего коллекторный электродвигатель начнет замедляться. Это, в свою очередь, вызовет увеличение скольжения и, вслед за ним, увеличение тока и момента.

Если в ротор ввести Едоб, которая совпадает по направлению с Е2S, а по величине превосходит ее, то есть Едоб> Е2S, то при увеличении скорости равновесие моментов может иметь место при отрицательном скольжении, то есть на скорости выше синхронной. Векторные диаграммы роторной цепи для всех трех случаев показаны ниже:

При введении в ротор добавочной ЭДС Е2 под углом 900 она будет оказывать влияние на фазовый сдвиг тока статора:

На фигуре а) показана векторная диаграмма без добавочных ЭДС в цепи ротора, φ1 – угол сдвига тока статора относительно его напряжения. На фигуре б) показана векторная диаграмма при введении Едоб, опережающей Е2S на 900. При этом в роторе вместо Е2S будет Ерез, опережающий по фазе Е2S. Ток ротора немного возрастет, но будет сдвинут на прежний угол φ2 относительно Ерез и, как мы можем видеть из диаграммы, уменьшает реактивную часть тока статора. Схема трехфазного коллекторного электродвигателя с питанием со стороны ротора показана ниже:

Первичную обмотку W1 располагают на роторе и подключают к сети с помощью контактных колец. В верхней части пазов ротора укладывают вспомогательную обмотку Wр, выведенную на коллектор. Вторичную обмотку Wc размещают на статоре. Концы каждой обмотки присоединяют к щеткам коллектора.

Щетки всех трех фаз могут одновременно симметрично сближаться и раздвигаться с помощью специального механизма. Именно с помощью щеток во вторичную обмотку Wc подается Едоб., индуктируемая магнитным потоком в обмотке Wр. Назначением коллектора в данном случае будет автоматическое преобразование добавочной ЭДС Е2, индуктируемой  в обмотке Wр частоты сети f1, в частоту вторичной цепи f2 = f1S. Магнитный поток Ф, созданный обмоткой W1, вращается относительно ротора с синхронной скоростью.  При вращении магнитный поток пересекает витки обмоток W1, Wp и Wc. В каждой из них будет индуктироваться ЭДС. Е2, индексирующаяся в обмотке Wc, вызовет появление в ней тока I2, который, взаимодействуя с магнитным потоком, создает вращающий момент. Под действием этого момента ротор начнет вращаться со скоростью ωc(1-S) в направлении, обратном вращению магнитного потока. При вращении скорость движения магнитного потока относительно обмотки Wc будет равна:

А частота ЭДС, индуктированной в обмотке Wc, будет f1S. Частота Едоб., вводимой во вторичную обмотку Wc, будет определяться разностью скоростей перемещения потенциальной волны Едоб относительно коллектора и скорости перемещения коллектора относительно неподвижных щеток. Эта разность будет равна:

А частота fдоб = f1S.

Таким образом, всегда, автоматически, Едоб будет иметь частоту вторичной цепи.

При симметричном раздвижении щеток относительно оси вторичной обмотки (фигура а)) Едоб будет направлена встречно ЭДС вторичного контура E2S, что соответствует снижению скорости.

Для перехода на сверхсинхронную скорость необходимо изменить полярность Едоб, что достигается раздвижением от оси симметрии обмотки Wc перекрещенных щеток (фигура б)).

При несимметричном сдвиге щеток по коллектору Едоб будет повернута относительно E2S на угол α, образованный осью симметрии обмотки Wc, и биссектрисой угла между щетками. В случае, показанном на фигуре в), Едоб опережает Е2S на угол α.

elenergi.ru

Трехфазный коллекторный двигатель - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Трехфазный коллекторный двигатель

Cтраница 1

Трехфазные коллекторные двигатели применяются в электроприводах переменного тока при необходимости регулирования скорости вращения в широких пределах.  [2]

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.  [3]

Рассматриваемый трехфазный коллекторный двигатель применяется в текстильной промышленности ( для кольцевых прядильных станков), в резиновой промышленности ( для каландров), в полиграфической промышленности ( для ротационных машин), иногда для металлорежущих станков.  [4]

Соот-петственно 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. В 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.  [5]

Существует два типа шунтовых трехфазных коллекторных двигателей: один с писанием через статор и другой-через ротор. Первая из этих машин выполняется обычно по схеме фиг.  [6]

По сравнению с другими трехфазными коллекторными двигателями двигатель с питанием со стороны ротора имеет наибольшее распространение. Он находит применение в нереверсивных приводах с широким и главным регулированием частоты вращения: в печатных машинах, в бумагоделательной промышленности, в текстильной и цементной промышленности.  [7]

По сравнению с другими трехфазными коллекторными двигателями двигатель с питанием со стороны ротора имеет наибольшее распространение. Он находит применение в нереверсивных приводах с широким и глаьным регулированием частоты вращения: в печатных машинах, в бумагоделательной промышленности, в текстильной и цементной промышленности.  [8]

Условия коммутации в трехфазных коллекторных двигателях в основном так же неблагоприятны, как и в однофазных двигателях.  [10]

В 1910 г. появился регулируемый шунтовой трехфазный коллекторный двигатель, одновременно и независимо изобретенный К. Двигатель Шраге - Рихтера быстро завоевал себе широкое признание и в целом ряде случаев дал технически весьма ценное и совершенное решение.  [11]

Наибольший практический интерес представляет собой трехфазный коллекторный двигатель параллельного возбуждения с питанием со стороны ротора - двигатель Шраге. Скорость этого двигателя можно плавно регулировать в широких пределах путем перемещения щеток, установленных на подвижных траверсах. Однако этот двигатель сложен по устройству и дорог. Он примерно в 2 5 - 3 раза дороже асинхронного двигателя той же мощности. Его применение оправдывает себя лишь в iex случаях, когда только к одному исполнительному механизму требуется двигатель с плавным регулированием скорости и потому нецелесообразно устройство преобразовательной установки для получения постоянного тока ввиду небольшой требующейся мощности.  [13]

При числе оборотов, большем двойного синхронного, трехфазный коллекторный двигатель может отдавать в сеть намагничивающий ток. Если якорь двигателя вращать внешней силой в направлении, обратном его вращению, то двигатель работает генератором независимо от направления вращения вращающегося поля.  [14]

При мощности выше 10 л. с. рекомендуется пользоваться трехфазными коллекторными двигателями, скорость которых можно изменять смещением щеток при помощи маленького дополнительного двигателя.  [15]

Страницы:      1    2    3

www.ngpedia.ru

Двигатель Шраге-Рихтера. Трёхфазный коллекторный асинхронный двигатель с питанием со стороны ротора

Трёхфазный коллекторный асинхронный двигатель с питанием со стороны ротора.

Обращенный (питание с ротора) асинхронный двигатель, позволяющий плавно регулировать скорость от минимальной (диапазон определяется обмоточными данными добавочной обмотки, используемой для получения добавочной ЭДС, вводимой с частотой скольжения во вторичную цепь машины) до максимальной, лежащей обычно выше скорости синхронизма. Физически производится изменением раствора двойного комплекта щёток на каждую «фазу» вторичной цепи двигателя. Таким образом, переставляя при помощи механического устройства (штурвал или иное исполнительное устройство) щёточные траверсы являлось возможным весьма экономично управлять скоростью асинхронного двигателя переменного тока. Идея управления в общем предельно проста и будет реализована впоследствии в так называемых асинхронно-вентильных каскадах, где в цепь фазного ротора включали тиристорный преобразователь, работавший инвертором или в выпрямительном режиме. Сущность идеи — во вторичную цепь асинхронного двигателя вводится добавочная ЭДС изменяемой амплитуды и фазы с частотой скольжения. Задачу согласования частоты добавочной ЭДС с частотой скольжения ротора выполняет коллектор. Если добавочная ЭДС противонаправлена основной, производится вывод мощности из вторичной цепи двигателя с соответствующим уменьшением скорости машины, ограничение скорости вниз диктуется только условиями охлаждения обмоток). В точке синхронизма машины частота добавочной ЭДС равна нулю, то есть во вторичную цепь коллектором подаётся постоянный ток. В случае суммирования добавочной ЭДС с основной производится инвертирование добавочной мощности во вторичную цепь машины, и соответственно — разгон выше синхронной частоты вращения. Таким образом, результатом регулирования являлось семейство достаточно жестких характеристик с уменьшением критического момента при снижении скорости, а при разгоне выше синхронной скорости — с его пропорциональным увеличением.

ПСТ.КР140448ЭЛ41-09с20.000ПЗ  
Определенный интерес представляет собой работа машины с несимметричным раствором щеточных траверс. В этом случае векторная диаграмма добавочной э.д.с. двигателя получает так называемую тангенциальную составляющую, делающую возможным работу с ёмкостной реакцией на сеть.

Конструкционно двигатель представляет собой обращенную машину, где на роторе уложены две обмотки: питание с питанием с контактных колец и обмотку, соединяемую посредством двух пар щеток на «фазу» со вторичной обмоткой статора. Фактически, эти две части вторичной обмотки в зависимости от положения щеточных траверс включается то согласно друг другу, то встречно. Так осуществляется регулирование.

Наибольшее развитие такие двигатели получили в 30-е годы XX века. В Советском Союзе коллекторные машины переменного тока (КМПТ) не получили сколько-нибудь заметного распространения и развития в силу повышенных требований к изготовлению коллекторно-щёточного узла и общей высокой стоимости. На территорию СССР они проникали в основном в составе приобретённого за границей оборудования и при первой возможности заменялись менее эффективными, но более дешевыми машинами постоянного тока или асинхронными двигателями с фазным ротором.

В настоящее время двигатель Шраге представляет интерес исключительно как великолепное наглядное пособие для студентов.

 

megaobuchalka.ru

Трехфазный коллекторный двигатель - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Трехфазный коллекторный двигатель

Cтраница 2

Кроме однофазных двигателей разнообразных типов, могут выполняться трехфазные коллекторные двигатели последовательного и параллельного возбуждения различных исполнений, коллекторные генераторы, преобразователи частоты и различные компенсирующие устройства.  [17]

Единичное применение в приводе станков находят сериесные двигатели постоянного тока и шунтовые трехфазные коллекторные двигатели переменного тока.  [18]

В коммутируемых секциях обмотки ротора однофазного коллекторного двигателя, так же как в трехфазных коллекторных двигателях, индуктируются три ЭДС различной природы: реактивная ЭДС, ЭДС вращения и трансформаторная ЭДС.  [19]

В некоторых западноевропейских странах коллекторные двигатели переменного тока используются в настоящее время в качестве тяговых двигателей. Трехфазные коллекторные двигатели переменного тока выпускаются в небольших количествах мощностью в десятки и сотни киловатт.  [21]

Из-за сложности конструкции и дороговизны коллекторные двигатели большой мощности применяют в редких случаях, где это экономически оправдывает себя, например для привода одного механизма с широкими пределами регулирования скорости. Иногда встречаются трехфазные коллекторные двигатели с питанием со стороны ротора, в которых перемещение щеток по коллектору дает регулирование скорости в широких пределах, но этот двигатель очень дорог.  [22]

Обмотка статора однофазных двигателей в тех случаях, когда пазы распределены по окружности статора равномерно, подобна обмотке двигателей трехфазного тока; при явно выраженных полюсах обмотка статора подобна таковой двигателей постоянного тока с компенсационной обмоткой. Обмотки статоров трехфазных коллекторных двигателей аналогичны обмоткам трехфазных асинхронных моторов, но снабжаются иногда добавочными отводами ( стр.  [23]

При вращении ротора трехфазного коллекторного двигателя секции его якорной обмотки переходят из одних фаз в другие. Во время такого перехода они замыкаются щетками накоротко и ток в них изменяется на разность мгновенных значений токов в соседних фазах. В двигателе Шраге-Рихтера, имеющем двойной комплект щеток, секция переходит во время коммутации из зоны, занятой фазой, к обесточенной зоне ( или наоборот) и ток в ней изменяется на мгновенный ток в рассматриваемой фазе. Таким образом, в общем случае ток во время коммутации изменяется на мгновенный ток через рассматриваемую щетку.  [25]

При вращении ротора трехфазного коллекторного двигателя секции его якорной обмотки переходят из одних фаз в другие.  [27]

При вращении ротора трехфазного коллекторного двигателя секции его якорной обмотки переходят из одних фаз в другие. Во время такого перехода они замыкаются щетками накоротко и ток в них изменяется на разность мгновенных значений токов в соседних фазах. В двигателе Шраге-Рихтера, имеющем двойной комплект щеток, секция переходит во время коммутации из зоны, занятой фазой, к обесточенной зоне ( или наоборот) и ток в ней изменяется на мгновенный ток в рассматриваемой фазе. Таким образом, в общем случае ток во время коммутации изменяется на мгновенный ток через рассматриваемую щетку.  [28]

Схема соединения обмоток индукционного регулятора, изображенная на рис. 280, а, более сложна. Она используется для регулирования скорости вращения трехфазных коллекторных двигателей. Здесь и на статоре, и на роторе имеются по две обмотки. Число витков обмоток статора и ротора одинаково.  [30]

Страницы:      1    2    3

www.ngpedia.ru

Трехфазный коллекторный двигатель - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Трехфазный коллекторный двигатель

Cтраница 3

В период 1880 - 1925 гг. было предложено много разнообразных однофазных и трехфазных коллекторных двигателей переменного тока ( КДПТ) и коллекторных преобразователей частоты.  [31]

Коллекторные двигатели переменного тока, отличающиеся плавным регулированием скорости вращения, выполняются однофазными и трехфазными. Однофазные коллекторные двигатели используются в тяговых установках, в промышленных приводах нашли применение трехфазные коллекторные двигатели.  [32]

При больших мощностях вместо применения компенсированных двигателей на практике обычно переходят к каскадным соединениям нормальных асинхронных двигателей с вспомогательными машинами, к-рые вырабатывают необходимый для намагничивания асинхронных двигателей реактивный ток. В качестве таких вспомогательных машин могут применяться трехфазные коллекторные двигатели и одноякорные преобразователи ( см.): каскады Кремера, Шербиуса и др. Эти каскадные соединения дают возможность одновременно производить экономич. В силу сложности и относительно большой стоимости ( в виду большого числа вспомогательных машин) такого способа улучшения cos p асинхронных двигателей каскадные соединения с коллекторными двигателями применяются лишь в случаях, когда одновременно требуется получить экономич.  [33]

При больших мощностях вместо применения компенсированных двигателей на практике обычно переходят к каскадным соединениям нормальных асинхронных двигателей с вспомогательными машинами, к-рые вырабатывают необходимый для намагничивания асинхронных двигателей реактивный ток. В качестве таких вспомогательных машин могут применяться трехфазные коллекторные двигатели и одноякорные преобразователи ( см.): каскады Кремера, Шербиуса и др. Эти каскадные соединения дают возможность одновременно производить экономич. В силу сложности и относительно большой стоимости ( в виду большого числа вспомогательных машин) такого способа улучшения cosy асинхронных двигателей каскадные соединения с коллекторными двигателями применяются лишь в случаях, когда одновременно требуется получить экономич.  [34]

Число различных типов коллекторных двигателей переменного тока, предложенных изобретателями, чрезвычайно велико. Практическое значение имеют лишь следующие двигатели: 1) однофазный репульсионный двигатель с двумя комплектами щеток, соединенными по хорде; оба комплекта щеток вв механически связаны и перемещаются вместе ( фиг. Репульсионные двигатели строятся мощностью до 75 квт и имеют нормальные пределы регулирования от 50 до 120 % синхронной скорости. Трехфазные коллекторные двигатели за границей строятся мощностью до 150 квт с пределами регулирования от 50 до 1500 / 0 синхронной скорости для шунтовых и от 50 до 120 % для сериесных. Большие пределы регулирования ограничены коммутацией. Специальными мерами с понижением мощности эти пределы иногда могут быть расширены для шунтовых машин вниз до 15 % синхронной скорости.  [35]

Сложнее дело обстоит в случае регулируемых приводов. Индукционный двигатель трехфазного тока сам по себе следует считать практически почти нерегулируемым. Однофазные репульсионные двигатели, конкурирующие при малых мощностях с трехфазными коллекторными, в силу худшего использования материала постепенно вытесняются трехфазными. Подобно тому как это имело место в области электрической тяги, в ряде промышленных установок происходит борьба между постоянным и переменным током у регулируемых приводов. В случае единичных регулируемых установок порядка нескольких сот kW, например нереверсивные прокатные станы, шахтные вентиляторы, регулируемые воздуходувки, когда пределы регулировки не превышают 1: 2, применяются каскадные агрегаты в виде сист. Установки трехфазных коллекторных двигателей большой мощности ( 300 - 400 kW) чрезвычайно редки. Реверсивные прокатные станы ( номинальной мощностью в 2 000 - 5 000 kW), требующие регулировки в широких пределах ( до 200 - 300 %) номинальной скорости, приводятся исключительно двигателями постоянного тока, питаемыми от трехфазной сети по сист. В случае нескольких регулируемых установок большой и средней мощности, расположенных вместе, применяются теперь двигатели постоянного тока ( напр, бумагоделательные машины, прокатные металлургич. При пределах регулировки больше чем 1: 3, для регулирования широко применяется система Леонарда; она же используется в таких случаях и для пуска в ход. США и Франции применяется постоянный ток; этот род тока принят и в СССР для вновь строящихся металлургич. В Германии эк е динамостроительные з-ды усиленно пропагандируют внедрение в эту область индукционных двигателей. Коллекторные двигатели переменного тока, для таких тяжелых условий работы непригодны.  [36]

Если они рассчитываются для работы от постоянного и от переменного тока, они называются универсальными. В последнем случае обмотка имеет меньшее число витков - для уменьшения индуктивности двигателя. Универсальные двигатели на переменном токе при частоте 50 гц могут иметь скорость вращения значительно большую, чем 3000 об / мин. Кроме упомянутых, существует еще несколько типов однофазных, а также трехфазных коллекторных двигателей. Они допускают плавное регулирование скорости вращения, так же как двигатели постоянного тока. Однако все они сложнее, дороже, ненадежнее бесколлекторных машин переменного тока, и не имеют никаких преимуществ перед двигателями постоянного тока.  [37]

В схеме электромашинного каскада Кремера, приведенной на рис. 68 - 10, с, в качестве выпрямителя используется одноякорный преобразователь ОП. В связи с этим схеме присущи те же недостатки, что и каскаду Шербиуса ( см. ранее): возможность регулирования только вниз от синхронной скорости; нарушение устойчивости ОП при s 0 1; ограничения по мощности. Поэтому в мощных электромеханических каскадах применяют вместо одно-якорного преобразователя агрегат, состоящий из синхронного двигателя и генератора постоянного тока. Такой электромеханический каскад называется асинхронно-синхронным. В вентильно-машинном электромеханическом каскаде, схема которого изображена на рис. 68 - 10, б, выпрямление тока частотой / 2 производится с помощью выпрямительного моста В, составленного из неуправляемых полупроводниковых вентилей. Одно из возможных исполнений электромеханического каскада с непосредственной связью показано на рис. 68 - 10, в. В трехфазном коллекторном двигателе частота ЭДС Ед на щетках двигателя совпадает с частотой тока / 2 в его обмотке возбуждения.  [38]

В схеме электромашинного каскада Кремера, приведенной на рис. 68 - 10, а, в качестве вытрямителя используется одноякорный преобразователь ОП. В связи с этим схеме, присущи те же недостатки, что и каскаду Шербиуса ( см. ранее): возможность регулирования только вниз от синхронной скорости; нарушение устойчивости ОП при s 0 1; ограничения по мощности. Поэтому в мощных электромеханических каскадах применяют вместо одно-якорного преобразователя агрегат, состояний из синхронного двигателя и генератора постоянного тока. Такой электромеханический каскад называется асинхронно-синхронным. В вентильно-машинном электромеханическом каскаде, схема которого изображена на рис. 68 - 10, б, выпрямление тока частотой f2 производится с помощью выпрямительного моста В, составленного из неуправляемых полупроводниковых вентилей. Одно из возможных исполнений электромеханического каскада с непосредственной связью показано на рис. 68 - 10, в. В трехфазном коллекторном двигателе частота ЭДС Ед ia щетках двигателя совпадает с частотой тока / 2 в его обмотке возбуждения.  [39]

Страницы:      1    2    3

www.ngpedia.ru

Однофазные и трехфазные коллекторные двигатели

Машины коллекторного типа, работающие от сети переменного тока, используются в качестве двигателей, преобразующих электроэнергию в механическое действие.

Машины этого типа относительно похожи по устройству конструкции с электрическими машинами постоянного тока. В конструкции устройства используется ротор с петлевой (параллельной) или (симметричной) волновой обмоткой, присоединенной к коллектору. Статор, выполняющий важную основную функцию в устройстве машины, для которого используется переменное магнитное поле, набран из стальных электротехнических пластин.

К достоинствам коллекторных машин можно отнести возможность решения задач, зависящих от работы электропривода для которого существует необходимость использования плавного регулирования скорости в энергосберегающем режиме с хорошим и качественным cosφ.

Недостаток этих машин, значительно влияющий на ширину их распространения, это:

  1. Сложное производство.

  2. Высокая стоимость.

  3. Тщательность технического обслуживания коллектора и щеточного механизма.

  4. Плохие токовые условия коммутации в якорной цепи.

Коллекторный однофазный двигатель

Коллекторный однофазный двигатель

Устройство однофазного двигателя состоит из обмоток, первая выполняет функцию возбуждения, место ее размещения – электрические полюса, выполняющие основную функцию, вторая – используется в качестве компенсационной обмотки, она находится в роторных пазах, и предназначена для компенсации отрицательного явления реакции якоря. Существует дополнительная обмотка, используемая для добавочных полюсов, она шунтируется при помощи активного сопротивления.

При взаимодействии магнитного поля при возбуждении основной обмотки и возникновении компенсационных токов создается вращающийся момент. Направленное действие его характеризуется одним направлением, совпадающим с вращением магнитного поля. Можно изменить направление вращение при помощи переключения выводов возбуждающей обмотки.

Особенность двигателя однофазного тока заключается в использовании обмотки для компенсации, границы использования начинаются с 10 – 15 кВт. Обмотка предназначена для выполнения функции по компенсации процесса реакции якоря. Также она служит для выполнения ряда важных предназначений, это: уменьшение потокосцепления якорной обмотки, сопротивления индукции, повышения качества коэффициента мощности cosφ машины.

Использование в конструкции добавочных полюсов предназначено для повышения качества коммутации, которая отличается тяжелыми условиями и появлением в коммутируемой секции: ЭДС трех видов, это:  трансформаторная Етр, вращения и реактивная ЭДС.

Для компенсации трансформаторной и реактивной ЭДС используется ЭДС вращения, которая наводится в коммутируемой зоне за счет поля, сдвинутого по фазе, относительно тока ротора, это происходит при шунтировании добавочных обмоток и вспомогательных полюсов при помощи активного сопротивления.

При создании заданных токовых параметров в роторе машины и его скорости вращения достигается взаимная компенсация ЭДС, отклонения, от заданных величин в случае использования других рабочих режимов, приводят к тяжелому пуску.

Для уменьшения недостатков выполняются компенсирующие их конструктивные особенности. Большие двигатели отличаются количеством витков с числом 1. Вследствие этого увеличивают количество пластин в коллекторе, ввиду этого повышаются габаритные размеры двигателя. Для снижения трансформаторной ЭДС понижают частоту сетевого питающего тока в электрической сети напряжения. Скорость регулируется при использовании трансформатора с ответвлениями по вторичной обмотке. Трансформатор также служит для понижения напряжения питающей сети двигателя, вследствие чего на коллекторных щетках присутствует  напряжение с небольшой величиной.

Наибольшее распространение имеют однофазные двигатели небольшой мощности до 150Вт. В их конструкции отсутствуют добавочные полюса и компенсирующая обмотка, это является следствием малого значения мощности и соответствия сети промышленной частоты 50 Гц, в этом случае коммутационные условия будут удовлетворять требованиям.

Однофазные двигатели коллекторного типа могут функционировать в сети как переменного, так и постоянного тока и признаются устройствами универсального типа.

Для значения мощности более 60 Вт от цепи возбуждения предусмотрен отвод, это способствует уменьшению количества витков, вследствие чего значение количества оборотов вала сохраняется неизменным и расширяет функциональные возможности двигательной машины.

Двигатель используется при конструировании электрического инструмента, может применяться в виде исполнительных машин в системах автоматики, и для создания устройств домашней бытовой техники.

Коллекторные двигатели трехфазного тока

Коллекторные двигатели трехфазного тока

Существующие асинхронные машины, имеющие в своей конструкции коллектор и работающие от трехфазной электрической сети, функционируют при условии существования магнитного поля, которое вращается с частотой, различной от частоты вращения самого поля. Для выполнения процесса возбуждения применяется обмотка возбуждения с качествами шунтового двигателя с обмотками соединенными параллельно, питающее напряжение для двигателя поставляется от ротора самой машины.

В конструкции машины присутствует роторная обмотка, выполняющая основную функцию, она подключена к сети переменного напряжения посредством щеточного механизма при использовании токосъемных контактных колец. Статорная обмотка соединяется всеми фазами с коллектором машины, она расположена в роторных пазах вместе с основной обмоткой. Для каждой конкретной фазы в статоре машины соответствуют определенные щетки, они имеют возможность сдвигаться и раздвигаться за счет использования подвижных траверс. Установка щеток, на одни и те же пластины коллектора, делает двигатель способным выполнять работу в режиме асинхронного двигателя. Отличие его от настоящего действительного асинхронного двигателя заключается в том, что  роторная обмотка используется в виде первичной обмотки, а  статорная – выполняет функцию вторичной.

Раздвижение щеток в механизме создает ЭДС с частотой ЭДС статорной цепи, равной частоте скольжения.. ЭДС в щетках является добавочной и вызывает во вторичной цепи двигателя, то есть в его статоре – ток, создающий и определяющий момент вращения машины. Увеличение скольжения также достигается за счет раздвижения щеток. Это диктует создание рабочего режима, зависящего от тока необходимого, при получении величины момента аналогичного моменту торможения машины. Большое раздвижение щеток увеличивает добавочную ЭДС и снижает число оборотов вала отличных от значения  синхронной скорости.

Регулировка скорости происходит за счет введения отсутствующий мощности в коллекторную цепь, в этом случае происходит сдвиг по фазе относительно тока во вторичке и дополнительной ЭДС на угол более 90о. Мощность, которая берется от статора приходит обратно в электрическую сеть посредством использования трансформаторной связи между обмотками. За счет этого эффекта достигается экономия регулирования количества оборотов вала машины, при добавлении во вторичную цепь  ЭДС.

Раздвигая щетки, осуществляется процесс регулировки скорости, при которой работает машина относительной синхронной частоты вращения, увеличивая ее или уменьшая.

Кроме вышеперечисленных преимуществ двигатель дает возможность регулировать cosφ. Это достигается посредством смещения щеток соответствующих своим фазам, происходит изменение ЭДС по фазе. Повышение качества cosφ при значении скорости менее синхронной, происходит смещение щеток в сторону противоположную направлению движения ротора.

Использование двигателей этого типа работающих от трехфазной сети характерно для предприятий легкой, текстильной промышленности, для специальных прядильных станков Также используется в приводе ротационных машин в полиграфии, в металлургической промышленности для операции по резке металлов.

Из-за плохих коммутационных условий трехфазные машины не выполняют на значение мощности превышающей 250 кВт, так как с повышением мощности происходит увеличение магнитного потока, что затрудняет получение трансформаторной ЭДС. Добавочная ЭДС, которая находится во вторичной цепи и используется в качестве экономичного регулятора количества оборотов вала повышения и cosφ получается за счет введения асинхронной машины каскадным способом наряду с двигателями коллекторного типа, что происходит чрезвычайно редко.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил.
Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.
Всего доброго.
  • Twitter
  • Google
  • Печать
  • Reddit
  • Facebook
  • LinkedIn
  • по электронной почте

elektrik-orenburg.ru

Трехфазная коллекторная машина

 

Класс 21dРе, 39 (,l

Щ Я )Цф

АВТОРСКОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ трехфазной коллекторной машины.

К авторскому свидетельству М. П. Костенко, заявленному 14 ноября

1932 года (спр. о перв. № 118538), 0 выдаче авторского свидетельства опубликовано 30 июня 1934 года. (428) В коллекторных трехфазных машинах с компенсационной .обмоткой, уничтожающей реакцию якоря (коллекторный генератор Шербиуса с явно выраженными полюсами, коллекторный генератор Япольского-Костенко, шунтовой фазовый компенсатор и т. и.), щетки на коллекторе при всех режимах работы остаются в одном и том же положении.

Благодаря этому в указанных машинах можно производить улучшение коммутации с помощью добавочных полюсов с последовательной и шунтовой обмоткой, подобно тому, как это имеет место в однофазных последовательных коллекторных двигателях с компенсационной обмоткой. Последовательная обмотка в этом случае служит для создания электродвижущей силы, компенсирующей электродвижущую силу самоиндукции в короткозамкнутом контуре, получаемой благодаря весьма резкому изменению тока в процессе коммутации, и шунтовая обмотка добавочного полюса создает, в свою очередь, электродвижущую силу, компенсирующую в короткозамкнутом контуре трансформаторную электродвижущую силу, созданную процессом изменения магнитного потока машины во времени в этом контуре.

Принцип работы последовательных добавочных полюсов однофазной машины ничем не отличается от принципа работы добавочных полюсов машины постоянного тока с компенсационной обмоткой, так как изменение тока во времени однофазной машины соответствует изменению постоянного тока в машине, работающей в режиме быстро изменяющейся нагрузки. Принцип работы добавочных последовательных полюсов в трехфазной машине не отличается, в свою очередь,. от принципа работы добавочных последовательных полюсов в однофазной машине, так как в первом случае происходит простое совмещение на протяжении двойного полюсного деления добавочных. полюсов трех однофазных машин, питаемых токами, сдвинутыми во времени на

120".

Выполняемые по этому принципу компенсационные обмотки в соединении с обмотками последовательных добавочных полюсов дают весьма неравномерное распределение меди в пазах статора;

Большое скопление проводников в пазах, лежащих по обе стороны добавочных полюсов, вызывает затруднения в отношении охлаждения обмотки статора, благодаря чему снижается использованиемеди статорной обмотки; производственное выполнение этих обмоток получается также относительно сложным..

Предлагаемая по настоящему изобретению схема компенсационной обмотки, дающей одновременно и коммутационалые поля, создаваемые в обычных вы:полнениях с помощью особой дополнительной обмотки, позволяет получить совершенно равномерное распределение меди статорной обмотки, последовательно

1 соединенной с системой якоря, благодаря чему облегчается как охпаждение машины, так и производство ее статорных обмоток.

Применение принципа настоящего изобретения возможно в машинах с шестью добавочными полюсами на двойном полюсном делении, могущих иметь как явно выраженные полюса возбуждения, так и возбуждение с по:мощью неявно выраженных полюсов, создающих круговое вращающееся магнитное поле возбуждения.

Из рассмотрения условий работы компенсационной распределенной обмот ки в машине с диаметральным шагом обмотки якоря следует, что при обычно применяемом соединении статорной об:мотки звездой фаза токов в зонах компенсационной обмотки оказывается сдви:нутой на 150" во времени по отношению к противолежащим зонам якоря как верхнего, так и нижнего слоя.

На чертеже фиг. 1 (а и b) изображает кривые магнитодвижущих сил обмоток трехфазного коллекторного генератора для двух различных моментов времени; фиг. 2 — кривую магнитодвижущих сил одной фазы с последовательной обмотжой добавочных полюсов; фиг. 3 — кривые магнитодвижущих сил ротора и статора с учетом действия обмотки добавочных полюсов; фиг. 4 — схему компенсирующей обмотки статора, последовательно соединенной с обмоткой добавочных полюсов; фиг. 5 — картину распределения токов в предлагаемой компенсирующей обмотке и обмотке добавочных полюсов;

° фиг. б — схему указанной компенсирующей обмотки для одной пары полюсов; фиг. 7 (а и Ь) — распределение для двух различных моментов времени магнито.движущих сил в роторе и статоре, снабженном предлагаемой компенсирующей обмоткой.

Из представленного на фиг. 1(а и b) расположения токов статорной и роторной систем для двух моментов времени, ;отличающихся на 30, видно, что форма а агнитодвижущих сил от сгатора и ротора в оба момента времени является зеркальным изображением друг друга.

Благодаря этому при правильном подборе чисел витков роторной и статорной обмоток поле реакции якоря может быть полностью уничтожено с помощью компенсирующей обмотки, Для улучшения коммутации в отношении электродвижущих сил самоиндукции короткозамкнутого контура необходимо кроме компенсации реакции якоря создать еще добавочное коммутирующее поле в коммутационных зонах. Для этого на оси катушки каждой из фаз компенсирующей обмотки следует добавить обмотку добавочных полюсов, как это делается в машинах постоянного и однофазного тока с компенсирующей обмоткой. Так как поле добавочных полюсов должно быть направлено против поля реакции якоря, то очевидно поле добавочных полюсов и компенсирующей обмотки имеют одно и то же направление (фиг. 2) Подобная картина должна быть повторена для каждой фазы статорных последовательных обмоток, в результате чего магнитодвижущая сила этих обмоток будет иметь для двух основных моментов времени, отличающихся на 30, вид, изображенный на фиг. 3, вместо кривых магнитодвижущих сил компенсирующей обмотки без добавочных полюсов, представленных на фиг. 1 (а и b).

Как видно из кривых магнитодвижущих сил фиг. 3, коммутирующие поля от по-. следовательных добавочных полюсов получаются в местах раздела между зонами для нижнего и верхнего слоя. В этих местах происходит переход проводника из зоны одной фазы s соседнюю, представляющие коммутационные зоны. Лри изменеиии тока на 30" во времени волна магнитодвижущей силы перемещается также на 30, но коммутационные зоны остаются на месте, причем амплитуда коммутирующего поля оказывается пропорциональной мгновенному значению коммутируемого тока, благодаря чему коммутация во всех зонах протекает вполне правильно.

Если число проводников добавочных полюсов сделать равным числу проводников компенсирующей обмотки и поместить проводники первой обмотки в верхнем ряду, а второй в нижнем, распределив их равномерно по окружности статора, то получится распределение.проводников всех фаз, представленное на фиг. 4 для момента времени, когда ток в первой фазе равен максимальному положительному значению, а в других фазах половинному отрицательному. На этой же фигуре показано соединение проводников друг с другом для первой фазы, при котором проводники верхнего ряда компенсационной обмотки соединяются друг с другом по методу трехплоскостной трехфазной обмотки, а нижний ряд проводников добавочных полюсов соединяется по методу одноплоскостной обмотки. Если представить проводники компенсирующей обмотки и обмотки добавочных полюсов так, как это изображено на фиг. 5, то в этом случае они могут быть соединены, например, по методу двухплоскостной трехфазной обмотки с укороченным шагом до половины полюсного деления, выполненной в два этажа. С точки зрения производственного выполнения наличие двух ветвей в каждом пазу, принадлежащих различным фазам, не составляет особого его усложнения, так как обе ветви идут по всем пазам совершенно идентично, как это можно видеть из фиг. б, на которой представлена схема соединения проводников этой обмотки для одной пары полюсов. На фиг. 7 изображены магнитодвижущая сила этой обмотки для двух основных моментов времени и магнитодвижущая сила роторной обмотки, причем числа витков этих обмоток могут быть подобраны так, что основные гармонические магнитодвижущие сил обеих обмоток полностью компенсируют друг друга. Заштрихованная разница действительных магнитодвижущие сил статорной и роторной обмоток дает коммутационное поле в тех местах, где находятся короткозамкнутые проводники. Эти разницы сказыва ются и ропорциональными величинам коммутируемого тока, Нужно отметить, что принцип Гейланда (ETZ 1927, стр. 325) для улучшения коммутации с помощью однослойной обмотки с укороченным шагом неприменим к компенсирующим обмоткам, соединенным с ротором. При этих обмотках необходимо сдвигать основную волну магнитодвижущей силы статора на бО" от магнитодвижущей силы ротора, так как при сдвиге этих волн на 180 коммутационные зоны попадают в места, где магнитодвижущая сила ротора сильнее магнитодвижущей силы

Предмет изобретения.

Трехфазная коллекторная машина с компенсирующей обмоткой на статоре, служащей для уничтожения поля реакции якоря и соединенно" с обмоткой последнего через коллектор и щетки, отличающаяся тем, что, с целью использования указанной обмотки одновременно и для компенсации поля реакции якоря и для создания коммутирующих полей последовательных добавочных полюсов„ эта обмотка выполнена с укороченным до половины полюсного деления шагои и двумя последовательно соединенными ветвями, электрически сдвинутыми друг относительно друга на бО .

Б авторскому свидетельству М. И. Костенко М 371S6

Я

I

1 фиГ /

6J

Экеперт и редактор Д. В. Впсильев

Леннромнечатьсоюз Тип, „Печ. Труд". Зак. 234 — 400

     

www.findpatent.ru