Принцип действия электромашинного агрегата

Электродвигатель имеет четыре полюса, на каждом из которых размещены обмотки последовательного возбуждения и управляющая обмотка возбуждения.

Наличие обмотки последовательного возбуждения обеспечивает:

- надежный запуск преобразователя в любых условиях;

- повышение степени устойчивости работы преобразователя;

- уменьшение регулируемой мощности возбуждения.

Управляющая обмотка возбуждения служит для поддержания пос­тоянства оборотов, следовательно, и частоты переменного тока, что достигается автоматическим изменением тока в ней в зависимости от нагрузки. Катушки возбуждения соединяются между собой последовательно таким образом, чтобы обтекающий их ток создавал чередование северных и южных полюсов.

Благодаря наличию двух обмоток (сериесной управляющей) общий действующий магнитный поток двигателя также состоит из двух составляющих: магнитного потока сериесной обмотки Ф_С и магнитного потока управляющей обмотки Ф_УО. В связи с этим частота вращения двигателя постоянного тока может быть выражена уравнением

 

 

где, U - напряжение питания двигателя;

I_Я - сила тока якоря; С_е - постоянная величина, зависящая от конструкции двигателя;

р -число пар полюсов;

N - общее число проводников обмотки якоря;

а - число пар параллельных ветвей якоря. Из приведенного уравнения следует, что наиболее экономично (с точки зрения затраты энергии) производить регулирование частоты вращения изменением магнитного потока управляющей обмотки.

Изменение магнитного потока Ф_УО осуществляется автоматически КСУ-500Ц в зависимости от нагрузки двигателя.

При увеличении потока Ф_УО частота вращения падает, при уменьшении - возрастает, что однозначно связано с частотой синхронного генератора.

Синхронный генератор

Синхронной называется такая машина, частота вращения которой находится в строго постоянном соотношении с частотой тока, т.е.

 

 

где, р - число полюсов;

n - частота вращения двигателя, об/мин. Синхронный генератор преобразователя ПТ-500Ц выполнен магнитоэлектрическим, т.е. с возбуждением от постоянного магнита. Такая конструкция дает следующие преимущества:

a) высокую надежность в работе;

б) высокий КПД и меньший нагрев генератора благодаря отсутствию потерь на возбуждение и потерь ее скользящем контакте;

в) независимость магнитного потока в воздушном зазоре от частоты вращения и температуры генератора;

г) отсутствие искровых контактов, вызывающих радиопомехи. Основной принцип работы синхронной машины тот же, что и машины постоянного тока, но в отличие от нее в синхронной машине не требуется производить выпрямление наводимой в обмотке якоря переменной ЭДС в постоянную.

Та часть синхронной машины, в обмотке которой наводится ЭДС, называется якорем, т.е. в данном генераторе статор служит якорем, а вращающаяся часть (ротор) - полюсной системой.

При вращении "звездочки" постоянного магнита в расточке статора и проводниках обмотки его индуктируется трехфазная синусоидальная ЭДС, т.е.

 

 

где, f - частота, Гц;

w - число витков в фазе;

В_О - индукция постоянного магнита;

Кр - коэффициент распределения обмотки;

Ку - коэффициент укорочения шага обмотки;

S - сечение полюсов магнита, см².

В случае работы генератора на холостом ходу ЭДС является и напряжением в зажимах.

При включении нагрузки в фазах обмотки якоря возникают токи, которые создают намагничивающую силу (н.с), вращающуюся в ту же сторону и c той же скоростью, что и "н.с" постоянного магнита.

Следовательно, магнитное поле якоря неподвижно относительно поля полюсов ротора и вступает с ним в постоянное взаимодействие, которое и лежит в основе работы синхронной машины.