02_electrical_machines.ppt

курсантов 2-х курсов
Преподаватели: МИРОШНИЧЕНКО В.А.
РАДАЕВ А.В.
Кафедра «

г. САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

теории электрических машин
Асинхронные машины
Синхронные машины
Коллекторные машины

– упорядоченное движение заряженных частиц.
Частица тока: электрон или ион.
Единица измерения:

Основные характеристики:

Виды электрического тока:

Переменный (alternate, AC)
Постоянный (direct, DC)

Закон Ома:

I – сила тока, А
U – напряжение участка, определяемое разницей потенциалов, В
R – сопротивление участка, Ом

Фотоэлектрический эффект
Термоэлектрический эффект
Пьезоэлектрический эффект
Преобразование энергии элементарных частиц

Неэлектрическая энергия приводит во вращение первичный двигатель.
Первичный двигатель вращает электромеханический генератор.
Электрический генератор вырабатывает электроэнергию.
Электроэнергия с помощью трансформатора преобразует в вид, удобный для её последующей передачи на дальние расстояния.
Электроэнергия распространяется по линиям электропередач.
Трансформатор преобразует электроэнергию в вид, удобный для потребления.
Электроэнергия поступает к потребительским устройствам.

Фундаментальные методы выработки электричества:

Общая схема выработки электрической энергии:

получающее энергию от неэлектрического источника, и вращающего электрический генератор.
Виды первичных

Паровые – пар, получаемый из воды, нагреваемой с помощью:

ядерной реакции;
сжиганием ископаемого топлива (уголь, газ, бензин);
возобновляемые источники энергии:

биомасса;
солнечная энергия;
геотермальная энергия;

Возобновляемые источники энергии:

Водные;
Ветряные.

Первичный двигатель на судах – дизельный.

линий электропередач
Электрических подстанций
Трансформаторов
Низковольтной электрической проводки
Электрических счетчиков

преобразующее систему переменного тока одного напряжения в систему переменного тока

Трансформатор состоит из:

Первичной и вторичной изолированных металлических обмоток;
Магнитопровод (сердечник)

Работа трансформатора основана на двух основополагающих принципах:

Закон Ампера
Если в проводнике протекает ток, то он создает вокруг проводника круговое магнитное поле
Закон электромагнитной индукции Фарадея
Явление возникновения электродвижущей силы в проводнике под воздействием переменного электромагнитного поля

виткам первичной обмотки и создает вокруг обмотки переменное магнитное поле

U – напряжение на обмотке;
N – количество витков обмотки.

переменного тока
Автотрансформатор
Первичная и вторичная обмотка соединены электрически
Трансформатор тока
Предназначен для измерения

обмоток
Потели в петле гистерезиса
Вихревые токи в сердечнике
Магнитострикция
Механические потери

Вихревые токи в

Петля гистерезиса

В

H

ток:

преобразующее механическую энергию в электрическую за счет принципа электромагнитной индукции.

Основные механические детали конструкции:

Статор (неподвижная часть)
Ротор (подвижная часть)

Основные электрические составляющие:

Электрические обмотки
Вращающееся магнитное поле

Принцип обратимости электрических машин:

Любая электрическая машина может вырабатывать электроэнергию, если вращать ее ротор (генераторный режим); а также может вращать подсоединенные механизмы, если на нее подать электрическую энергию (двигательный режим).

вращает ротор генератора.
Вращающийся ротор создает вращающееся магнитное поле.
В соответствии с

Принцип действия асинхронного двигателя:

При подаче электроэнергии на обмотку статора, в ней создается вращающееся магнитное поле.
Вращающееся магнитное поле сцепляется с обмотками ротора и наводит в них ЭДС.
Под действием ЭДС, в роторе начинает протекать ток.
Взаимодействие этого тока с полем статора создает на роторе электромагнитные силы, стремящиеся повернуть ротор.

Скольжение – величина, показывающая как различаются скорости вращения магнитных полей статора и ротора

валу асинхронного двигателя:
где P2 – мощность на валу двигателя;

Потери мощности состоят из:

Магнитные потери
Потери в петле гистерезиса
Потери на вихревых токах
Электрические потери
Нагрев обмоток статора и ротора
Механические потери
Потери на трение в подшипниковых узлах
Вентиляция
Добавочные потери

КПД электродвигателя: 70-95%

в сеть:
Схема включения АД
Графики изменения момента и тока при пуске

статора Y -> Δ
Схема переключения обмоток
Графики изменения момента и тока

понижающий автотрансформатор

АД:
Основные методы регулирования частоты:
Изменение подводимого напряжения.
Узкий диапазон регулирования частоты
Неэкономичность
Нарушение симметрии

схемы включения АД
Табличка с измерениями
Выводы
На защите
Устройство АД
Принцип действия АД
Схемы пуска

конструкции:
Статор (неподвижная часть)
Якорь (подвижная часть)
Коллектор (коммутатор)
Основные преимущества машин постоянного тока:
Хорошие

Основные недостатки машин постоянного тока:

Высокая стоимость
Сложность изготовления
Низкая надежность

Все недостатки машин постоянного тока обусловлены наличием в них щеточно-коллекторного узла, который, к тому же, является источником радиопомех и пожарной опасности. Эти недостатки ограничивают применение машин постоянного тока.

переключатель, который периодически изменяет направление тока в машине постоянного тока.
На

1

2

3

4

двигателя постоянного тока:
При пропускании постоянного тока через якорь, полюсные катушки,

Принцип действия генератора постоянного тока:

Первичный двигатель вращает якорь генератора.
Катушки якоря вращаются в поле, создаваемом постоянным магнитом на статоре, в результате чего во внешней цепи якоря появляется переменный ток.
Переменный ток преобразуется в пульсирующий посредством коллектора.
Пульсирующий ток преобразуется в постоянный за счет особенностей конструкции генератора.

мощности состоят из:
Магнитные потери (только в якоре)
Потери в петле гистерезиса
Потери

КПД электродвигателя:

75-90% - для машин, мощностью до 100 кВт;
90-97% - для машин, мощностью свыше 100 кВт.

дополнительного сопротивления в цепь якоря
Плавное регулирование
Неэкономичен
Изменение основного магнитного потока
Простота и

реостатного пуска двигателя
Табличка с измерениями
График изменения тока во время пуска

На защите

Устройство МПТ
Принцип действия МПТ
Схема пуска ДПТ
Методы регулирования частоты ДПТ

и
транспортировка электроэнергии
Трансформаторы
Электрические машины переменного тока
Синхронный генератор
Асинхронный двигатель
Электрические машины постоянного