Теоретические основы электромеханики. Принцип преобразования энергии в электрической машине. Асинхронные двухфазные и трехфазные управляемые двигатели. Специальные синхронные двигатели. Принцип действия и преобразование энергии в машинах постоянного тока.
Аннотация к работе
Основы электромеханикиИз этой системы видно, что ЭДС в электрической цепи аналогична силе, индуктивность аналогична массе и обладает инерционностью, и энергия, запасаемая в магнитном поле, является кинетической энергией. Тогда простейшей механической цепи, содержащей массу, пружину и вязкое сопротивление, и описываемой уравнением вида можно поставить в соответствие простейшую электрическую цепь с последовательно включенными индуктивностью, емкостью и сопротивлением, описываемую уравнением где L•q``-ЭДС самоиндукции, R•q`-падение напряжения на сопротивлении, S•q-напряжение на емкости. В электротехнике обычно это уравнение записывается в виде: Электромеханическую систему, имеющую Sm степеней механической свободы и S1 независимых электрических контуров, учитывая электромеханические аналогии, можно представить в виде механической системы, имеющей Sm S1 степеней свободы и обладающей Отсюда движение в такой системе будет описываться уравнениями, аналогичными уравнениям Лагранжа и называемыми уравнениями Лагранжа-Максвелла : , Первые Sm уравнений описывают механические движения в системе (механические уравнения), последующие S1 уравнений описывают процессы в электрических цепях (электрические уравнения - уравнения 2-го закона Кирхгофа). Из первого (механического) уравнения получаем силы (в дtrial случае - моменты), возникающие при электромеханическом преобразовании энергии : · - сила (момент), вызванная изменением индуктивности от изменения координаты (угла поворота) - злектромагнитная сила, · - сила (момент), действующая на проводник (контур) с таком, помещенный в магнитный поток,-магнитоэлектрический момент, · - сила (момент), вызванная электрическим полем при механическом изменении емкости конденсатора .В этом случае, если характеристическое уравнение имеет вещественные отрицательные корни, получим где T1•T •T =a0; T1•T T1•T T2•T =a1; T1 T2 T3=a2, а корни ?1=-T1-1; ?2=-T2-1; ?3=-T3-1. Перечислите основные механические аналогии, дополнив колонки 1 и 2 таблицы 1-1 размерностями представленных в них физических величин. Выведите уравнения динамики простейших механической и электромеханической систем из уравнений Лагранжа-Максвелла.Электромеханическое преобразование энергии в машине связано с ЭДС, которые индуктируются в обмотках вследствие изменения их взаимного расположения в пространстве. Предположим, что машина работает в режиме генератора (), тогда в обмотке ?2 протекает постоянный ток i2, который создает постоянный магнитный поток f. Аналогичным образом изменяется взаимная индуктивность между обмотками : При вращении ротора с угловой скоростью ? угол ?=?•тлинейно увеличивается, что приводит к возникновению в обмотке ?1 так называемой ЭДС вращения: Как видно из , в обмотке ротора простейшей машины индуктируется ЭДС прямоугольной формы с периодом . В результате взаимодействия магнитного поля тока i2 с током i1 на ротор будет действовать электромагнитный момент M, который уравновешивается внешним моментом MB: При этом через вал к ротору должна быть подведена механическая мощность, преобразуемая в равную ей электрическую мощность e1•i по Итак, для получения однонаправленного преобразования энергии в машине переменного .тока с двумя обмотками необходимо, чтобы сумма или разность угловых частот токов в обмотках равнялась угловой частоте изменения взаимной индуктивности между обмотками p•?, направление преобразования энергии зависит от значения суммы или разности сдвига фаз токов по отношению к взаимной индуктивности: при электрическая энергия преобразуется в механическую (двигательный режим), при механическая энергия преобразуется в электрическую (генераторный режим).Под действием элекгромагнитной индукции в обмотках или элементах короткозамкнутого ротора ("беличьей клетке") индуктируются вторичные ЭДС e2 и токи i2 частоты ?2, которые взаимодействуют с вращающимся магнитным полем, создается электромагнитный момент M, что приводит к вращению ротора с частотой ?1. Поэтому ротор в своем движении должен отставать от магнитного поля-проскальзывать - отсюда наименование двигателя - асинхронный, а один из основных параметров - скольжение: Часто рассматривают так называемую однопериодную модель двигателя, в которой p=1, тогда Скольжение является относительной величиной и в двигательном режиме изменяется в пределах 0<S?1, причем S=0 соответствует синхронной работе, а S=1-пуску двигателя. Частота индуцируемых во вторичной обмотке (роторе) ЭДС и токов зависит от скольжения В этой схеме ЭДС ротора и его индуктивное сопротивление не изменяется при изменении скольжения (частоты вращения), а изменяется активное сопротивление, хотя физически происходит все наоборот - при изменении частоты вращения изменяется частота вторичной ЭДС f2 и изза этого меняется ее амплитуда и индуктивное сопротивление цепи ротора.