Шпаргалка по дисциплине "Трасформаторы"

Uвых=Ктгω2= Ктг·dΘ2 /dt    (2.50)

где Θ2 - угол поворота ротора тахогенератора;

Ктг - коэффициент передачи, равный крутизне тахогенератора ;

Sтг= ΔUвых/Δω2.

   Как видно, тахогенератор  можно использовать для электромеханического  дифференцирования, если функцию  задавать в виде угла поворота  ротора.

   Основные требования, предъявляемые  к тахогенераторам, состоят в  следующем: минимальная погрешность  отображения функциональной зависимости, под которой понимают отклонение выходной характеристики от линейной зависимости; минимальное изменение фазы выходной ЭДС при изменении угловой скорости ротора; максимальная крутизна.

   К тахогенераторам предъявляют  также требования, зависящие от условий применения.

Конструкция и принцип действия.

    Конструкция асинхронных  тахогенераторов аналогична конструкции  исполнительных асинхронных двигателей с полым немагнитным ротором.

При неподвижном роторе тахогенератор можно рассматривать как трансформатор, первичной обмоткой которого служит обмотка статора В, а вторичной – обмотка ротора. Магнитный поток, созданный МДС обмотки В, пронизывает ротор и наводит в его проводниках трансформаторную ЭДС Ет (условно показана на внутреннем слое проводников). Поскольку ротор короткозамкнутый, по этим проводникам течет ток Iт и создается МДС, направление которой определяется правилом Ленца. Следовательно, по оси В тахогенератора устанавливается результирующий магнитный поток Фв, пульсирующий с частотой f1 напряжения возбуждения. При этом ЭДС Ег в генераторной обмотке равна нулю, так как вектор магнитного потока Фв перпендикулярен оси этой обмотки.

   Приведем ротор тахогенератора  во вращение с угловой скоростью  ω2. Ввиду симметрии ротора процесс  наведения в нем трансформаторной ЭДС Ет не изменится. По оси В, как и в предыдущим случае, пульсирует магнитный поток Фв, который в первом приближении можно считать не зависящим от ω2. Проводники ротора вращаются в поле Фв и в них наводится ЭДС вращения Евр (условно показана на внешнем слое проводников). При Фв=const ЭДС Евр является линейной функцией угловой скорости ротора. Под действием ЭДС вращения в обмотке ротора течет ток Iвр и создается магнитный поток Фг. Направление потока Фг, определенное по мнемоническому правилу буравчика, совпадает с осью генераторной обмотки Г. Поскольку ток Iвр прямо пропорционален ЭДС Евр, то созданный этим током магнитный поток Фг прямо пропорционален угловой скорости ротора ω2. Частота пульсации Фг совпадает с частотой напряжения возбуждения. Магнитный поток Фг индуцирует в генераторной обмотке статора трансформаторную ЭДС Ег= 4,44f1Фгwг.эф, где wг.эф – число эффективных витков обмотки Г.

 

 

21. Работа сельсина в индикаторной схеме

Сельсины (сокращение, проистекшее от английского слова selfsyn-chronizing – самосинхронизирующийся) применяются чаще всего для синхронного поворота или вращения двух или нескольких осей, механически не связанных между собой, а также для преобразования угла поворота в электрический сигнал.

Статор сельсина имеет явновыраженные полюса, на которых располагается однофазная обмотка возбуждения, включаемая в однофазную сеть переменного тока ( C1, C2 ). На роторе располагается трёхфазная обмотка синхронизации, подобная обмотке асинхронного двигателя  с контактными кольцами. Фазы обмотки ротора сдвинуты в пространстве на 120 эл.град. Подвод тока к обмотке ротора осуществляется через щетки и контактные кольца.

В индикаторном режиме работы обмотки возбуждения C1, C2 сельсина-датчика и сельсина-приемника включается в одну и ту же сеть переменного тока, а фазы ротора Р1, Р2, Р3 соединяются между собой (рис.1). Вал сельсина-датчика ТX присоединяется к валу механизма, за поворотом которого необходимо следить на расстоянии, а на валу сельсина-приемника ТR закрепляется стрелка, которая и указывает на шкале угол поворота вала.

 

ТХ – сельсин-датчик;

ТR – сельсин-приёмник;

PV1, PV2 – вольтметр Э 377, 250 В;

РА1, РА2 – амперметр Э 378, 3 А;

R1, R2 – резистор 100 Ом.

Рис. 1. Схема испытания сельсинов в индикаторном режиме

 

22.Работа сельсина в трансформаторной схеме.

Сельсины (сокращение, проистекшее от английского слова selfsyn-chronizing – самосинхронизирующийся) применяются чаще всего для синхронного поворота или вращения двух или нескольких осей, механически не связанных между собой, а также для преобразования угла поворота в электрический сигнал.

Статор сельсина имеет явновыраженные полюса, на которых располагается однофазная обмотка возбуждения, включаемая в однофазную сеть переменного тока ( C1, C2 ). На роторе располагается трёхфазная обмотка синхронизации, подобная обмотке асинхронного двигателя  с контактными кольцами. Фазы обмотки ротора сдвинуты в пространстве на 120 эл.град. Подвод тока к обмотке ротора осуществляется через щетки и контактные кольца.

При работе в трансформаторном режиме обмотка возбуждения сельсина-датчика включается в сеть переменного тока, а вал ротора присоединяется к валу механизма, угол поворота которого необходимо преобразовать в электрический сигнал (например, для ввода информации об угле поворота механизма в ЭВМ). Обмотки роторов сельсина-датчика и сельсина-приёмника также соединяются между собой, а к обмотке статора сельсина-приёмника подключается электроизмерительный прибор, например вольтметр, протарированный в градусах (рис. 2). При этом Uвых = Umax ∙ cosα и сельсин аналогичен трансформатору.

ТХ – сельсин-датчик;

ТR – сельсин-приёмник;

PV1, PV2 – вольтметр Э 377, 250 В;

РА1, РА2 – амперметр Э 378, 3 А;

R1, R2 – резистор 100 Ом.

Рис. 2. Схема испытания сельсинов в трансформаторном режиме

 

7.ЭМУ с самовозбуждением

Электромашинным усилителем (ЭМУ) называется генератор постоянного тока, предназначенный для усиления по мощности сигналов, подаваемых на обмотку возбуждения. Обычный генератор тоже является ЭМУ, однако он не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к ЭМУ, так как не обладает достаточным быстродействием и имеет низкий коэффициент усиления.

 

 

8.Каскадные многоякорные ЭМУ продольного поля

Электромашинным усилителем (ЭМУ) называется генератор постоянного тока, предназначенный для усиления по мощности сигналов, подаваемых на обмотку возбуждения. Обычный генератор тоже является ЭМУ, однако он не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к ЭМУ, так как не обладает достаточным быстродействием и имеет низкий коэффициент усиления.

 

 

36.Однофазные микродвигатели с экранированными полюсами

1.Однофазный асинхронный  двигатель с экранированными  полюсами.

имеет на статоре явно выраженные полюсы с однофазной обмоткой и ротор с обмоткой в виде беличьей клетки. Часть наконечника каждого полюса охвачена (экранирована) короткозамкнутым витком. Ток статора I1 создает в неэкранированной и экранированной частях полюса пульсирующие потоки Ф''1 и Ф'1. Поток Ф''1 индуктирует в кз витке ЭДС Ек, которая отстает на угол jк<90. Кз виток имеет определенное активное и индуктивное сопротивления, и его ток Iк отстает от ЭДС Ек на угол jк<90. Ток Iк создает поток Фк, и результирующий поток экранированной части полюса Фэ=Ф'1+Фк сдвинут по фазе относительно потока неэкранированной части полюса Ф'1 на некоторый угол y. Т.к. потоки Ф'1 и Фэ также сдвинуты в пространстве, то возникает вращающее поле. Это поле не круговое, а элиптическое, т.е. содержит также составляющую обратной последовательности, т.к. потоки Ф1 и Фэ не равны по значению и сдвинуты в пространстве и во времени на достаточно большие углы. Тем не менее, при пуске создается вращающий момент Мп=(0.2-0.5)Мн. Маг поле простейшего экранированного Д содержит значительную третью пространственную гармонику, которая вызывает большой провал кривой момента. Для улучшения формы поля применяют следующие меры: между наконечниками соседних полюсов устанавливают магнитные шунты из листовой стали, увеличивают зазор под неэкранированной частью полюса, на каждом полюсе помещают 2-3 кз витка разной ширины. Вследствие больших потерь в кз витке Д имеет низкий КПД (до 25-40%). ЭД про­стейшей конструкции строятся на мощности от долей вата до 20-30 Вт, а при усовершенствованной конструкции - до 300 Вт. Область примения - настольные вентиляторы, магнитофоны и пр.

 

 

 

 

 

17.Двигатель с полым немагнитным якорем

Для повышения быстродействия исполнительного двигателя были созданы асинхронные исполнительные двигатели с полым немагнитным ротором. Полый не­магнитный ротор представляет собой тонкостенный алюминиевый стакан, закрепленный на валу посредством втулки. Такой ротор имеет повышенное сопротивление r2, небольшую массу, а следовательно, малое значение электромеханической постоянной времени. Двигатель имеет два статора — внешний  с обмоткой и внутренний без обмотки, расположенный внутри полого стакана ротора. Внутренний статор необходим для уменьшения магнитного сопротивления основному магнитному потоку двигателя. Возможна конструкция двигателя, когда обмотка статора расположена на внутреннем статоре. По сравнению с исполнительными двигателями с короткозамкнутой обмоткой ротора, двигатели с полым немагнитным ротором имеют большие габаритные размеры и невысокий КПД. Это объясняется тем, что между наружным и внутренним статорами имеется значительный немагнитный промежуток, в котором замыкается основной магнитный поток двигателя. Немагнитный промежуток складывается из толщины алюминиевого стакана и двух воздушных зазоров между поверхностями ротора и статоров. Увеличение немагнитного промежутка на пути основного магнитного потока способствует росту намагничивающего тока, а следовательно, снижению коэффициента мощности двигателя и КПД. Намагничивающий ток достигает 80—90% номинального тока в цепи статора. Достоинства асинхронных двигателей с полым немагнитным ротором: высокое быстродействие, большой диапазон регулирования частоты вращения, стабильность характеристик, малошумность в работе. Сравнение технических данных асинхронных исполнительных двигателей различной конструкции показывает, что у двигателей с кз обмоткой ротора благодаря «сквозной» конструкции и уменьшенному диаметру ротора постоянная времени Тeм меньше, чем у двигателей с полым немагнитным ротором (исключение составляют двигатели с полым немагнитным ротором, рассчитанные на частоту переменного тока 50 Гц). Относительное напряжение трогания Uтр/Uуном у двигателей с короткозамкнутой обмоткой ротора в несколько раз больше, чем у двигателей с полым немагнитным ротором, так как в двигателях с короткозамкнутым ротором возникает сила одностороннего магнитного притяжения ферромагнитного сердечника ротора к сердечнику статора. Причина возникновения этой силы — неравномерный воздушный зазор между статором и ротором. В двигателях «сквозной» конструкции при одностороннем зазоре, не превышающем 0.05 мм, даже незначительная неравномерность зазора вызывает заметные силы одностороннего магнитного притяжения, влияющие на напряжение трогания двигателя. По своему внешнему виду и габаритам эти двигатели не отличаются от синхронного реактивного Д типа СД-54.

 

18.ДПТ с дисковым якорем

Микродвигатели с печатной обмоткой якоря. Их могут выполнять с           

дисковым и цилиндрическим якорем.

Машины с дисковым якорем (рис. 7.16) имеют плоскую печатную об-

мотку якоря, нанесенную на тонком диске из немагнитного материала (кера-

мики,  текстолита,  алюминия).  Возбуждение  осуществляется  постоянными

магнитами  с полюсными наконечниками, имеющими форму  кольцевых  сег-

ментов. Создаваемый ими магнитный поток проходит в аксиальном направ-

лении через два воздушных зазора и дисковый якорь с печатной обмоткой и

замыкается по двум кольцам из магнитно-мягкой стали, выполняющим роль

ярма. Постоянные магниты или электромагниты могут быть расположены по

одну сторону диска, как показано на рис. 7.16 или симметрично с обеих сто-

рон.

Устройство двигателя с печатным дисковым якорем

1-постоянные  магниты; 2-полюсные  наконечники; 3  и 8-стальные

кольца; 4-диск якоря; 5-щеткодержатель; 6- подшипниковый шит; 7- корпус.

Печатную  обмотку (рис. 7.17)  наносят  на  дисковый  якорь  электрохи-

мическим  способом; проводники  ее располагают радиально по обе  стороны

диска и соединяют их гальваническими соединениями через сквозные отвер-

стия в диске; изоляцией между отдельными проводниками служит воздух и

материал диска. Все процессы нанесения проводников на диск и их соедине-

ния в обмотку полностью механизированы.

Вращающий момент в двигателях с дисковым якорем создается, так же

как в двигателях с цилиндрическим якорем, в результате взаимодействия то-

ка в обмотке якоря с магнитным полем. Он действует в плоскости дискового

якоря и приводит его во вращение. В исполнительных двигателях диск ино-

гда  изготавливают  не  из  изоляционного материала,  а  из  алюминия  с  целью

ускорения  торможения  двигателя  после  снятия  управляющего  сигнала. При

вращении такого диска в нем возникают вихревые токи, создающие тормоз-

ной момент, пропорциональный частоте вращения. Тормозной момент значи-

тельно уменьшает установившуюся скорость вращения двигателя, а, следова-

тельно, время разгона до установившейся скорости.

 

20. бесконтактные микродвигатели постоянного тока