Односпрямований момент створюють тільки взаємно нерухомі поля

Цей закон дозволяє з загальних позицій досить легко пояснити принцип дії та відмінності основних типів електричних машин. Для цього припустимо, що на статорі електричної машини розташована нерухома в просторі багатофазна (у простому випадку двофазна) обмотка, що створює обертове зі швидкістю?0 щодо нерухомого спостерігача магнітне поле.
Варіант 1
Ротор обертається зі швидкістю обертання поля статора?0. У цьому випадку поля статора і ротора можуть бути взаємно нерухомі тільки якщо поле ротора нерухомо щодо ротора. Таке поле, як уже зазначалося, може бути створене при протіканні по обмотці ротора постійного струму. При цьому немає необхідності обмотку ротора виконувати багатофазної і розподіленої в просторі.

З метою спрощення конструкції ротора обмотку іноді виконують у вигляді зосередженої котушки – соленоїда. Харчування до неї підводиться за допомогою ковзного контакту. У машинах відносно невеликої потужності (до одиниць кіловат) зосереджена обмотка (обмотка збудження) може замінюватися постійним магнітом (рис. 8.4). І те, і інше характерно для електричних машин синхронного типу.
Окремим випадком машин цього типу є машини, в яких швидкість обертання поля переменна, але однозначно визначається швидкістю обертання ротора. Статорні обмотки отримують живлення від спеціального багатофазного перетворювача частоти (на рис. 8.5 ПЧА і ПЧb), питомого від мережі постійного струму напругою U і забезпечує зміну частоти вихідного струму у функції швидкості обертання ротора?. Це характерно для електричних машин постійного струму.
Ще раз підкреслимо, що в машинах постійного струму швидкість обертання поля якоря?0 і швидкість обертання ротора? в загальному випадку не залишаються постійними, але завжди рівні між собою, тобто?0 = ?, тому вони з точки зору особливостей електромеханічного перетворення енергії можуть бути віднесені до машин синхронного типу. Причому перетворювач частоти може бути механічним (колекторні машини) або напівпровідниковим (безконтактні машини постійного струму або БДПС). При цьому, слід ще раз звернути увагу на те, що свою назву машини постійного струму отримали відповідно до характеру зміни струму, споживаного з джерела живлення. У фазних ж обмотках цих машин протікають змінні струми.

У реальних колекторних машинах постійного струму багатофазна якірна обмотка розташовується зазвичай на роторі, а обмотка збудження, обтічна постійним струмом, або постійні магніти розташовуються на статорі. Навпаки, в БДПС якірна обмотка частіше розташовується на статорі, а потік збудження створюється постійними магнітами або спеціальної обмоткою, розташованими на роторі.
В принципі перетворювач частоти може отримувати харчування і від джерела змінного струму (наприклад, від промислової мережі). У цьому випадку він перетворює змінну напругу незмінною частоти в змінну напругу регульованої частоти. Такі машини також знаходять іноді застосування. Їх називають колекторними машинами змінного струму.
Варіант 2
Швидкість обертання ротора? не дорівнює, наприклад, менше швидкості обертання поля статора?0. У цьому випадку для того, щоб поля статора і ротора були взаємно нерухомі, поле ротора має обертатися щодо ротора в ту ж сторону, що і ротор так, щоб сума швидкостей ротора щодо статора і поля ротора щодо ротора дорівнювала б швидкості обертання поля статора.

Можливі й інші комбінації напрямів обертання ротора і полів статора і ротора, наприклад, обертання ротора в протилежну сторону по відношенню до напрямку обертання поля статора. Тоді, відповідно, напрямок обертання ротора й поля, створеного ним, протилежні, але поля статора і ротора, тим не менш, обертаються і в цьому випадку в одному напрямку з однаковою швидкістю.
Ротор, як і статор, в такій машині повинен мати розподілену в просторі багатофазну обмотку, що живиться багатофазним змінним струмом (на рис. 8.6 її утворюють обмотки c і d). При цьому, оскільки поле статора переміщається щодо ротора, електрична енергія в ротор може передаватися електромагнітним шляхом (як в трансформаторі) і ротор не отримує харчування ззовні. При цьому, як тільки ротор і поле статора починають обертатися з однаковою швидкістю в одному напрямі, енергія в ротор не передається і, відповідно, електромеханічного перетворення енергії не відбувається. Це характерно для звичайних електричних машин асинхронного типу.
Для асинхронних машин вводиться поняття ковзання

Як видно з (8.6), ковзання – відносна величина, яка визначається як швидкість обертання ротора щодо швидкості обертання поля статора в частках швидкості обертання поля статора. Зауважимо, що в асинхронних машинах в звичайних режимах роботи поля статора і ротора переміщаються відносно створюють їх обмоток, тому й статорна і роторна обмотки в них є якірними.
В окремому випадку з метою додаткового розширення функціональних можливостей машини її роторні обмотки можуть отримувати живлення від окремого регульованого багатофазного джерела змінного струму (перетворювача частоти). Такі електричні машини отримали назву машини подвійного живлення.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5.00 out of 5)

Односпрямований момент створюють тільки взаємно нерухомі поля