Контрольная работа по физике

Трехфазный ток и принцип работы трехфазного машиного генератора

  В машинном генераторе (рис.11.6б) обмотки неподвижны (помещены в пазы статора); на рисунке они обозначены буквами А, В, С. Магнитное поле в генераторе создается вращающимся ротором с намотанной на него катушкой, по которой протекает постоянный ток. Если число пар полюсов ротора равно единице, то угловая частота вращения ротора равна угловой частоте вращающегося магнитного поля. Магнитная цепь в такой конструкции почти замкнута (имеется только небольшой зазор между статорам и ротором), что позволяет получить значительный поток при относительно небольшой магнитодвижущей силе обмотки ротора.

В настоящее время наиболее распространенной системой получения, передачи и потребления электроэнергии является трехфазная система переменного тока, разработанная и впервые осуществленная

выдающимся русским электротехником М. О. ДоливоДобровольским в 1888 1891 гг.

 а) б)

 Рис. 11.6 

Схема генератора трехфазного тока изображена на рис.11.6. На статоре генератора 4 находятся три полюсные, якорные обмотки 1, 2 и 3, смещенные относительно друг друга по окружности статора на 120°. На рис 11.6а они условна обозначены в виде трех катушек. Внутри статора вращается постоянный магнит (ротор) 5, благодаря чему в обмотках статора возбуждаются переменные электродвижущие силы, имеющие одинаковую частоту, но смещенные друг относительно друга на 120° по фазе (на треть периода по времени):

  ,

 ,

 . (11.6)

Под трехфазной симметричной системой ЭДС понимают совокупность трех синусоидальных ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, сдвинутых по фазе на 120°. Графики их мгновенных значений изображены на рис. 11.7, векторная диаграмма на рис. 11.8. Принцип получения трехфазной системы ЭДС иллюстрирует рис. 11.9 В равномерном магнитном поле с постоянной


 Рис.11.7 Рис.11.8 Рис.11.9

скоростью  вращаются угловой три одинаковых жестко скрепленных друг с другом катушки.

Такой же сдвиг фаз имеют силы токов, создаваемых в обмотках этими электродвижущими силами. Таким образом, генератор трехфазного тока представляет собой совокупность трех генераторов обычного (однофазного) переменного тока.

Генератор переменного тока называется синхронным, если изменение ЭДС происходит одновременно (синхронно) с вращением ротора и их частоты совпадает.

Механическая энергия, необходимая для вращения ротора, поступает от первичного двигателя гидротурбины или тепловой машины. Обычно ротор генератора крепится на одном валу с ротором первичного двигателя, которым служит паровая турбина у турбогенераторов тепловых электростанции и водянная турбина у гидрогенераторов на гидроэлектростанциях.

Для создания магнитного поля вместе постоянных магнитов можно воспользоваться электромагнитом. Есть три способ для возвуждения ЭДС в катушках якора (ротора) и одновременно полчения электромагнита:

1) метод включения электромагнита и якоря последовательно (рис. 11.10а);

2) метод включения электромагнита и якоря ппараллельно (рис. 11.10б);

3) смещенное возбуждение.

Существует два способа соединения обмоток генератора: звездой и треугольником.

При соединении звездой начала всех обмоток объединяются и подключаются к одному нулевому проводу 0 линии передачи; концы обмоток 1, 2 и 3 подключаются к соответствующим фазовым проводам линии (рис.  11.11а).


Рис.11.10


Если между нулевым и каждым из фазовых проводов включены одинаковые нагрузочные сопротивления (например, электролампы), то в нулевом проводе тока не будет. Действительно, в данном случае по

 Рис. 11.11

нулевому проводу пойдут три тока ,, , сдвинутые по фазе на 120° и потому дающие суммарную силу тока ; сложение сил токов показано на векторной диаграмме (рис.11.12). Следовательно, нулевой провод оказывается ненужным и четырехпроводная линия может быть заменена трехпроводной (рис. 11.11б).


Соединение обмоток генератора треугольником показано на рис. 11.13, в этом случае линия передачи является также трехпроводной (1, 2 и 3).

 Рис. 11.12 Рис. 11.13

Таким образом, трехфазная система дает существенную экономию в проводах линии передачи: от трехфазного генератора идет трехпроводная (максимум четыпроводная) линия, тогда как для трех однофазных генераторов потребовалась бы шестипроводная линия передачи.

 Другое важное преимущество трехфазной системы состоить в том, что благодаря отсутствую скользящих контактов (щеток и коллектора) трехфазный генератор оказывается весьма простым по устройству и надежным действии.

  6.Литература.

1.Рабочая программа производственной практики. - М.: МГТУ ГА, 2002.

2.Аксенов А.И., Нефедов А.В. Резисторы, конденсаторы, провода, флюсы. Справочное пособие. - М.: Солон-Р, 2000.

 3.Перельман Б.Л. Справочник полупроводниковые приборы.-М.: Солон микротех, 1996.

 4.Перельман Б.Л., Шевелев В.В. Справочник: отечественные микросхемы и зарубежные аналоги. -М.: НТЦ микротех, 2001.

 5.Резников Б.Л., Зотов А.Б. Компьютерное моделирование устройств электроники. -М.: МГТУ ГА, 2001.-ч. 1,2

6.Резников Б.Л., Попов В.Н. Электроника. Автоматизированная среда Multisim. -М.: МГТУ ГА, 2008.

  7.ГОСТ 12.1.019-79 ССБТ Электробезопасность. Общие требования.

 8. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. - М.: Высшая школа, 1973.

Принцип работы асинхронного двигателя Трехфазный ток создается постоянным вращающимся магнитным полем ротора генератора. Опыт и теоретический расчет показывают, что возможени обратный процесс: если обмотки трехфазного генератора включены в сеть трехфазного тока, то внутри статора появляется постоянное вращающееся магнитное поле. На этом основано устройство и действие трехфазного асинхронного электродвигателя

Основные схемы соединения трехфазных цепей, определение линейных и фазовых величин Под фазой трехфазной цепи понимают участок трехфазной цепи, по которому протекает одинаковый ток. В литературе фазой иногда называют однофазную цепь, входящую в состав многофазной цепи. Под фазой будем также понимать аргумент синусоидально меняющейся величины. Таким образом, в зависимости от рассматриваемого вопроса фаза это либо участок трехфазной цепи,  либо аргумент синусоидально изменяющейся величины.

Преимущества трехфазных систем Широкое распространение трехфазных систем объясняется главным образом тремя основными причинами:


Импульсные и цифровые устройства