ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИНАХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
В сельском хозяйстве, как и в других отраслях производства, применяют главным образом электромашины переменного тока. Электроэнергия вырабатывается с помощью генераторов, для привода которых используют механическую энергию паровых гидротурбин и двигателей внутреннего сгорания. Двигатели, приводящие в движение генераторы, называют первичными.
Для привода рабочих машин применяют электродвигатели, они преобразуют электроэнергию в механическую. Подавляющее большинство электрических двигателей — это двигатели переменного тока. Наиболее широко распространены асинхронные двигатели.
Для преобразования энергии переменного тока одного напряжения в энергию другого напряжения применяют трансформаторы, которые используют при передаче и распределении электроэнергии переменного тока, в сварочном производстве, в технике измерения.
В ряде производств, а также в мобильных машинах требуется электроэнергия постоянного тока. Энергию такого тока получают с помощью генераторов постоянного тока, а также разного рода преобразователей и выпрямителей.
Обмотки машин переменного тока
В машинах переменного тока используют трехфазные обмотки и очень редко однофазные и двухфазные. Обмотки размещают в пазах статора. В синхронных генераторах обращенного исполнения обмотки переменного тока размещают в пазах ротора. В асинхронных двигателях с контактными кольцами в пазах ротора обмотка переменного тока уложена так же, как и обмотка статора.
Обмотки машин изготовляют из медных, реже алюминиевых, проводов круглого или прямоугольного сечения. Обмотки бывают самые различные:
однослойные — двухплоскостные (их называют катушечными или концентрическими), трехплоскостные, цепные и цепные в развалку;
двухслойные обмотки с укороченным шагом, реже с полным шагом, с целым или дробным числом пазов на полюс и фазу;
многоскоростные — на две или три скорости вращения. Их применяют при ступенчатой регулировке скорости вращения асинхронных двигателей;
стержневые — петлевые и волновые в машинах с большим током.
В электромашинах может быть только четное число полюсов. Одна пара полюсов образует электрическую окружность, поэтому в каждом геометрическом градусе содержится столько электрических, сколько пар полюсов имеет машина Расстояние между серединами (или соответственными точками) двух соседних полюсов называют полюсным делением (τ).
Важная величина в обмотках машин переменного тока — число пазов на полюс и фазу (q). Это число подсчитывают по формуле:
где z — число пазов машины (статора или ротора);
2p — число полюсов машины; т — число фаз машины.
К примеру z = 36; 2р = 4; т = 3, то
то есть каждая фаза под каждым полюсом машины занимает три паза.
Простейший элемент обмотки — активная сторона проводника, то есть та часть, которая расположена в пазу. Две активные стороны образуют виток. Расстояние между активными сторонами витка называют шагом обмотки, он может быть полным и укороченным. В первом случае шаг равен полюсному делению, во втором — меньше полюсного деления. В многоскоростных обмотках при некоторой скорости вращения шаг может оказаться удлиненным. Его можно измерять в линейных единицах, обычно измеряют числом пазов.
Совокупность последовательно соединенных витков, расположенных в двух пазах под двумя полюсами разной полярности, называют катушкой. Несколько рядом расположенных и последовательно соединенных катушек одной фазы называют катушечной группой. Числе катушек в группе равно числу пазов на полюс и фазу.
Катушечные группы по определенной схеме соединяют в фазы последовательно, параллельно им по смешанной схеме. В трехфазных машинах обмотку соединяют в звезду или в треугольник. В асинхронных двигателях начала и концы всех трех фаз выводят из корпуса, что позволяет соединить обмотку в звезду или в треугольник, в зависимости от напряжения питающей сети. Обмотку синхронных генераторов всегда соединяют в звезду.
Обмотки трехфазных машин должны удовлетворять определенным требованиям:
индуктированные э. д. с. в фазах (к намагничивающие силы) должны быть равны и смещены на 120 электрических градусов. Равенство э. д. с по фазам достигается равенством числа витков в фазных обмотках. 120-градусное смещение индуктированных э. д. с. достигается смещением начал фазных обмоток на 120 электрических градусов по расточке статора (или ротора);
активные и индуктивные сопротивления по фазам должны быть равны. Это условие выполнимо при равенстве числа витков в фазах (и в их параллельных ветвях) и одинаковом расположении фазных обмоток по расточке статора;
обмотки должны быть прочны в электрическом, механическом и термическом отношениях.
