Билет №3. 1.Однофазные асинхронные двигатели.
это обычные двигатели небольшой мощности, широко применяемые в устройствах автоматики и различных бытовых приборах. По конструкции они почти не отличаются от трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Различие состоит в том, что на сердечнике статора однофазного двигателя уложена однофазная обмотка занимающая 2/3 пазов сердечника. При включении однофазной обмотки статора С1—С2 в сеть (рис.1)
переменный ток, проходя по обмотке, создает пульсирующий магнитный поток, неподвижный в пространстве, но изменяющийся от +Фmax до -Фmах. Для объяснения принципа действия однофазного асинхронного двигателя воспользуемся графическим методом разложения пульсирующего магнитного потока на два одинаковых, равных Фмах/2, магнитных потока Фпр и Фобр, вращающихся в разные стороны с одинаковой частотой (рис. 2)
об/мин: nпp=noбp=f1*60/p=n1. Считаем поток Фпр, вращающийся в направлении вращения ротора, прямым, а поток Фобр — обратным. Допустим, что ротор двигателя враща¬ется против часовой стрелки, т. е. в направлении потока Фпр. Частота вращения ротора n2 меньше частоты вращения магнитного потока n1, поэтому скольжение ротора относительно потока Фпр sпр=(n1—n2)/n1=s. Магнитный поток Фобр вращается встречно ротору, по этому частота вращения ротора n2 относительно этого потока отрицательна, а скольжение ротора относительно Фобр sобр=(n1+n2)/n1=2-sпр. Прямой Фпр и обратный Фобр магнитные потоки наводят в обмотке ротора ЭДС Е2пр и Е2обр которые создают в короткозамкнутом роторе соответственно токи I2 пр и I2обр. Частота тока в роторе пропорциональна скольжению, следовательно, f2пр= f1sпр; f2обр=f1(2-sпр). Таким образом, ток I2обр, наводимый обратным магнитным потоком в обмотке ротора, имеет частоту f2обр, намного превышающую частоту f2пр тока ротора I2пр, наведенного прямым потоком. В результате взаимодействия тока I2пp с магнитным потоком Фпр возникает электромагнитный момент Мпр= СмФпрI2пpcos?2пр, где См — постоянный коэффициент, определяемый конструкцией двигателя. Ток I2обр, взаимодействуя с магнитным потоком Фобр, создает электромагнитный момент Мовр, направленный встречно Mпp, т. е. против вращения ротора; Мобр=СмФобрI2обрcos?2обр. Результирующий электромагнитный момент, действу¬ющий на ротор однофазного асинхронного двигателя, М=Мпр—Мобр. При небольших значениях скольжения s=sпp, т.е. при работе двигателя в пределах номинальной нагрузки, электромагнитный момент создается в основном за счет Мпр. Тормозящее действие момента обратного поля Мобр— незначительно. Объясняется это тем, что f2обр>>f2пр, сле¬довательно, индуктивное сопротивление рассеяния обмо¬тки ротора Х2обр=Х2sобр току I2обр намного больше его активного сопротивления. Поэтому ток I2обр, имеющий большую индуктивную составляющую, оказывает сильное размагничивающее действие на обратный магнитный поток Фобр, значительно ослабляя его. Если учесть, что коэффициент мощности cos ?2обр= r2/sqrt(r2^2+x2обр^2) невелик, то станет ясно, почему Мобр в режиме нагрузки двигателя не оказывает значительного тормо¬зящего действия на ротор однофазного двигателя.
2. Электромагнитное реле. Реле – это устройство, в котором при достижении определенного значения входной величины выходная величина изменяется скачком – выходные контакты либо замыкаются – в управляемой цепи появляется ток (напряжение), либо размыкаются.
Электромагнитные реле по конструктивному исполнению воспринимающего элемента бывают клапанного типа и с поворотным якорем.
На рис. Показано устройство простейшего электромагнитного реле клапанного типа: при определенной м.д.с. в цепи управления возникающая электромагнитная сила F притяжения якоря 3 к ярму 1 превышает силу противодействующей пружины 2. Реле срабатывает, воздушный зазор уменьшается, клапан 4 нажимает на подвижный контакт 5 и прижимает его с силой F, зависящей от значения воздушного зазора в конце хода якоря, к неподвижному контакту 6. Управляемая цепь (цепь управления) замыкается, исполнительный элемент 7 производит требуемое действие. Контакты реле в исходном состоянии могут как разомкнуты так и замкнуты. Условное графическое обозначение контактов (замыкающие, размыкающие) показано на рис.
Многие электромагнитные реле имеют несколько контактных пар, тогда их используют для управления несколькими электрическими цепями. Электрические реле выполняют множество функций, связанных с контролем режимов работы важных элементов электрической цепи – генераторов, трансформаторов, линии передач, различных приемников.
В зависимости от времени срабатывания – отрезка времени от момента появления управляющего воздействия до момента замыкания контактов реле – различают реле быстродействующие (tср<0,05 с), нормальные (tср=0,05...0,25 с) и с выдержкой времени (реле времени). Если реле «реагирует» только на значение входной величины (тока) и «не реагирует» на направление этой величины, то его называют нейтральным. Реле, «чувствующие» полярность (направление) входной величины (напряжения, тока), называются поляризованными. По способу воздействия исполнительного элемента реле на управляемую величину различают реле прямого действия, в которых исполнительный элемент (подвижная контактная система) непосредственно воздействует на цепь управления, и реле косвенного действия, в кот. исполнительный элемент воздействует на контролируемую цепь через другие аппараты. По способу включения воспринимающего элемента различают первичные, вторичные и промежуточные реле. Воспринимающим элементом электромагнитных реле является электромагнит, преобразующий управляющий ток (напряжение) в перемещение якоря относительно ярма. Воспринимающий элемент первичных реле включается непосредственно в контролируемые цепи. У вторичных реле воспринимающий элемент включается в контролируемые цепи через измерительные трансформаторы. Промежуточные реле работают в цепях исполнительных элементов других реле и предназначаются для усиления и преобразования сигналов первичных или вторичных реле.
Для любого реле характерным является не только время срабатывания, но и время отпускания – промежуток времени с момента разрыва цепи тока управления до момента размыкания (или замыкания) контактов реле.
