Параметры упакованного товара Единица товара: Штука Длина, мм: 120 Указанная информация не является публичной офертой Отзывы о переключателе EMAS аварийного типа 0-1 40А, 400В. PSA040AK441EОставить свой отзыв На данный момент для этого товара нет расходных материаловСпособы получения товара в МосквеДоставка Вес брутто товара: 0.42 кг В каком городе вы хотите получить товар? выберите городАбаканАксайАктауАлександровАлыкельАльметьевскАнадырьАнгарскАрзамасАрмавирАрсеньевАртемАрхангельскАстраханьАхтубинскАчинскБалаковоБалашовБалезиноБарнаулБатайскБелгородБелогорскБерезникиБийскБиробиджанБлаговещенскБодайбоБокситогорскБорБорисоглебскБратскБрянскБугульмаБугурусланБуденновскБузулукВеликие ЛукиВеликий НовгородВеликий УстюгВельскВитебскВладивостокВладикавказВладимирВолгоградВолгодонскВолжскВолжскийВологдаВолховВольскВоркутаВоронежВоскресенскВыборгВыксаВышний ВолочекВязьмаВятские ПоляныГеоргиевскГлазовГорно-АлтайскГрозныйГубкинскийГусь-ХрустальныйДальнегорскДедовскДербентДзержинскДимитровградДмитровДонецкДудинкаЕвпаторияЕгорьевскЕкатеринбургЕлецЕссентукиЗаводоуковскЗеленодольскЗлатоустЗубовоИвановоИгнатовоИжевскИзбербашИнтаИркутскИшимЙошкар-ОлаКазаньКалининградКалугаКаменск-УральскийКаменск-ШахтинскийКамень-на-ОбиКанашКанскКарагандаКарасукКаргопольКемеровоКерчьКинешмаКиришиКировКиселевскКисловодскКлинКлинцыКоломнаКолпашевоКомсомольск-на-АмуреКоролевКостромаКотласКраснодарКрасноярскКропоткинКудьмаКузнецкКуйбышевКумертауКунгурКурганКурскКызылЛабинскЛабытнангиЛаговскоеЛангепасЛенинск-КузнецкийЛесосибирскЛипецкЛискиЛуневоЛюдиновоМагаданМагнитогорскМайкопМалые КабаныМахачкалаМеждуреченскМиассМинскМихайловкаМичуринскМоскваМуравленкоМурманскМуромНабережные ЧелныНадеждаНадымНазраньНальчикНаро-ФоминскНарьян-МарНаходкаНевинномысскНерюнгриНефтекамскНефтеюганскНижневартовскНижнекамскНижний НовгородНижний ТагилНовая ЧараНовозыбковНовокузнецкНовороссийскНовосибирскНовочебоксарскНовочеркасскНовый УренгойНогинскНорильскНоябрьскНурлатНяганьОбнинскОдинцовоОзерскОктябрьскийОмскОнегаОрелОренбургОрехово-ЗуевоОрскПавлодарПангодыПензаПермьПетрозаводскПетропавловскПетропавловск-КамчатскийПикалевоПлесецкПолярныйПригородноеПрокопьевскПсковПятигорскРеутовРоссошьРостов-на-ДонуРубцовскРыбинскРязаньСалаватСалехардСамараСанкт-ПетербургСаранскСарапулСаратовСаянскСвободныйСевастопольСеверныйСеверобайкальскСеверодвинскСеверскСерпуховСимферопольСлавянск-на-КубаниСмоленскСоликамскСочиСтавропольСтарый ОсколСтерлитамакСургутСызраньСыктывкарТаганрогТаксимоТамбовТаштаголТверьТихвинТихорецкТобольскТольяттиТомскТуапсеТулаТуркестанТюменьУдомляУлан-УдэУльяновскУрайУральскУрюпинскУсинскУсолье-СибирскоеУссурийскУсть-ИлимскУсть-КутУсть-ЛабинскУфаУхтаФеодосияХабаровскХанты-МансийскХасавюртЧайковскийЧебоксарыЧелябинскЧеремховоЧереповецЧеркесскЧитаЧусовойШарьяШахтыЭлектростальЭлистаЭнгельсЮгорскЮжно-СахалинскЯкутскЯлтаЯлуторовскЯрославль Самовывоз: бесплатно
Сервис от ВсеИнструменты.руМы предлагаем уникальный сервис по обмену, возврату и ремонту товара! Вернем вам деньги, если данный товар вышел из строя в течение 6 месяцев с момента покупки. Обратиться по обмену, возврату или сдать инструмент в ремонт вы можете в любом магазине или ПВЗ ВсеИнструменты.ру. | Может понадобиться |
Шаговый двигатель
Дмитрий Левкин
Шаговый электродвигатель — это вращающийся электродвигатель с дискретными угловыми перемещениями ротора, осуществляемыми за счет импульсов сигнала управления [1].Предшественником шагового двигателя является серводвигатель.
Шаговые (импульсные) двигатели непосредственно преобразуют управляющий сигнал в виде последовательности импульсов в пропорциональный числу импульсов и фиксированный угол поворота вала или линейное перемещение механизма без датчика обратной связи. Это обстоятельство упрощает систему привода и заменяет замкнутую систему следящего привода (сервопривода) разомкнутой, обладающей такими преимуществами, как снижение стоимости устройства (меньше элементов) и увеличение точности в связи с фиксацией ротора шагового двигателя при отсутствии импульсов сигнала.
Очевиден и недостаток привода с шаговым двигателем: при сбое импульса дальнейшее слежение происходит с ошибкой в угле, пропорциональной числу пропущенных импульсов [2].
Поэтому в задачах, где требуются высокие характеристики (точность, быстродействие) используются серводвигатели. В остальных же случаях из-за более низкой стоимости, простого управления и неплохой точности обычно используются шаговые двигатели.
Шаговый двигатель, как и любой вращающийся электродвигатель, состоит из ротора и статора. Статор — неподвижная часть, ротор — вращающаяся часть.
Гибридный шаговый электродвигатель
Шаговые двигатели надежны и недороги, так как ротор не имеет контактных колец и коллектора. Ротор имеет либо явно выраженные полюса, либо тонкие зубья. Реактивный шаговый двигатель — имеет ротор из магнитомягкого материала с явно выраженными полюсами. Шаговый двигатель с постоянными магнитами имеет ротор на постоянных магнитах. Гибридный шаговый двигатель имеет составной ротор включающий полюсные наконечники (зубья) из магнитомягкого материала и постоянные магниты. Определить имеет ротор постоянные магниты или нет можно посредством вращения обесточенного двигателя, если при вращении имеется фиксирующий момент и/или пульсации значит ротор выполнен на постоянных магнитах.
Статор шагового двигателя имеет сердечник с явно выраженными полюсами, который обычно делается из ламинированных штампованных листов электротехнической стали для уменьшения вихревых токов и уменьшения нагрева. Статор шагового двигателя обычно имеет от двух до пяти фаз.
Так как шаговый двигатель не предназначен для непрерывного вращения в его параметрах не указывают мощность. Шаговый двигатель — маломощный двигатель по сравнению с другими электродвигателями.
Одним из определяющих параметров шагового двигателя является шаг ротора, то есть угол поворота ротора, соответствующий одному импульсу. Шаговый двигатель делает один шаг в единицу времени в момент изменения импульсов управления. Величина шага зависит от конструкции двигателя: количества обмоток, полюсов и зубьев. В зависимости от конструкции двигателя величина шага может меняться в диапазоне от 90 до 0,75 градусов. С помощью системы управления можно еще добиться уменьшения шага пополам используя соответствующий метод управления.
Реактивный шаговый двигатель — синхронный реактивный двигатель. Статор реактивного шагового двигателя обычно имеет шесть явновыраженных полюсов и три фазы (по два полюса на фазу), ротор — четыре явно выраженных полюса, при такой конструкции двигателя шаг равен 30 градусам. В отличии от других шаговых двигателей выключенный реактивный шаговый двигатель не имеет фиксирующего (тормозящего) момента при вращении вала.
Трехфазный реактивный шаговый двигатель
(шаг 30°)
Четырехфазный реактивный шаговый двигатель
(шаг 15°)
Ниже представлены осциллограммы управления для трехфазного шагового двигателя.
Униполярное волновое управление
Биполярное полношаговое управлениеБиполярное 6-шаговое управление
Осциллограммы управления для четырехфазного шагового двигателя показаны на рисунке ниже. Последовательное включение фаз статора создает вращающееся магнитное поле за которым следует ротор. Однако из-за того, что ротор имеет меньшее количества полюсов, чем статор, ротор поворачивается за один шаг на угол меньше чем угол статора. Для реактивного двигателя угол шага равен:
,
- где NR — количество полюсов ротора;
- NS – количество полюсов статора.
Осциллограммы управления 4-х фазным реактивным шаговым двигателем
Чтобы изменить направление вращения ротора (реверс) реактивного шагового двигателя, необходимо поменять схему коммутации обмоток статора, так как изменение полярности импульса не изменяет направления сил, действующих на невозбужденный ротор [2].
Реактивные шаговые двигатели применяются только тогда, когда требуется не очень большой момент и достаточно большого шага угла поворота. Такие двигатели сейчас редко применяются.
- Отличительные черты:
- ротор из магнитомягкого материала с явно выраженными полюсами;
- наименее сложный и самый дешевый шаговый двигатель;
- отсутствует фиксирующий момент в обесточенном состоянии;
- большой угол шага.
Шаговый двигатель с постоянными магнитами имеет ротор на постоянных магнитах. Статор обычно имеет две фазы.
По сравнению с реактивными, шаговые двигатели с активным ротором создают большие вращающие моменты, обеспечивают фиксацию ротора при снятии управляющего сигнала. Недостаток двигателей с активным ротором — большой угловой шаг (7,5—90°). Это объясняется технологическими трудностями изготовления ротора с постоянными магнитами при большом числе полюсов. Если угол фиксации находится в диапазоне от 7,5 до 90 градусов скорее всего это шаговый двигатель с постоянными магнитами нежели гибридный шаговый двигатель.
Обмотки могут иметь ответвление в центре для работы с однополярной схемой управления. Двухполярное управление требуется для питания обмоток без центрального ответвления.
Униполярный (однополярный) шаговый двигатель
Униполярный шаговый двигатель с постоянными магнитами имеет одну обмотку на фазу с ответвлением в центре. Каждая секция обмотки включается отдельно.
Таким образом расположение магнитных полюсов может быть изменено без изменения направления тока, а схема коммутации может быть выполнена очень просто (например на одном транзисторе) для каждой обмотки. Обычно центральное ответвление каждой фазы делается общим, в результате получается три вывода на фазу и всего шесть для обычного двухфазного двигателя.
Легкое управление однополярными двигателями сделало их популярными для любителей, они возможно являются наиболее дешевым способом чтобы получить точное угловое перемещение.
Схема биполярного двухфазного шагового двигателя
Биполярный шаговый двигатель
Двухполярные двигатели имеют одну обмотку на фазу. Для того чтобы изменить магнитную полярность полюсов необходимо изменить направление тока в обмотке, для этого схема управления должна быть более сложной, обычно с H-мостом. Биполярный шаговый двигатель имеет два вывода на фазу и не имеет общего вывода. Так как пространство у биполярного двигателя используется лучше, такие двигатели имеют лучший показатель мощность/объем чем униполярные. Униполярный двигатель имеет двойное количество проводников в том же объеме, но только половина из них используется при работе, тем не менее биполярный двигатель сложнее в управление.
Управление шаговым двигателем с постоянными магнитами
Для управления шаговым двигателем на постоянных магнитах к его обмоткам прикладывается сфазированный переменный ток. На практике это почти всегда прямоугольный сигнал сгенерированный от источника постоянного тока. Биполярная система управления генерирует прямоугольный сигнал изменяющийся от плюса к минусу, например от +2,5 В до -2,5 В. Униполярная система управления меняет направление магнитного потока катушки посредством двух сигналов, которые поочереди подаются на противоположные выводы катушки относительно ее центрального ответвления.
Волновое управление
Простейшим способом управления шаговым двигателем является волновое управление. При таком управлении в один момент времени возбуждается только одна обмотка. Но такой способ управления не обеспечивает максимально возможного момента.
Положение ротора шагового двигателя при волновом управлении
Шаговый двигатель с постоянными магнитами может иметь разную схему соединения обмоток статора.
Волновое управление биполярным шаговым двигателем
На рисунке выше представлены схема биполярного шагового двигателя и двухполюсные осциллограммы управления. При таком управлении обе полярности («+» и «-«) подаются на двигатель. Магнитное поле катушки поворачивается за счет того, что полярность токов управления меняется.
Волновое управление униполярным шаговым двигателем
На рисунке выше представлены схема униполярного шагового двигателя и однополюсные осциллограммы управления.Так как для управления униполярным шаговым двигателем требуется только одна полярность это существенно упрощает схему системы управления. При этом требуется генерация четырех сигналов так как необходимо два однополярных сигнала для создания переменного магнитного поля катушки.
Необходимое для работы шагового двигателя переменное магнитное поле может быть создано как униполярным так и биполярным способом. Однако для униполярного управления катушки двигателя должны иметь центральное ответвление.
Шаговый двигатель с постоянными магнитами может иметь разную схему соединения обмоток статора. Схемы соединения шагового двигателя показаны на рисунке ниже.
Схема 4 выводного биполярного шагового двигателя
Схема 5 выводного униполярного шагового двигателя
Схема 6 выводного униполярного шагового двигателя
Схема 8 выводного шагового двигателя
Шаговый двигатель с 4 выводами может управляться только биполярным способом. 6-выводной двигатель предназначен для управления униполярным способом, несмотря на то, что он также может управляться биполярным способом если игнорировать центральные выводы. 5-выводной двигатель может управляться только униполярным способом, так как общий центральный вывод соединяет обе фазы. 8-выводная конфигурация двигателя встречается редко, но обеспечивает максимальную гибкость. Такой двигатель может быть подключен для управления также как 6- или 5- выводной двигатель. Пара обмоток может быть подключена последовательно для высоковольтного биполярного управления с малыми токами или параллельно для низковольтного управления с большими токами.
- 8-выводные двигатели могут быть соединены в нескольких конфигурациях:
- униполярной;
- биполярной с последовательным соединением. Больше индуктивность, но ниже ток обмотки;
- биполярной с параллельным соединением. Больше ток, но ниже индуктивность;
- биполярной с одной обмоткой на фазу. Метод использует только половину обмоток двигателя при работе, что уменьшает доступный момент на низких оборотах, но требует меньше тока.
Полношаговое управление
Полношаговое управление обеспечивает больший момент, чем волновое управление так как обе обмотки двигателя включены одновременно. Положение ротора при полношаговом управлении показано на рисунке ниже.
Положение ротора шагового двигателя при полношаговом управлении
Полношаговое биполярное управление шаговым двигателем
Полношаговое биполярное управление показанное на рисунке выше имеет такой же шаг как и при волновом управлении. Униполярное управление (не показано) потребует два однополярных управляющих сигнала для каждого биполярного сигнала. Однополярное управление требует менее сложной и дорогой схемы управления. Дополнительная стоимость биполярного управления оправдана когда требуется более высокий момент.
Полушаговое управление
Шаг для данной геометрии шагового двигателя делится пополам. Полушаговое управление обеспечивает большее разрешение при позиционировании вала двигателя.
Положение ротора шагового двигателя при полушаговом управлении
Полушаговое управление — комбинация волнового управления и полношагового управления с питанием по очереди: сначала одной обмотки, затем с питанием обоих обмоток. При таком управлении количество шагов увеличивается в двое по сравнению с другими методами управления.
Полушаговое биполярное управление шаговым двигателем
Гибридный шаговый двигатель был создан с целью объединить лучшие свойства обоих шаговых двигателей: реактивного и с постоянными магнитами, что позволило добиться меньшего угла шага. Ротор гибридного шагового двигателя представляет из себя цилиндрический постоянный магнит, намагниченный вдоль продольной оси с радиальными зубьями из магнитомягкого материала.
Конструкция гибридного шагового двигателя (осевой разрез)
Статор обычно имеет две или четыре фазы распределенные между парами явно выраженных полюсов. Обмотки статора могут иметь центральное ответвление для униполярного управления. Обмотка с центральным ответвлением выполняется с помощью бифилярной намотки.
Гибридный шаговый двигатель (радиальный разрез)
Заметьте что 48 зубьев на одной секции ротора смещены на половину зубцового деления λ относительно другой секции (рисунок ниже). Из-за этого смещения ротор фактически имеет 96 перемежающихся полюсов противоположной полярности.
Ротор гибридного шагового двигателя
Зубья на полюсах статора соответствуют зубьям ротора, исключая отсутствующие зубья в пространстве между полюсами. Таким образом один полюс ротора, скажем южный полюс, можно выровнять со статором в 48 отдельных положениях. Однако зуб южного полюса ротора смещен относительно северного зуба на половину зубцового деления. Поэтому ротор может быть выставлен со статором в 96 отдельных положениях.
Соседние фазы статора гибридного шагового двигателя смещены друг относительно друга на одну четверть зубцового деления λ. В результате ротор перемещается с шагом в четверть зубцового деления во время переменного возбуждения фаз. Другими словами для такого двигателя на один оборот приходится 2×96=192 шага.
- Шаговый гибридный двигатель имеет:
- шаг меньше, чем у реактивного двигателя и двигателя с постоянными магнитами;
- ротор — постоянный магнит с тонкими зубьями. Северные и южные зубья ротора смещены на половину зубцового деления для уменьшения шага;
- полюсы статора имеют такие же зубья как и ротор;
- статор имеет не менее чем две фазы;
- зубья соседних полюсов статора смещены на четверть зубцового деления для создания меньшего шага.
Русские электротехники, стр. №39
Возможность электрической передачи на большие расстояния была широко продемонстрирована на Мюнхенской выставке 1882 г. французским инженером, впоследствии академиком, Марселем Депре, передававшим энергию от водяной турбины, находившейся в Мисбахе, в 60 км от Мюнхена, на Мюнхенскую выставку, где небольшой электродвигатель приводил в действие небольшой насос, мощностью около 0,5 л. с. Как известно, опыт Депре привлек общее внимание. Считалось, что мюнхенский опыт Депре положил начало новой эры в энергоснабжении. Между тем, гораздо раньше Депре, русские работники практически показали возможность электрической передачи гораздо больших мощностей и разработали теоретически вопрос об электропередачах. Именно, уже в 1874 г. военный инженер Ф. А. Пироцкий устроил на Волковом поле, вблизи Петербурга, электрическую передачу мощностью около 6 л. с. сначала на расстояние нескольких десятков метров, увеличенное затем до 1 км. Продолжая свои опыты, Пироцкий с успехом пытался применять в качестве проводов для передачи рельсы на участке паровой железной дороги, вблизи Петербурга, а также и рельсы, уложенные вдоль одной улицы Петербурга для городской конной железной дороги (трамвай с конной тягой).
На основании своих опытов Пироцкий пришел к заключению о полной возможности электрической передачи больших мощностей на большие расстояния и, основываясь на этом заключении, предложил пользоваться в качестве источников энергии водяными потоками. В 1877 г. Пироцкий уже напечатал в «Инженерном журнале» статью под заглавием «О передаче работы воды, как двигателя, на всякое расстояние посредством гальванического тока», в которой он писал о преимуществах использования водяных двигателей с электропередачей энергии на расстояние, по сравнению с использованием паровых двигателей, устанавливаемых на месте потребления.
Опыты Пироцкого не привлекли особого внимания, и были скоро забыты. Его предложения относительно использования водных сил не получили осуществления.
Известно, как приняли Маркс и Энгельс известие об опытах Депре и какое значение они придавали возможности передачи энергии на расстояние. Однако, потребовалось немало времени, чтобы электропередача энергии действительно стала тем, что от нее ждали основоположники марксизма. Потребовались и разработка ряда теоретических вопросов и производство многих исследований на опытных установках.
Теоретические обоснования и расчеты электропередач были в тот же период времени даны в ряде работ, напечатанных еще в 1880 г., также одним из пионеров русской электротехники Д. А. Лачиновым, пришедшим в своих теоретических изысканиях к таким выводам, которые позже подтвердил на опыте Марсель Депре в 1882 г.
После опытной электропередачи, осуществленной им для демонстрации электропередачи небольшой мощности на Мюнхенской выставке в 1882 г., Марсель Депре в 1883 г. осуществил близ Гренобля (Франция) опыт электропередачи 7 л. с, т. е. мощности, передававшейся Пироцким еще в 1874 г. Дальнейшие опыты Депре электропередачи из Парижа в Крейль и обратно током напряжением около 6000 в, опыты Фонтена, а затем Тюри и других электриков показали практическую возможность передавать значительно большие мощности на значительно большие расстояния. При этом выяснилось, что пределы мощности и расстояния электропередачи тесно связаны с напряжением тока, посредством которого производится электропередача.
В этом отношении постоянный ток, посредством которого осуществлялись все электропередачи, не позволял идти сколько-нибудь далеко, так как надежно работающие генераторы и двигатели постоянного тока удавалось строить только для напряжений до 5–7 и максимум 10 тыс. в. Правда, сначала Фонтеном, а потом Тюри предлагалось соединять для электропередач последовательно несколько генераторов на генераторном конце электропередачи и несколько электродвигателей соединять также последовательно на приемном и, таким образом, повышать напряжение электропередач, и правда, что несколько таких электропередач с напряжением от 2000 до 100 000 в были сооружены, однако все они обладали такими недостатками, что сколько-нибудь значительного распространения получить не могли.
Значительно большие возможности в смысле повышения напряжения электропередач представлял переменный ток. Применяя трансформаторы переменного тока, можно было легко получать токи практически любого напряжения. Однако, с другой стороны, известные в то время электродвигатели переменного тока отличались такими недостатками, которые делали их во многих случаях непригодными для технических целей. Главнейшими из этих недостатков были те, что двигатели при включении тока не приходили сами в движение, а их надо было разворачивать до определенной скорости, и что каждый двигатель мог работать затем только с одной скоростью, зависевшей от числа пар полюсов в нем и частоты питающего переменного тока. При таких свойствах широкое применение двигателей переменного тока не могло иметь места, и применение для электропередач переменного тока становилось вообще нецелесообразным.
Перед электриками стала задача найти выход из этого положения и найти возможность каким-либо способом использовать переменный ток и трансформаторы переменного тока не только для освещения, как это уже делал Яблочков для своих свечей и затем другие электрики для питания ламп накаливания, но также и для целей питания электродвигателей.
Первый шаг в этом направлении был сделан итальянским электриком Феррарисом, предложившим применять систему двух переменных токов, разнящихся по фазе на 90°, названную впоследствии «двухфазным» током. Феррарис показал, что при помощи двухфазных токов можно получить внутри железного кольца, снабженного четырьмя обмотками, так называемое «вращающееся магнитное поле», т. е. магнитное поле, остающееся постоянным по величине, но направление которого непрерывно меняется, вращаясь вокруг оси кольца. Если внутри такого кольца-статора поместить или массивный железный цилиндр, или железный цилиндрический сердечник, снабженный замкнутой на себя обмоткой, расположенной вдоль образующих цилиндра, ось которого совпадает с осью статора, то такой «ротор» придет во вращение и будет в состоянии производить механическую работу за счет энергии, получаемой статором от внешнего источника тока. Феррарис осуществил свою идею только в нескольких, почти демонстрационных приборах. В дальнейшем ее разработал и осуществил практически известный югославский электротехник Никола Тесла. Американской, фирмой Вестингауз, в которой работал Тесла, по его системе был построен ряд генераторов и двигателей. Двухфазный ток был применен даже на Ниагарской электростанции. Однако, несмотря на авторитет Тесла и на заинтересованность одной из мощнейших электротехнических фирм мира, двухфазный ток не получил дальнейшего распространения. Основной причиной этого неуспеха было то, что появилось новое изобретение, которое по-новому решало, проблему и об электродвигателе переменного тока, и о передаче энергии переменным током и притом гораздо лучше, чем ее решало применение двухфазного тока.
Это изобретение было сделано Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским. Именно М. О. Доливо-Добровольский предложил применять для электрической передачи энергии не двухфазный переменный ток, а трехфазный. Под именем трехфазного тока понимают систему из трех переменных токов, сдвинутых по фазе на 1/3 периода, т. е. на 120°. Такая система имеет ряд преимуществ перед двухфазной, в частности ту, что для передачи энергии по этой системе требуется не четыре провода, как при двухфазной, но только три. Это обуславливается основным свойством трехфазного тока, заключающимся в том, что в этой системе в каждый момент времени сумма сил токов, проходящих по трем проводам, равна нулю. Точно так же равна нулю в каждый момент времени сумма электродвижущих сил, генерируемых в трех фазах обмотки генераторов трехфазного тока. Это свойство дает возможность соединять провода трехфазного тока так, что для передачи энергии можно ограничиться тремя проводами вместо шести, которые должны были бы итти от шести концов трехфазных обмоток генератора.
Опытным путем и теоретически Доливо-Добровольский доказал, что при помощи трехфазного тока можно получать такое же вращающееся магнитное поле, какое получали Феррарис и Тесла при помощи двухфазного. Основываясь на этом, Доливо-Добровольский и построил свой двигатель трехфазного тока, получивший в дальнейшем в электротехнике название «асинхронного» в отличие от «синхронного», в котором магнитное поле создается электромагнитами, питаемыми постоянным током, и скорость вращения которого постоянна и строго зависит от числа пар полюсов в двигателе и частоты (числа периодов в секунду) питающего тока.
Асинхронные двигатели в отличие от синхронных приходят во вращение самостоятельно при включении тока. Скорость их в определенных пределах может быть регулируема. Для питания они требуют, как было уже сказано, всего трех проводов, присоединяемых к трем концам трех обмоток статора, вторые концы которых соединяются определенным образом между собой.
Генераторы трехфазного тока по конструкции ничем не отличаются от генераторов обычного однофазного переменного тока, за исключением того, что в них обмотка, в которой индуктируется электродвижущая сила, разбивается на три группы — на три фазы.
Честь введения в электротехнику трехфазных токов, точно так же как честь изобретения трехфазных двигателей с короткозамкнутым ротором и с ротором с пусковым реостатом и изобретения трансформаторов трехфазного тока, несомненно, принадлежит Доливо-Добровольскому. Ему же принадлежит руководящая роль в организации первой в мире электрической передачи энергии на расстояние 175 км при помощи трехфазного тока, демонстрировавшейся на Электрической выставке 1891 г. во Франкфурте-на-Майне.
В своем докладе, сделанном на Первом всероссийском электротехническом съезде в 1899 г. в Петербурге, Доливо-Добровольский сказал: «Электрическая Выставка во Франкфурте-на-Майне была, главным образом, тем важна в истории электротехники, что на ней в первый раз выступил публично, как новая система, трехфазный ток».
Преимущества трехфазного тока основываются, по мнению М. О. Доливо-Добровольского, «главным образом, на двух свойствах его, которые эксплоатируются не только в совокупности, но и порознь. Это: 1) экономичная передача и на большие расстояния и 2) превосходные качества двигателей».
«Относительно проводки при трехфазном токе, — говорит Доливо-Добровольский в том же докладе на съезде, — мало можно сказать специального. В настоящее время общеизвестно, что при трехфазном токе требуется значительно меньше материала для проводников, чем при простом переменном токе того же напряжения. На это сбережение на проводах я указал еще в 1891 г. Именно эта экономия много способствовала тому, что прежние нападки на трехфазную систему скоро замолкли. Дальнейшие теоретические рассуждения о том, что двух- или четырехфазным током можно столь же хорошо передавать двигательную силу, должны были капитулировать, сдаться перед коммерческим преимуществом трехфазной системы с ее 25 % сбережения в проводах. В настоящее время это преимущество всесторонне оценено, и двухфазные установки встречаются лишь редко, как бы только для доказательства неискоренимости человеческого упрямства».
Фактически это «человеческое упрямство» в настоящее время вполне «искоренилось», и уже несколько десятков лет сооружаются лишь трехфазные установки. О двухфазных совсем забыли. Этой победой трехфазный ток обязан не только экономии в проводниковых материалах, но и второму преимуществу, указанному Доливо-Добровольским в его сообщении на съезде, — превосходным качествам трехфазных двигателей.
Появлению практически применяемых трехфазных двигателей, изобретателем которых он явился, Доливо-Добровольский придавал очень большое значение.
«Мы дошли теперь, — говорит он в своем сообщении на Электротехническом съезде, — до предмета, который, главным образом, придал значение этой системе, а именно до электродвигателей. Действительно, трехфазный ток обязан своим правом на существование электродвигателям, совершенно независимо от вопроса передачи на большие расстояния. Многие десятки тысяч лошадиных сил в трехфазных двигателях работают в настоящее время в промышленности прямо в соединении с генераторами низкого напряжения, причем, следовательно, специфическое свойство переменных токов (трансформировка) совсем не затрагивается. Принцип, открытый Феррарисом, равно как и образ действия многофазных и специально трехфазных двигателей, надо предположить в настоящее время общеизвестным. Конструкция их теперь (1899 г.) осталась в главных чертах такою же, какою она была показана мною в 1891 г. во Франкфурте, так как это было единственным расположением частей, способным сделать двигатель практически пригодным. Наоборот, конструкция Н. Тесла с ее нерациональным расположением «отдельных» магнитных полюсов, причем на каждом была насажена большая катушка соответствующей фазы, была одной из главных причин, почему первые успехи, или, скажем вернее, действительное нарождение многофазной техники, надо искать не в Америке, а в Европе. Американский многофазный ток до тех пор не подвинулся в развитии, пока тамошние техники не усвоили себе европейских представлений и методов и пока они не переняли сполна европейских форм и конструкций… Надо, однако, отдать американцам справедливость, что они скоро нагнали потерянное и по отношению к применению трехфазного тока стали теперь в числе первых».
Страницы:
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ — 100 ВЕЛИКИХ ИЗОБРЕТЕНИЙ
58.ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬВеличайшим техническим достижением конца XIX века стало изобретение промышленного электродвигателя. Этот компактный, экономичный, удобный мотор вскоре сделался одним из важнейших элементов производства, вытеснив другие виды двигателей отовсюду, куда только можно было доставить электрический ток. Большими недостатками прежней паровой машины всегда оставались низкий КПД, а также трудность передачи и «дробления» полученной от нее энергии. Обычно одна большая машина обслуживала несколько десятков станков. Движение от нее подводилось к каждому рабочему месту механическим путем с помощью шкивов и бесконечных ремней. При этом происходили огромные неоправданные потери энергии. Электрический привод не имел этих изъянов: он обладал высоким КПД, поскольку с его вала можно было прямо получать вращательное движение (тогда как в паровом двигателе его преобразовывали из возвратно-поступательного), да и «дробить» электрическую энергию было намного проще. Потери при этом оказывались минимальными, а производительность труда возрастала. Кроме того, с внедрением электромоторов впервые появилась возможность не только снабдить любой станок своим собственным двигателем, но и поставить отдельный привод на каждый его узел. Электрические двигатели появились еще во второй четверти XIX столетия, но прошло несколько десятилетий, прежде чем создались благоприятные условия для их повсеместного внедрения в производство. Один из первых совершенных электродвигателей, работавших от батареи постоянного тока, создал в 1834 году русский электротехник Якоби. Этот двигатель имел две группы П-образных электромагнитов, из которых одна группа (четыре П-образных электромагнита) располагалась на неподвижной раме. Их полюсные наконечники были устроены асимметрично — удлинены в одну сторону. Вал двигателя представлял собой два параллельных латунных диска, соединенных четырьмя электромагнитами, поставленными на равном расстоянии один от другого. При вращении вала подвижные электромагниты проходили против полюсов неподвижных. У последних полярности шли попеременно: то положительная, то отрицательная. К электромагнитам вращающегося диска отходили проводники, укрепленные на валу машины. На вал двигателя был насажен коммутатор, который менял направление тока в движущихся электромагнитах в течение каждой четверти оборота вала. Обмотки всех электромагнитов неподвижной рамы были соединены последовательно и обтекались током батареи в одном направлении. Обмотки электромагнитов вращающегося диска были также соединены последовательно, но направление тока в них изменялось восемь раз за один оборот вала. Следовательно, полярность этих электромагнитов также менялась восемь раз за один оборот вала, и эти электромагниты поочередно притягивались и отталкивались электромагнитами неподвижной рамы. Положим, что подвижные электромагниты занимают положение, в котором против каждого полюса неподвижных магнитов стоит одноименный полюс подвижного; при этом каждый неподвижный электромагнит будет отталкивать противоположный магнит барабана и притягивать близлежащий с противоположным полюсом. Если бы полюса неподвижных магнитов не были асимметричны, такое устройство не могло бы работать, так как действие различных магнитов уравновешивало бы друг друга. Но благодаря выступу полюсных наконечников неподвижных магнитов каждый из них притягивает ближайший по направлению вращения часовой стрелки слабее, чем другой, из-за этого первый приближается к нему, а последний удаляется. Через четверть оборота (в двигателе Якоби — через одну восьмую) один против другого будут находиться разноименные полюса, но в этот момент коммутатор меняет направление тока в подвижных магнитах, и один против другого будут опять одноименные полюса, как и в начале движения. Вследствие этого подвижные магниты опять получают толчок к тому же направлению, и так без конца, пока остается замкнутым ток. Коммутатор представлял собой очень важную и глубоко продуманную часть двигателя. Он состоял из четырех металлических колец, установленных на валу и изолированных от него; каждое кольцо имело четыре выреза, которые соответствовали 1/8 части окружности. Вырезы были заполнены изолирующими деревянными вкладышами; каждое кольцо было смещено на 45 градусов по отношению к предыдущему. По окружности кольца скользил рычаг, представлявший собой своеобразную щетку; второй конец рычага был погружен в соответствующий сосуд с ртутью, к которому подводились проводники от батареи (соединения с ртутью были наиболее распространенными в то время контактными устройствами). Диски, насаженные на вал двигателя, вращались вместе с ним. По ободу диска скользили металлические рычаги, которые, попадая на непроводящую часть диска, прерывали электрическую цепь, а при соприкосновении с металлом — замыкали ее. Расположение дисков было такое, что в тот момент, когда встречались разноименные полюса, контактные рычажки переходили через грань дерево-металл и этим меняли направление в обмотке электромагнитов. Таким образом, при каждом повороте кольца четыре раза разрывалась электрическая цепь. Как уже отмечалось, двигатель Якоби для своего времени был самым совершенным электротехническим устройством. В том же 1834 году подробное сообщение о принципах его работы было представлено Парижской академии наук. В 1838 году Якоби усовершенствовал свой электромотор и, установив его на гребном боте, с десятью спутниками совершил небольшое плавание по Неве со скоростью 4, 5 км/ч. Источником тока ему служила мощная батарея гальванических элементов. Понятно, впрочем, что все эти опыты имели чисто демонстрационный характер — до тех пор пока не был изобретен и внедрен в производство совершенный электрический генератор, электродвигатели не могли найти широкого применения, так как питать их от батареи было слишком дорого и невыгодно. Кроме того, в силу разных причин, о которых мы будем говорить в следующих главах, двигатели постоянного тока получили лишь ограниченное применение. Гораздо более важную роль играют в производстве электромоторы, работающие на переменном токе, к рассмотрению которых мы теперь переходим. Сила и направление переменного тока, как мы помним, не являются постоянными. Сила его сначала возрастает от нуля до какой-то максимальной величины и вновь убывает до нуля, затем ток меняет свое направление, возрастает до какого-то отрицательного максимума и вновь убывает до нуля. (Время, за которое величина тока меняется от одного положительного максимума до другого, называют периодом колебания тока.) Этот процесс повторяется с большой частотой. (Например, в осветительной сети ток в 1 секунду течет пятьдесят раз в одну сторону и пятьдесят раз в противоположную.) Как такое поведение тока будет отражаться на работе электродвигателя? Прежде всего надо отметить, что направление вращения электродвигателя не зависит от направления тока, потому что при перемене тока изменится полярность не только в якоре, но одновременно в обмотках, отчего притяжение и отталкивание продолжают действовать в ту же сторону, что и раньше. Из этого как будто бы должно следовать, что для двигателя совершенно безразлично, каким током постоянным или переменным — он питается. Однако это не так. При частом перемагничивании электромагнитов (несколько десятков раз в секунду) в них возникают вихревые токи, которые замедляют вращение якоря и сильно разогревают его. Мощность электромотора резко снижается, и в конце концов он выходит из строя. Для переменного тока необходима особая конструкция двигателя. Изобретатели не сразу смогли найти ее. Прежде всего была разработана модель так называемого синхронного двигателя переменного тока. Один из первых таких двигателей построил в 1841 году Чарльз Уитстон. Предположим, что неподвижная часть двигателя (статор) выполнена в виде восьмиполюсного венецеобразного электромагнита, расположенные попеременно полюса которого обозначаются по их полярности буквами N и S. Между ними вращается якорь (или ротор) в виде звездообразного колеса, восемь спиц которого представляют собой постоянные магниты. Их неизменные полюса обозначим буквами n и s. Положим, что через электромагнит пропускается переменный ток. Тогда концы сердечников электромагнита будут попеременно менять свою полярность. Представим себе, что в какой-то момент против каждого полюса электромагнита статора расположен одноименный полюс ротора. Толкнем колесо и сообщим ему такую скорость, при которой каждая спица n пройдет расстояние между двумя соседними сердечниками N и S в промежуток времени, равный тому, в течение которого эти сердечники сохраняют свою полярность неизменной, то есть в период времени, равный половине периода переменного тока, питающего электромагниты. При таких условиях во все время движения спицы от сердечника N до сердечника S все сердечники перемагнитятся, отчего при дальнейшем своем движении спица опять будет испытывать отталкивание со стороны сердечника, оставшегося позади, и притяжение со стороны сердечника, к которому она приближается. Работавший по этому принципу синхронный двигатель состоял из кольцеобразного многополюсного магнита, полярность которого менялась под действием переменного тока, и из звездообразного постоянного электромагнита, который был насажен на вал и вращался описанным выше образом. Для возбуждения этого постоянного электромагнита требовался постоянный ток, который преобразовывался посредством коммутатора из рабочего переменного. У коммутатора было и другое назначение: он использовался для пуска двигателя, ведь для поддержания вращения ротора синхронного двигателя ему требовалось сообщить определенную начальную скорость. При включении через цепь сначала пускался постоянный ток, благодаря чему двигатель начинал работать как двигатель постоянного тока и приходил в движение. До тех пор, пока двигатель не набрал требуемой скорости, коммутатор переменял направление в движущихся электромагнитах. При достижении скорости, соответствовавшей синхронному ходу, у подвижного магнита полюса уже не менялись, и двигатель начинал работать как синхронный двигатель переменного тока. Описанная система обладала большими недостатками, кроме того, что синхронный двигатель требовал для своего запуска дополнительный разгонный двигатель, он имел и другой изъян — при перегрузке синхронность его хода нарушалась, магниты начинали тормозить вращение вала, и двигатель останавливался. Поэтому синхронные двигатели не получили широкого распространения. Подлинная революция в электротехнике произошла только после изобретения асинхронного (или индукционного) двигателя. Действие асинхронного двигателя будет понятно из следующей демонстрации, которую провел в 1824 году известный французский физик Арго. Пусть подковообразный магнит NS приводится рукой в быстрое вращение вокруг вертикальной оси. Над полюсами установлена стеклянная пластина, поддерживающая острие, на которое насажен медный кружок. При вращении магнита индукционные токи, наводимые в кружке, и образованное ими магнитное поле будут взаимодействовать с нижним магнитом, и кружок начнет вращаться в ту же сторону, что и нижний магнит. Именно это явление используется в асинхронном двигателе. Только вместо вращающегося постоянного магнита в нем применяются несколько неподвижных электромагнитов, которые включаются, выключаются и меняют свою полярность в определенной последовательности. Поясним сказанное следующим примером. Предположим, что I, II, III и IV — это четыре полюса двух электромагнитов, между которыми помещена металлическая стрелка. Под действием магнитного поля она намагничивается и становится вдоль линий магнитного поля электромагнитов, выходящих, как известно, из их северного полюса и входящих в южный. Все четыре полюса расположены по окружности на одном расстоянии друг от друга. Сперва ток подводится к II и III. Стрелка остается неподвижной по средней оси магнитных силовых линий. Затем подводится ток ко второму электромагниту. При этом одноименные полюса будут находиться рядом. Теперь средняя направляющая силовых линий магнитов пройдет от середины расстояния между I и II к середине между III и IV, и стрелка повернется на 45 градусов. Отключим первый электромагнит и оставим активными только полюса II и IV. Силовые линии будут направлены от III к IV, вследствие чего стрелка повернется еще на 45 градусов. Снова включим первый электромагнит, но поменяем при этом движение тока, так что полярность первого магнита изменится — стрелка повернется еще на 45 градусов. После отключения второго электромагнита стрелка переместится еще на 45 градусов, то есть совершит полуоборот. Легко понять, как заставить ее совершить вторую половину круга. Описанное нами устройство в основных чертах соответствует двигателю Бейли, изобретенному в 1879 году. Бейли устроил два электромагнита с четырьмя крестообразно расположенными полюсами, которые он мог намагничивать с помощью выключателя. Над полюсами он установил медный кружок, подвешенный на острие. Изменяя полярности магнита, включая и выключая их, он заставил кружок вращаться точно так же, как это происходило в опыте Арго. Идея подобного двигателя чрезвычайно интересна, так как в отличие от двигателей постоянного тока или синхронных электромоторов, здесь не надо подводить ток к ротору. Однако в той форме, в которой его создал Бейли, асинхронный двигатель еще не мог иметь применения: переключение электромагнитов в нем происходило под действием сложного коллектора, и, кроме того, он имел очень низкий КПД. Но до того чтобы этот тип электромотора получил право на жизнь, оставался только шаг, и он был сделан после появления техники многофазных токов. Собственно, многофазные токи и получили применение, прежде всего благодаря электродвигателям. Чтобы понять, что такое, к примеру, двухфазный ток, представим себе два независимых друг от друга проводника, в которых протекают два совершенно одинаковых переменных тока. Единственная разница между ними заключается в том, что они не одновременно достигают своих максимумов. Про такие токи говорят, что они сдвинуты друг относительно друга по фазе, а если эти токи подводятся к одному электроприбору, говорят, что тот питается двухфазным током. Соответственно, может быть трехфазный ток (если питание прибора происходит от трех одинаковых токов, сдвинутых друг относительно друга по фазе), четырехфазный ток и т.д. Долгое время в технике использовался только обычный переменный ток (который по аналогии с многофазными токами стали называть однофазным). Но потом оказалось, что многофазные токи в некоторых случаях гораздо удобнее однофазного. В 1888 г. итальянский физик Феррарис и югославский изобретатель Тесла (работавший в США) открыли явление вращающегося электромагнитного поля. Сущность его заключалась в следующем. Возьмем две катушки, состоящие из одинакового числа витков изолированного провода, и разместим их взаимно перпендикулярно так, чтобы одна катушка входила в другую. Теперь представим, что катушку 1 обтекает ток i1 а катушку 2 — ток i2, причем i1 опережает i2 по фазе на четверть периода. Это, как мы уже говорили, означает, что ток i1, достигает положительного максимума в тот момент, когда сила тока i2 равна нулю. Если мы мысленно разрежем катушки пополам горизонтальной плоскостью и будем смотреть на них сверху, то увидим сечения четырех сторон обеих катушек. Поместим между ними магнитную стрелку и будем наблюдать за ее движением. Катушки, через которые протекает переменный ток, как известно, являются электромагнитами. Их магнитное поле будет взаимодействовать со стрелкой, поворачивая ее. Рассмотрим теперь положение магнитной стрелки, ось которой совпадает с вертикальной осью катушек в различные моменты времени. В начальный момент времени (t=0) ток в первой катушке равен нулю, а во второй проходит через отрицательный максимум (направление тока будем обозначать так, как это делается в электротехнике — точкой и крестиком; крестик означает, что ток направляется от наблюдателя за плоскость чертежа, а точка — что ток направляется к наблюдателю). В момент t1 токи i1 и i2 равны друг другу, но один имеет положительное направление, а другой — отрицательное. В момент t2 величина тока i2, нисходит до нуля, а ток i1 достигает максимума. Стрелка при этом повернется еще на 1/8 оборота. Прослеживая подобным образом развитие процесса, мы заметим, что по окончании периода изменений одного из токов магнитная стрелка завершит полный оборот вокруг оси. Дальше процесс повторяется. Следовательно, при помощи двух катушек, питаемых двумя токами, сдвинутыми друг относительно друга по фазе на четверть периода, можно получить тот же эффект перемены магнитных полюсов, которого добился в своем двигателе Бейли, но здесь это получается намного проще, без всякого коммутатора и без использования скользящих контактов, поскольку перемагничиванием управляет сам ток. Описанный эффект получил в электротехнике название равномерно вращающегося магнитного поля. На его основе Тесла сконструировал первый в истории двухфазный асинхронный двигатель. Он вообще был первым, кто стал экспериментировать с многофазными токами и успешно разрешил проблему генерирования таких токов. Поскольку получить двухфазный ток из однофазного было непросто, Тесла построил специальный генератор, который сразу давал два тока с разностью фаз в 90 градусов (то есть с отставанием на четверть периода). В этом генераторе между полюсами магнита вращались две взаимно перпендикулярные катушки. В то время, когда витки одной катушки находились под полюсами и индуцирующийся в них ток был максимальным, витки другой катушки находились между полюсами (на нейтральной линии) и электродвижущая сила в них была равна нулю. Следовательно, два тока, генерируемые в этих катушках, были тоже сдвинуты по фазе относительно друг друга на четверть периода. Аналогичным способом можно было получить трехфазный ток (используя три катушки под углом 60 градусов друг к другу), но Тесла считал наиболее экономичной двухфазную систему. В самом деле, многофазные системы тока требуют большого количества проводов. Если двигатель, работающий на обычном переменном (однофазном) токе, требует всего двух подводящих проводов, то работающий на двухфазном — уже четырех, на трехфазном — шести и т.д. Концы каждой катушки были выведены на кольца, расположенные на валу генератора. Ротор двигателя тоже имел обмотку в виде двух расположенных под прямым углом друг к другу замкнутых на себя (то есть не имеющих никакой связи с внешней электрической цепью) катушек. Изобретение Теслы знаменовало собой начало новой эры в электротехнике и вызвало к себе живейший интерес во всем мире. Уже в июне 1888 году фирма «Вестингауз Электрик Компани» купила у него за миллион долларов все патенты на двухфазную систему и предложила организовать на своих заводах выпуск асинхронных двигателей. Эти двигатели поступили в продажу в следующем году. Они были гораздо лучше и надежнее всех существовавших до этого моделей, но не получили широкого распространения, так как оказались весьма неудачно сконструированы. Обмотка статора в них выполнялась в виде катушек, насаженных на выступающие полюса. Неудачной была и конструкция ротора в виде барабана с двумя взаимно перпендикулярными, замкнутыми на себя катушками. Все это заметно снижало качество двигателя как в момент пуска, так и в рабочем режиме. Вскоре индукционный двигатель Теслы был значительно переработан и усовершенствован русским электротехником Доливо-Добровольским. Исключенный в 1881 году по политическим мотивам из Рижского политехнического института, Доливо-Добровольский уехал в Германию. Здесь он закончил Дармштадтское высшее техническое училище и с 1887 года начал работу в крупной германской электротехнической фирме АЭГ. Первым важным новшеством, которое внес Доливо-Добровольский в асинхронный двигатель, было создание ротора с обмоткой «в виде беличьей клетки». Во всех ранних моделях асинхронных двигателей роторы были очень неудачными, и поэтому КПД этих моторов был ниже, чем у других типов электрических двигателей. (Феррарис, о котором упоминалось выше, создал асинхронный двухфазный двигатель с КПД порядка 50% и считал это пределом.) Очень большое значение играл здесь материал, из которого изготавливался ротор, поскольку тот должен был удовлетворять сразу двум условиям: иметь малое электрическое сопротивление (чтобы индуцируемые токи могли свободно протекать через его поверхность) и иметь хорошую магнитную проницаемость (чтобы энергия магнитного поля не растрачивалась понапрасну). С точки зрения уменьшения электрического сопротивления лучшим конструктивным решением мог бы стать ротор в виде медного цилиндра. Но медь плохой проводник для магнитного потока статора и КПД такого двигателя был очень низким. Если медный цилиндр заменяли стальным, то магнитный поток резко возрастал, но, поскольку электрическая проводимость стали меньше, чем меди, КПД опять был невысоким. Доливо-Добровольский нашел выход из этого противоречия: он выполнил ротор в виде стального цилиндра (что уменьшало его магнитное сопротивление), а в просверленные по периферии последнего каналы стал закладывать медные стержни (что уменьшало электрическое сопротивление). На лобовых частях ротора эти стержни электрически соединялись друг с другом (замыкались сами на себя). Решение Доливо-Добровольского оказалось наилучшим. После того как он получил в 1889 году патент на свой ротор, его устройство принципиально не менялось вплоть до настоящего времени. Вслед за тем Доливо-Добровольский стал думать над конструкцией статора неподвижной части двигателя. Конструкция Теслы казалась ему нерациональной. Поскольку КПД электрического двигателя напрямую зависит от того, насколько полно магнитное поле статора используется ротором, то, следовательно, чем больше магнитных линий статора замыкаются на воздух (то есть не проходят через поверхность ротора), тем больше потери электрической энергии и тем меньше КПД. Чтобы этого не происходило, зазор между ротором и статором должен быть как можно меньше. Двигатель Теслы с этой точки зрения был далек от совершенства — выступающие полюса катушек на статоре создавали слишком большой зазор между статором и ротором. Кроме того, в двухфазном двигателе не получалось равномерное движение ротора. Исходя из этого, Доливо-Добровольский видел перед собой две задачи: повысить КПД двигателя и добиться большей равномерности его работы. Первая задача была несложной — достаточно было убрать выступающие полюса электромагнитов и равномерно распределить их обмотки по всей окружности статора, чтобы КПД двигателя сразу увеличилось. Но как разрешить вторую проблему? Неравномерность вращения можно было заметно уменьшить, лишь увеличив число фаз с двух до трех. Но был ли этот путь рациональным? Получить трехфазный ток, как уже говорилось, не представляло большого труда. Построить трехфазный двигатель тоже было нетрудно — для этого достаточно разместить на статоре три катушки вместо двух и каждую из них соединить двумя проводами с соответствующей катушкой генератора. Этот двигатель должен был по всем параметрам быть лучше двухфазного двигателя Теслы, кроме одного момента — он требовал для своего питания шести проводов, вместо четырех. Таким образом, система становилась чрезмерно громоздкой и дорогой. Но, может быть, существовала возможность подключить двигатель к генератору как-нибудь по другому? Доливо-Добровольский проводил бессонные ночи над схемами многофазных цепей. На листах бумаги он набрасывал все новые и новые варианты. И, наконец, решение, совершенно неожиданное и гениальное по своей простоте, было найдено. Действительно, если сделать ответвления от трех точек кольцевого якоря генератора и соединить их с тремя кольцами, по которым скользят щетки, то при вращении якоря между полюсами на каждой щетке будет индуцироваться один и тот же по величине ток, но со сдвигом во времени, которое необходимо для того, чтобы виток переместился по дуге, соответствующей углу 120 градусов. Иначе говоря, токи в цепи будут сдвинуты относительно друг друга по фазе также на 120 градусов. Но этой системе трехфазного тока оказалось присуще еще одно чрезвычайно любопытное свойство, какого не имела ни одна другая система многофазных токов — в любой произвольно взятый момент времени сумма токов, текущих в одну сторону, равна здесь величине третьего тока, который течет в противоположную сторону, а сумма всех трех токов в любой момент времени равна нулю. Например, в момент времени t1 ток i2 проходит через положительный максимум, а значения токов i1 и i3, имеющих отрицательное значение, достигают половины максимума и сумма их равна току i2. Это означает, что в любой момент времени один из проводов системы передает в одном направлении такое же количество тока, какое два других вместе передают в противоположном направлении. Следовательно, предоставляется возможность пользоваться каждым из трех проводов в качестве отводящего проводника для двух других, соединенных параллельно, и вместо шести проводов обойтись всего тремя! Чтобы пояснить этот чрезвычайно важный момент, обратимся к воображаемой схеме. Представим себе, что через круг, вращающийся вокруг своего центра, проходят три соединенных между собой проводника, в которых протекают три переменных тока, сдвинутых по фазе на 120 градусов. При своем вращении каждый проводник находится то на положительной, то на отрицательной части круга, причем при переходе из одной части в другую ток меняет свое направление. Эта система вполне обеспечивает нормальное протекание (циркуляцию) токов. В самом деле, в некоторый момент времени проводники I и II оказываются соединенными параллельно, а III отводит от них ток. Некоторое время спустя II переходит на ту же сторону, где находится III; теперь уже II и III работают параллельно, а I как общий отводящий ток провод. Далее III переходит на ту сторону, где еще находится I; теперь II отводит то количество, что III и I подводят вместе. Затем I переходит на ту сторону, где еще находится II, и т.д. В приведенном примере ничего не говорилось об источниках тока. Как мы помним, этим источником является трехфазный генератор. Изобразим обмотки генератора в виде трех катушек. Для того чтобы протекание тока происходило описанным нами способом, эти катушки могут быть включены в цепь двояким образом. Мы можем, к примеру, разместить их на трех сторонах треугольника, допустим левого; таким образом, вместо трех его сторон мы получим три катушки I, II и III, в которых индуцируются токи со смещением фаз на 1/3 периода. Мы можем также переместить точки приложения электродвижущих сил и на концы параллельных проводников. Если мы поместим здесь наши катушки, то получим другое соединение. Треугольники, служащие теперь лишь проводящими соединениями для трех левых концов катушек, могут быть стянуты в одну точку. Эти соединения, из которых первое называется «треугольником», а второе — «звездой», широко применяются как в двигателях, так и в генераторах. Свой первый трехфазный асинхронный двигатель Доливо-Добровольский построил зимой 1889 года. В качестве статора в нем был использован кольцевой якорь машины постоянного тока с 24-мя полузакрытыми пазами. Учитывая ошибки Теслы, Доливо-Добровольский рассредоточил обмотки в пазах по всей окружности статора, что делало более благоприятным распределение магнитного поля. Ротор был цилиндрическим с обмотками «в виде беличьей клетки». Воздушный зазор между ротором и статором составлял всего 1 мм, что по тем временам было смелым решением, так как обычно зазор делали больше. Стержни «беличьей клетки» не имели никакой изоляции. В качестве источника трехфазного тока был использован стандартный генератор постоянного тока, перестроенный в трехфазный генератор так, как это было описано выше. Впечатление, произведенное первым запуском двигателя на руководство АЭГ, было огромным. Для многих стало очевидно, что долгий тернистый путь создания промышленного электродвигателя наконец пройден до конца. По своим техническим показателям двигатели Доливо-Добровольского превосходили все существовавшие тогда электромоторы — обладая очень высоким КПД, они безотказно работали в любых режимах, были надежны и просты в обращении. Поэтому они сразу получили широкое распространение по всему миру. С этого времени началось быстрое внедрение электродвигателей во все сферы производства и повсеместная электрификация промышленности.
База Знаний.Шина соединительная типа PIN для 4-ф нагр 63А 54 мод EKF PROxima
Технические характеристики Шины соединительной типа PIN для 4-ф нагр. 63А 54 мод. EKF PROxima
Подходит для устройств с N-шиной: да.
Изолированный (ые): да.
Тип подключения: Штырьковый вывод.
Подходит для устройств с вспомогательным переключателем: да.
Вес: 0,38.
Серия: PROxima.
Гарантия, лет: 7.
Расчетное импульсное напряжение: 4000.
Длина: 1016.
Номинальный ток, In A: 63.
Количество фаз: 4.
Размеры поля: 18.
Количество подключаемых устройств: 56.
Максимально допустимое рабочее напряжение Ue: 400.
Номинальный кратковременно выдерживаемый ток Icw: 12000
Преимущества Шины соединительной типа PIN для 4-ф нагр. 63А 54 мод. EKF PROxima
Шины на 100 А выполнены с нанесением лужения для одновременного подключения с алюминиевыми проводниками
Вся необходимая информация нанесена на корпус изделия термопечатью
Шина изготовлена из электротехнической меди марки М1
Зажим для подключения автомата и шины тип PIN
Шины поставляются в комплекте с заглушками
Применение Шины соединительной типа PIN для 4-ф нагр. 63А 54 мод. EKF PROxima
Шины соединительные производятся в двух исполнениях: FORK («вилка») и PIN («гребенка») на номинальные токи 63 и 100 А, на одно-, двух-, трех- и четырехфазную нагрузку. Шины соединительные представляют собой пластины, выполненные из меди (шины на 100 А – из луженой меди), закрепленные в корпусе из диэлектрического материала, не поддерживающего горение, и выпускаются стандартной длиной 1 метр.
- Код товара EKF#pin0463
- Макс. допустимое раб. напряжение Ue 400 В
- Частота 50 Гц
- Количество полюсов 56
- Тип электрического подключения Штырь (Pin)
- Номин. продолжительный ток Iu 63 А
- Условный номин. ток короткого замыкания Iq 12000 кА
- Количество модулей (модульная ширина) 56
- Размер шага 18 мм
- Номин. импульсное напряжение 4000 кВ
- Количество фаз 4
- Подходит для количества подключаемых устройств 14
- Поперечное сечение 10 мм²
- Номин. кратковременно выдерживаемый ток Icw 12000 кА
- Материал проводника Медь
- Крепление Монтажная плата
- Диапазон рабочих температур от -40 до +55
- Тип изделия Шины
- Материал изделия Пластик
- Степень защиты IP20
- Исполнение электрического соединения Штырь
- Род тока Переменный (AC)
- Климатическое исполнение УХЛ3
- Нормативный документ IEC 60309-1(1999)
- Толщина материала изделия 4
Сертификаты товара
- Сертификат соответствия
|
Этот автомат позволяет управлять четырьмя гирляндами ламп, рассчитанных на напряжение 220 В и ток до 0,2 А. Частота переключения гирлянд составляет примерно 0,5 Гц, но ее нетрудно изменить подбором конденсаторов времязадающих цепей для получения обычного режима поочередного переключения гирлянд. Автомат (рис.1) выполнен на маломощных транзисторах VT1-VT4, которые управляют тринисторами VS1- VS4, а те, в свою очередь,- гирляндами ламп EL1-EL4. Четырехфазные мультивибраторы обычно неустойчивы в работе. В данном случае для повышения устойчивости введены диоды VD5-VD16. Какова их роль? Предположим, что после включения автомата в сеть раньше других открылся транзистор VT2. Тогда окажутся закрытыми VT3, VT4, VT1, поскольку их базы через разряженный конденсатор С2, диоды VD16, VD10 и открытый транзистор VT2 будут подключены к общему проводу — плюсу источника питания мультивибратора, а значит, к эмиттерам. Со временем конденсатор С2 зарядится, и ток, протекающий через резистор R9, эмиттерный переход транзистора VT3, откроет этот транзистор. Тогда закроется транзистор VT2 — его база через диод VD11 и открытый транзистор VT3 окажется соединенной с эмиттером. Будут также закрыты транзисторы VT4 и VT1. Вскоре зарядится конденсатор С3 и откроется транзистор VT4. Остальные транзисторы закроются. Так будут поочередно переключаться каскады мультивибратора. Диоды VD5-VD8 используются как нелинейные элементы со стабильным прямым напряжением (до 0,6 В) на них, обеспечивающим надежное закрывание транзисторов мультивибратора. Часть коллекторного тока открытого транзистора протекает через управляющий электрод соответствующего тринистора и открывает его. А тот включает «свою» гирлянду ламп. Гирлянды питаются от сети через двухполупериодный выпрямитель на диодах VD1-VD4. Для питания же мультивибратора применен простейший параметрический стабилизатор на стабилитроне VD17 и последовательно соединенных балластных резисторах R17, R18. Конденсатор С5 фильтрует стабилизированное напряжение. В автомате использованы резисторы МЛТ-2 (R17, R18) и МЛТ-0,125 (остальные). Все конденсаторы — К50-6. Диоды VD5-VD8 могут быть любые из серии Д9; VD1-VD4 — любые другие, выдерживающие обратное напряжение не менее 300 В и выпрямленный ток более 0,2 А. Вместо стабилитрона Д814В подойдет Д810 или любой из серии Д818, а вместо тринисторов КУ101Е-КУ103В. Транзисторы могут быть любые из серий КТ361, КТ203, а также МП40-МП42 (в этом варианте базовые резисторы R3, R7, R11, R15 должны быть сопротивлением 2 кОм). Под эти детали и рассчитана печатная плата из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Автомат не требует налаживания, но в случае ненадежного включения той или иной гирлянды может понадобиться подбор соответствующего тринистора. И. АБЗЕЛИЛОВ |
Двухфазный переменный ток — qaz.wiki
Двухфазная система со схемой генератора и кривой тока во времениВ электротехнике двухфазный переменный ток , также известный как двухфазная система , представляет собой особую форму двух переменных токов или переменных напряжений , фиксированных во времени . Двухфазный переменный ток, как и трехфазный переменный ток, представляет собой форму многофазного переменного тока , но играет лишь второстепенную роль в электроэнергетике .
В двухфазной системе — это асимметричная двухфазная система, которая образована из четырехфазной системы путем исключения двух фаз — два синусоидальных переменных напряжения сдвинуты по фазе на 90 ° , как показано на рисунке рядом. Это позволяет создавать вращающееся поле, и электрические машины, такие как двухфазный синхронный двигатель, могут приводиться в действие напрямую. Как и в трехфазной системе, для передачи электроэнергии требуется не менее трех проводов, однако в двухфазной системе они нагружены в разной степени. В двухфазной системе это приводит к худшему использованию имеющихся сечений проводов.
Исторический статор двухфазного двигателяДвухфазный переменный ток может быть получен из трехфазного переменного тока с помощью схемы Скотта . Дополнительные возможности — электронные инверторы , особенно для управления двухфазными синхронными двигателями .
Большинство шаговых двигателей также можно рассматривать как двухфазные двигатели .
Однофазная трехпроводная сеть для электроснабжения общего пользования, которая особенно широко распространена в Северной Америке , иногда и ошибочно называется двухфазной системой, даже если в базовой установке это однофазная система.
литература
- Террелл Крофт, Уилфорд Саммерс (редактор): Справочник американских электриков . 11-е издание. Макгроу Хилл, Нью-Йорк 1987, ISBN 0-07-013932-6 , стр. 3–10, рисунки 3–23 .
веб ссылки
<img src=»//de.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1×1″ alt=»» title=»»>Фазы и провода при распределении энергии переменного тока
Распределение мощности переменного тока
Передача энергии переменного тока всегда осуществляется при высоком напряжении и в основном по 3-фазной системе . Использование однофазной системы ограничено однофазными электрическими железными дорогами. Однофазная передача энергии используется только на короткие расстояния и при относительно низких напряжениях.
Фазы и провода в распределении мощности переменного токаКстати, знаете ли вы, что для трехфазной передачи энергии требуется меньше меди , чем для однофазной или двухфазной передачи энергии.
Распределительная система начинается либо на подстанции, где мощность доставляется по воздушным линиям электропередачи и понижается с помощью трансформаторов, либо, в некоторых случаях, на самой генерирующей станции. Если задействована большая территория, можно использовать первичное и вторичное распределение.
Что касается фаз , для распределения мощности переменного тока доступны шесть следующих систем:
- Однофазная, 2-проводная система
- Однофазная, 3-проводная система
- Двухфазная, 3 -проводная система
- Двухфазная, 4-проводная система
- Трехфазная, 3-проводная система
- Трехфазная, 4-проводная система
I.Однофазная, 2-проводная система
Это показано на Рисунках 1 (a) и (b). На рисунке 1 (a) один из двух проводов заземлен, тогда как на рисунке 1 (b) средняя точка фазной обмотки заземлена .
Рисунок 1 — Однофазная 2-проводная системаВернуться к Распределительным системам ↑
II. Однофазная 3-проводная система
Однофазная 3-проводная система в принципе идентична 3-проводной системе постоянного тока . Как показано на Рисунке 2, третий провод или нейтраль подключается к центру вторичной обмотки трансформатора и заземляется для защиты персонала от поражения электрическим током в случае выхода из строя изоляции трансформатора или высоковольтного провода главного контакта вторичной обмотки.
Рисунок 2 — Однофазная 3-проводная системаВернуться к Распределительным системам ↑
III. Двухфазная, трехпроводная система
Эта система все еще используется в некоторых местах. Третий провод берется от соединения двухфазных обмоток I и II, напряжения которых находятся в квадратуре друг с другом, как показано на рисунке 3.
Если напряжение между третьим или нулевым проводом и любым из двух проводов равно V, тогда напряжение между внешними проводами равно V, как показано.По сравнению с 2-фазной 4-проводной системой, 3-проводная система имеет дефект , который вызывает несимметрию напряжения из-за несимметричного падения напряжения в нейтрали.
Рисунок 3 — Двухфазная, 3-проводная системаВернуться к Распределительным системам ↑
IV. Двухфазная, 4-проводная система
Как показано на рисунке 4, четыре провода отводятся от концов двухфазных обмоток, а средние точки обмоток соединяются вместе.
Как и раньше, напряжения двух обмоток находятся в квадратуре друг с другом, и точка соединения может быть или не быть заземлена.Если напряжение между двумя проводами фазной обмотки равно V, то напряжение между одним проводом фазы I и одним проводом фазы II составляет 0,707 В .
Рисунок 4 — Двухфазная 4-проводная системаВернуться к Распределительным системам ↑
В. Трехфазная 3-проводная система
Трехфазные системы широко используются. Трехпроводная система может быть соединена треугольником или звездой, точка звезды обычно заземлена .
Напряжение между линиями составляет В, при соединении треугольником и √3 В, в случае соединения звездой, где V — напряжение каждой фазы, как показано на рисунках 5 (a) и (b) соответственно.
Рисунок 5 — Трехфазная, 3-проводная системаВернуться к Распределительным системам ↑
VI. Трехфазная, 4-проводная система
4-й, или нейтральный, провод выводится из точки звезды при соединении звездой, как показано на Рисунке 6, и имеет половину поперечного сечения внешних или линейных проводов. Если V — напряжение каждой обмотки, то линейное напряжение составляет 3 В . Обычно фазное напряжение, то есть напряжение между любой внешней стороной и нейтралью для симметричной системы, составляет 230 В , так что напряжение между любыми двумя линиями или выходами составляет 3 × 230 = 400 В .
Рисунок 6 — Трехфазная, 4-проводная системаОднофазные осветительные нагрузки для жилых помещений или однофазные двигатели, работающие от 230 В , подключаются между нейтралью и любым одним из проводов линии. Эти нагрузки подключаются симметрично, так что линейные провода нагружаются одинаково. Следовательно, результирующий ток в нейтральном проводе равен нулю или минимум .
Трехфазные асинхронные двигатели, требующие более высокого напряжения — 400 В или около того, подключаются напрямую к линиям.
Вернуться к Распределительные системы ↑
Трехфазное руководство — Токи в треугольнике //
Справочник // Учебник по электротехнике — Б.Л. Theraja (Покупка на Amazon)
Симметричные многофазные цепи. Двух- и четырехфазные системы Двухфазная система — это электрическая система, в которой напряжение фаз составляет 90 градусов.
Презентация на тему: «Симметричные многофазные цепи.Двух- и четырехфазные системы Двухфазная система — это электрическая система, в которой напряжение фаз составляет 90 градусов »- стенограмма презентации:
ins [data-ad-slot = «4502451947»] {display: none! important;}} @media (max-width: 800px) {# place_14> ins: not ([data-ad-slot = «4502451947»]) {display: none! important;}} @media (max-width: 800px) {# place_14 {width: 250px;}} @media (max-width: 500 пикселей) {# place_14 {width: 120px;}} ]]>1 Сбалансированные многофазные цепи
2 Двух- и четырехфазные системы Двухфазная система — это электрическая система, в которой напряжения фаз сдвинуты по фазе на 90 градусов. Eac и Ebd ЭДС находятся вне временной фазы на 90 градусов. Двухфазная система эквивалентна двум отдельным однофазным системам, разделенным по фазе на 90 градусов. Если соединение выполняется между двумя обмотками n и n`, система будет называться четырехфазной системой. Напряжения Eda, Eab, Ebc и Ecd называются линейными напряжениями, а напряжения E0a, E0b, E0c и E0d называются фазными напряжениями или напряжениями относительно нейтрали. Eda = Ed0 + E0a. Таким образом, линейные напряжения = умноженным на фазные напряжения в четырехфазной звезде.
3 Двух- и четырехфазные системы Линейные напряжения на 45 или 135 градусов не совпадают по фазе с фазными напряжениями. Для четырехфазной сети линейный ток aa` равен Iaa` = Ida + Iba. Таким образом, линейные токи = умноженные на фазные токи, степень несоответствия фазе в четырехфазной сети.
4 Трехфазные четырехпроводные системы Линейные напряжения на 45 или 135 градусов не совпадают по фазе с фазными напряжениями. Для четырехфазной сети линейный ток aa` равен Iaa` = Ida + Iba. Таким образом, линейные токи = умноженные на фазные токи, степень несоответствия фазе в четырехфазной сети.
5 Трехфазная четырехпроводная система N — нейтральный провод. Осветительные нагрузки размещаются от линии к нейтрали. Двигатели и другие трехфазные силовые нагрузки подключены между тремя линиями.
6 Трехфазная четырехпроводная система
7 Ток в любой линии такой же, как ток в соответствующей фазе.Ток в нейтральном проводе получается за счет применения KCL. Эти токи равны по величине и смещены друг от друга по фазе на 120 градусов. Таким образом, ток в нейтральном проводе равен 0, поскольку
8 Трехфазная трехпроводная система
9 Сбалансированные нагрузки «звезда». Учитывая линейные напряжения, равные 220 В, сбалансированные трехфазные, и R и X каждой фазы, сопротивление 6 Ом и индуктивное реактивное сопротивление 8 Ом.Найдите линейный ток, мощность на фазу и общую мощность. Нарисуйте векторную диаграмму
10 Нагрузки, сбалансированные по схеме треугольника. Учитывая линейные напряжения, равные 220 В, сбалансированные трехфазные, и R и X каждой фазы, сопротивление 6 Ом и индуктивное реактивное сопротивление 8 Ом. Найдите линейный ток, мощность на фазу и общую мощность. Самостоятельно нарисовать векторную диаграмму
11 Расчет мощности в симметричных системах Соединение звездой Соединение Dealta
12 Соединение «звезда» вольт-ампер Соединение Dealta Реактивное соединение «звезда-вольт-ампер» Соединение Dealta
13 Однофазное и сбалансированное трехфазное питание Для любой фазы а
14 Метод трех ваттметров
15 Метод двух ваттметров
16
17 Медь необходима для передачи энергии в фиксированных условиях
18
19 Гармоники в сбалансированных трехфазных гармониках нагрузки звездой 135791113 Фаза A0000000 Фаза B120024000 120 Фаза C240012000 240
20 Гармоники в сбалансированных трехфазных нагрузках звездой Основная гармоника и все гармоники, полученные путем прибавления 6 к основной гармонике, будут иметь одинаковую последовательность.Это первый, седьмой, тринадцатый, девятнадцатый, двадцать пятый и так далее. Пятая, одиннадцатая, семнадцатая, двадцать третья имеют ту же последовательность, но противоположную основной. Третий, девятый и все числа, кратные третьему, будут совпадать по фазе. Эба на 30 градусов опережает Эну. Для третьей гармоники eba3 = 0. в-пятых, eba5 отстает от ena5 на 30 градусов.
21 год Гармоники в сбалансированных трехфазных нагрузках звездой
22 Несбалансированная система Несбалансированная система
23 Несбалансированная система возникает из-за несимметричных источников напряжения или несимметричной нагрузки.В несимметричной системе ток нейтрали НЕ равен нулю. Несимметричная трехфазная нагрузка, подключенная по схеме Y. Линейные токи НЕ суммируются до нуля. I n = — (I a + I b + I c) ≠ 0
24
25 Экзамен-1
26 год Экзамен-3
27 Система звезда-звезда с нейтральным подключением
28 год Методы проверки чередования фаз напряжения Напряжение на лампе Напряжение на лампе «с»
29 Пример: 5
30 Метод двух ваттметров W 1 читает W 2 читает
31 год Измерение трехфазной мощности Метод трех ваттметров для измерения трехфазной мощности
32 Коэффициент мощности в несимметричной трехфазной системе 283 вар 283 Вт Фаза a -433 вар 250 Вт Фаза c 200 Вт Фаза b
33 Пример: 11
Типы систем распределения питания переменного тока
Как мы все знаем, электроэнергия почти исключительно генерируется, передается и распределяется в форме переменного тока.Распределительная система обычно начинается с подстанции, где мощность доставляется по сети передачи. В некоторых случаях распределительная система может начинаться с самой генерирующей станции, например, когда потребители находятся рядом с генерирующей станцией. Для больших территорий или промышленных зон также можно использовать первичное и вторичное распределение.Типы систем распределения питания переменного тока
В зависимости от используемых фаз и проводов распределительную систему переменного тока можно классифицировать как —- Однофазная 2-проводная система
- Однофазная, 3-проводная система
- Двухфазная, 3-проводная система
- Двухфазная, 4-проводная система
- Трехфазная, трехпроводная система
- Трехфазная, 4-проводная система
Однофазное, 2-проводное распределение
Эта система может использоваться на очень коротких расстояниях.На следующем рисунке показана однофазная двухпроводная система с заземленным — рис. (A) одним из двух проводов и рис. (б) средняя точка фазной обмотки заземлена.Однофазная, 3-проводная система
Эта система в принципе идентична 3-проводной системе распределения постоянного тока. Нейтральный провод отводится от вторичной обмотки трансформатора и заземляется. Эта система также называется распределительной системой , разделенной фазой . Он обычно используется в Северной Америке для бытовых нужд.Двухфазная, 3-проводная система
В этой системе нейтральный провод отводится от места соединения двух фазных обмоток, напряжения которых находятся в квадратуре друг с другом. Напряжение между нулевым проводом и любым из внешних фазных проводов составляет V. В то время как напряжение между внешними фазными проводами составляет √2V. По сравнению с двухфазной 4-проводной системой эта система страдает дисбалансом напряжений из-за несимметричного напряжения в нейтрали.Двухфазная, 4-проводная система
В этой системе 4 провода взяты от двух фазных обмоток, напряжения которых находятся в квадратуре друг с другом.Середины обеих фазных обмоток соединены вместе. Если напряжение между двумя проводами одной фазы равно В, то напряжение между двумя проводами разной фазы будет 0,707 В.Трехфазная, 3-проводная система распределения
Трехфазные системы очень широко используются для распределения питания переменного тока . Три фазы могут быть соединены треугольником или звездой с заземлением нейтрали. Напряжение между двумя фазами или линиями для соединения треугольником равно V, где V — напряжение на фазной обмотке.При соединении звездой напряжение между двумя фазами составляет √3V.Трехфазная, 4-проводная система распределения
В этой системе используются фазные обмотки, соединенные звездой, а четвертый провод или нейтральный провод отводится от звезды. Если напряжение каждой обмотки равно V, то линейное напряжение (линейное напряжение) равно √3V, а линейное напряжение (фазное напряжение) равно V. Эта распределительная система типа широко используется в Индия и многие другие страны. В этих странах стандартное фазное напряжение составляет 230 вольт, а линейное напряжение √3×230 = 400 вольт.Однофазные бытовые нагрузки, однофазные двигатели, работающие от 230 вольт, и т. Д. Подключаются между любой одной фазой и нейтралью. Трехфазные нагрузки, такие как трехфазные асинхронные двигатели, подключаются ко всем трем фазам и нейтрали.Классификация по схеме подключения
Распределительную систему можно классифицировать по схеме подключения или топологии следующим образом —- Радиальная система
- Кольцевая основная система
- Объединенная система
Разница между однофазной и трехфазной электропроводкой
Разница между трехфазной и однофазной электропроводкой заключается, прежде всего, в напряжении, получаемом по каждому типу проводов. Двухфазного питания не существует, что для некоторых является неожиданностью. Однофазное питание обычно называют «расщепленным». У вас есть несколько способов определить, какой у вас провод: трехфазный или однофазный.
Однофазный
Однофазный провод состоит из трех проводов, расположенных внутри изоляции.Два провода под напряжением и один нейтральный провод обеспечивают питание. Каждый горячий провод обеспечивает электричество 120 вольт. Нейтраль отключена от трансформатора. Двухфазная цепь, вероятно, существует, потому что большинству водонагревателей, печей и сушилок для одежды требуется 240 вольт для работы. Эти цепи питаются от обоих проводов под напряжением, но это всего лишь полнофазная цепь от однофазного провода. Все остальные устройства работают от 120 вольт электричества, для чего используется только один горячий провод и нейтраль. Тип схемы с использованием горячих и нейтральных проводов, поэтому ее обычно называют схемой с расщепленной фазой.Однофазный провод имеет два горячих провода, окруженных черной и красной изоляцией, нейтраль всегда белая и есть зеленый заземляющий провод.
Трехфазное питание
Трехфазное питание осуществляется по четырем проводам. Три провода под напряжением, несущие электричество 120 вольт, и один нейтраль. Два провода под напряжением и нейтраль ведут к механизму, требующему 240 вольт питания. Трехфазное питание более эффективно, чем однофазное. Представьте себе человека, который толкает машину на холм; это пример однофазного питания.Трехфазное питание — это как если бы трое равных по силе мужчин толкали одну и ту же машину на один холм. Три провода под напряжением в трехфазной цепи окрашены в черный, синий и красный цвета; белый провод — нейтраль, а зеленый провод — заземление.
Использует
Еще одно различие между трехфазным проводом и однофазным проводом касается того, где используется каждый тип провода. В большинстве, если не во всех жилых домах, проложен однофазный провод. Во всех коммерческих зданиях установлен трехфазный провод от энергокомпании.Трехфазные двигатели обеспечивают большую мощность, чем может обеспечить однофазный двигатель. Поскольку в большинстве коммерческих объектов используются машины и оборудование, работающие от трехфазных двигателей, для работы систем необходимо использовать трехфазный провод. Все в жилом доме работает только от однофазного источника питания, например, розетки, свет, холодильник и даже приборы, использующие электричество 240 вольт.
Определение типа
Определение типа используемого провода выполняется легко.Сначала посмотрите на провода и посмотрите, сколько проводов внутри внешней изоляции. Вы также можете проверить напряжение. Трехфазный провод обычно показывает 120 вольт между горячим и землей, а также 206 вольт между двумя горячими источниками. Однофазный провод обычно показывает 120 вольт между горячим и заземленным, но 240 вольт между двумя горячими проводами.
Открытие Массачусетса | Mass.gov
Вступает в силу 22 марта: Массачусетс перешел к этапу 1 этапа IV плана повторного открытия Содружества в понедельник, 22 марта.Это открыло ряд ранее закрытых секторов бизнеса с жесткими ограничениями по мощности, которые, как ожидается, со временем будут корректироваться, если благоприятные тенденции в данных по общественному здравоохранению сохранятся. Пределы сбора для мест проведения мероприятий и в общественных местах в настоящее время составляют 100 человек в помещении и 150 человек на открытом воздухе. Собрания на открытом воздухе в частных резиденциях и на частных задних дворах не превышают 25 человек, а собрания в закрытых помещениях — до 10 человек. (доп. реквизиты)
Действует 30 апреля. : Порядок маскировки лица будет ослаблен для некоторых уличных условий.
Действует с 10 мая:
- Массачусетс вновь откроет несколько производств на открытом воздухе Этапа 4, Этап 2:
Кроме того, на объектах большой вместимости, таких как закрытые и открытые стадионы, арены и бейсбольные площадки, которые в настоящее время открываются с пропускной способностью 12% в рамках этапа 4, этапа 1, будет разрешено увеличить вместимость до 25%.
Молодежные и взрослые любительские спортивные турниры будут разрешены для видов спорта с умеренным и высоким риском.
Пение также будет разрешено в закрытых помещениях с жесткими требованиями к дистанции на концертных площадках, ресторанах, площадках для мероприятий и других предприятиях.
Продовольственным магазинам и розничным магазинам с аптечным отделом следует предусмотреть выделенные часы работы для пожилых людей, но больше не потребуется предлагать часы работы для пожилых людей.
Дата вступления в силу 29 мая В зависимости от данных общественного здравоохранения и вакцинации:
- Лимиты сбора увеличатся до 200 человек в помещении и 250 человек на открытом воздухе для мест проведения мероприятий, общественных и частных помещений.
Дополнительных производств Этапа 4, Этапа 2 будет разрешено открыть, включая
Уличные фестивали, парады и сельскохозяйственные фестивали, на 50% от их прежней вместимости и после представления планов безопасности в местный совет здравоохранения.
Бары, пивные, пивоварни, винодельни и ликероводочные заводы будут подчиняться правилам ресторана с обслуживанием только с сидячими местами, ограничением в 90 минут и без танцполов.
Руководство по ресторану будет обновлено, чтобы отменить требование о подаче еды с алкоголем и увеличить максимальный размер стола до 10.
Действует с 1 августа: В соответствии с данными здравоохранения и вакцинации, остальные отрасли промышленности будут разрешены к открытию, включая танцевальные клубы, ночные клубы, сауны, джакузи, парные в фитнес-центрах, клубах здоровья и других помещениях. аквапарки и площадки для игры в мяч.В это время будут сняты все отраслевые ограничения, и мощность увеличится до 100% для всех отраслей, при этом компаниям будет рекомендовано продолжать следовать лучшим практикам. Лимит сбора будет отменен. В зависимости от распределения вакцины и данных об общественном здоровье администрация может рассмотреть вопрос о пересмотре даты 1 августа.
Часто запрашиваемые протоколы
Просмотр всех отраслевых протоколов.
Программная реализация расчета перетокадля сетей с четырехфазными линиями электропередачи
[1] ГРАММ.Mazzanti, S. Quaia. Четырехфазные подключения переменного тока: альтернативная возможность расширения передающих сетей. IEEE Transactions по доставке питания, Vol. 25, No. 2, (2010), pp. 1010-1018.
DOI: 10.1109 / tpwrd.2009.2035702
[2] Л.Гуанье, Ю. Ихан. Трехфазный трансформатор для четырехфазных систем передачи энергии. IEEE Transactions по доставке питания, Vol. 17, No. 4 (2002), pp. 1018-1022.
DOI: 10.1109 / tpwrd.2002.803719
[3] Т.Г. Красильникова. Эквивалентная схема трансформатора для преобразования трехфазной системы переменного тока в четырехфазную. Энергия, окружающая среда, энергосбережение. Часть II (2007), с. 14-19.
[4] Б.И. Аюев, В.В. Давыдов, П. Ерохин, В. Неймин. Расчет моделей потоков мощности в электрических системах: монография. под редакцией П.И. Бартоломей. Флинта, Наука, Москва (2008).
[5] В.Г. Неуймин, Е.В. Машалов, А. Александров, А.А. Багрянцев. Программное обеспечение «RastrWin3». Руководство пользователя (2013).
[6] М.Л. душ Сантуш, Дж. А. Джардини, Р. П. Казолари, Р. Л. Васкес-Арнез, Г. Ю. Сайки, Т. Соуза, Г. Л. К. Никола. Передача энергии на большие расстояния: экономическое сравнение между HVDC и полуволновой линией. IEEE Transactions по доставке питания, Vol. 29, № 2, (2014).
DOI: 10.1109 / tpwrd.2013.2274333
[7] В.В. Бушуев, Т. Красильникова, Г. Самородов. Передача электроэнергии на большие расстояния постоянного и переменного тока и их сравнительный анализ. Электро, №2 (2012), с.2-7.
Что такое однофазные и трехфазные электрические системы? SESCOS
Это только этап!
Вы слышали термины однофазный и трехфазный , когда речь идет об электропроводке? Если вам интересно, что это такое и как они влияют на вашу электрическую проводку, больше не удивляйтесь.
Даже если вы никогда не задумывались, всегда полезно понять основные электрические концепции. Вот краткое описание различий между двумя типами электрических систем.
Что это за фазы?
Трехфазное питание и однофазное питание — это разные способы настройки электрических систем. Большинство жилых домов, небольших многоквартирных домов и малых предприятий работают от однофазного источника питания.
Промышленные предприятия, такие как заводы, склады и перерабатывающие предприятия, работают от трехфазного источника питания.Если вы собираетесь подключить дом или офис, вам необходимо настроить его с помощью системы правильного типа.
Что такое однофазная система?
Однофазная установка требует двух проводов. Один должен быть проводником, а другой — нейтральным. По проводнику проходит ток. Нейтральный провод возвращает его.
Однофазная установка:
- Получает питание от одного источника.
- Имеет напряжение 230.
- Требуется два провода для замыкания цепи.
- Он имеет переменный источник питания, который может падать до нуля.
- Он менее эффективен, чем трехфазная система.
- Может питать фонари, мелкую бытовую технику и большую часть электроники.
Трехфазная система
Трехфазная система имеет четыре провода. Три — проводники, а один — нейтраль. Вы можете настроить трехфазную систему как однофазную, но нельзя сделать наоборот.
Трехфазная система:
- Получает питание от трех проводов.
- Имеет напряжение 415.
- Требуется четыре провода для замыкания цепи.
- Идеально подходит для интенсивного коммерческого использования.
- Имеет постоянный источник питания.
- Это более экономично, чем однофазная установка.
Есть ли двухфазная система?
Нет, нет. Вы получите только один или три.
Это сбивает с толку, потому что некоторые более крупные бытовые приборы работают от 240 вольт. Как они работают в однофазной системе?
В случаях, когда вам нужно 240 вольт, в цепь подаются оба горячих провода.Это двойное питание считается «полнофазной цепью» , потому что в небольших приборах, работающих от 120 вольт, используется только один горячий провод. Вот почему однофазные системы иногда называют двухфазными.
Как узнать, какой у вас тип?
Спросите у профессионального электрика — это всегда лучший вариант, и вот два способа, которыми они могут помочь:
Первый — открыть коробку и посмотреть, сколько проводов находится внутри изоляции. Помните, что однофазная система имеет два провода.В трехфазной системе их четыре.
Другой способ — проверить напряжение. Если у вас трехфазная система, вы увидите показания 120 вольт между горячим проводом и заземляющим проводом. Вы увидите 206 вольт между двумя горячими проводами.
Если ваша система однофазная, вы измеряете 120 вольт между горячим проводом и заземляющим проводом. Вы также увидите 240 вольт между двумя горячими проводами.
В SESCOS установлены фазеры
Надеемся, вам понравилось узнавать о фазах и схемах.
В SESCOS мы работаем с электрическими системами всех типов и размеров. Среди наших клиентов местные жители, малый бизнес и крупные коммерческие предприятия. Свяжитесь с нами, если вам необходимо установить потолочный вентилятор, парковочное освещение или резервный генератор для вашего промышленного предприятия. Живете ли вы или работаете в Лисбурге, Рестоне или Винчестере, вы можете рассчитывать на SESCOS для всех ваших электрических нужд.
.