На головну

Обмотки машин змінного струму, основні параметри

В обмотці машини индуктируется е. р. с. Залежно від призначення, потужності і умов роботи машини змінного струму їх обмотки мають різні конструктивні форми. В даний час застосовують такі основні типи обмоток: котушкові, стрижневі й спеціальні. Котушкові обмотки виконують з ізольованого мідного дроту круглого поперечного перерізу; стрижневі - з мідних шин прямокутного поперечного перерізу; спеціальні обмотки застосовують для короткозамкнених обмоток роторів асинхронних двигунів, для пускових і заспокійливих обмоток синхронних машин, для якорів перетворювачів, де обмотка виконана за типом обмоток машин постійного струму, та ін.

Конструктивно обмотки можуть бути виконані в залежності від розташування їх у пазах однослойними двошаровими, залежно від їх виготовлення - ручними і шаблонними, залежно від числа пазів на полюс і фазу Q - З цілим і з дробовим числом.

Частини витків, розташовані в пазах, називають активними сторонами, так як в них индуктируются е. р. е.; частини витків, що з'єднують активні боку і розташовані на торцевих частинах статора або ротора, називають лобовими сполуками.

18. АД с неподвижным ротором. Короткое замыкание АД, потери в стали и меди.В качестве асинхронной машины с неподвижным ротором используют асинхронную трехфазную машину с фазным ротором (контактными кольцами), ротор которой заторможен и может быть вручную или с помощью вспомогательного двигателя повернут относительно статора на 360 электрических градусов. Торможение и поворот ротора осуществляется обычно с помощью самотормозящейся червячной передачи.
При опыте короткого замыкания необходимо затормозить двигатель полностью и при этом режиме отметить по измерительным приборам величины Uk, I'k и P'k. Зная последние, можно найти cos φk = P'k/UkI'k
Чтобы двигатель при этом опыте не перегрелся до опасной величины, обычно напряжение на клеммах понижают, так что Uk < U.
В последнем случае величина тока короткого замыкания при нормальном напряжении, равном U, может быть найдена путем пересчета Ik = I'k - U/Uk . Потери в стали имеются и в сердечнике ротора асинхронного двигателя, но они невелики и могут не приниматься во внимание. Это объясняется тем, что скорость вращения магнитного потока относительно статора n0 во много раз больше скорости вращения магнитного потока относительно ротора n0 - n, если скорость вращения ротора асинхронного двигателя n соответствует устойчивой части естественной механической характеристики.

19.Обмотка якоря изображена в виде упрощенной трехфазной обмотки, как при рассмотрении вращающегося магнитного поля асинхронной машины. Каждая фаза представляет собой виток с полным шагом (A - X, B - Y, C - Z). Полярность поля обмотки возбуждения обозначена буквами N, S а силовые линии этого поля не изображены. Синхронные генераторы обычно работают на смешанную нагрузку (активно-индуктивную или активно-емкостную). Для выяснения влияния реакции якоря на работу синхронного генератора рассмотрим случаи его работы при нагрузках предельного характера: активного, индуктивного, емкостного. Активная нагрузка. Для положения, которое занимает вращающийся ротор, ЭДС фазы А максимальна. Так как угол , то ток фазы А также максимален , а в остальных фазах (рис.3.5). Направления ЭДС и токов нетрудно установить по правилу правой руки и обозначить крестиками и точками. При этих направлениях токов ось магнитного поля реакции якоря направлена по поперечной оси q. Направление поля реакции якоря для угла сохраняется для любого положения вращающегося ротора, т. к. ротор и поле реакции якоря вращаются синхронно. Индуктивная нагрузка. В случае индуктивной нагрузки угол между ЭДС обмотки якоря и током равен 90 эл. град. (рис.3.6).

Это означает, что максимум тока в фазе А наступит по сравнению с предыдущим случаем на четверть периода позднее, когда ротор повернется на по часовой стрелке. При отстающем токе реакция якоря действует по продольной оси и по отношению к полю обмотки возбуждения является размагничивающей (продольная размагничивающая реакция якоря).Емкостная нагрузка. В случае емкостной нагрузки угол сдвига  между ЭДС обмотки якоря и током равен -90 эл. град. (рис.3.7). Это означает, что максимум тока в фазе A наступит по сравнению со случаем рис.3.5 на четверть периода раньше. При опережающем токе реакция якоря действует по продольной оси и по отношению к полю обмотки возбуждения является намагничивающей (продольная намагничивающая реакция якоря). При смешанной нагрузке, когда и ток можно разложить на две составляющие (рис.3.8) , где - продольная и поперечная составляющие тока якоря.

20. Во время х. х. (который возможен только в а. д. с фазным ротором), щетки не прикасаються к контактным кольцам. Вся потребляеая мощьность - потери мощьности в стале и в меди.

21.Режим нагрузки - когда возникает вращающееся магн. поле статора которое накладывается на поле ротора и образуется результирующее магн. поле. Возникает явление реакции якоря, которая зависит от характера и значения нагрузки, она усиливает или ослабляет результирующее поле и влияет на напряжение на выходе генератора.

22. Если к статорной обмотке ненагруженного двигателя подвести номинальное напряжение, то его ротор будет вращаться вхолостую. Ротор вращается в сторону вращения магнитного поля статора с частотой n2 <n1. Поэтому частота вращения магнитного поля статора относительно ротора равна ns=n2 -n1

23.Принцип действия основан на явлении взаимоиндукции. Переменный ток первичной обмотки с помощью магнитного поля наводит ЭДС во вторичной обмотке.

Если :

U1 >U2 - трансформатор понижаюший

U1 =U2 - трансформатор разделительный

U1 <U2 -трансформатор повышающий

Кт =(Е1/Е2)=(4.44*f* w2* фm)/(4.44*f*w2*фm)=W1/W2=U1 /U2 =I2/I1

Трансформаторы служат для преобразования напряжения одной частоты в другое напряжение той же частоты

24. Вращающийся магнитный поток статора, обгоняя ротор, индуктирует в нем ЭДС и токи с частотой f2s,

f2S = p ns / 60 = p (n1 - n2) / 60. 1

Учитывая, что p n1 / 60 = f1 и (n1 - n2) / n1 = s, представим (2.13) в ином виде

f2S = p n1 (n1 - n2) / 60 n1 = f1 s . 2

В связи с изменением частоты тока в роторе изменяются и все зависящие от частоты величины: ЭДС, индуктивное сопротивление, ток.

ЭДС фазы вращающегося ротора 3

где E2 - ЭДС фазы неподвижного ротора, когда s = 1 и f2S = f1.

Индуктивное сопротивление фазы вращающегося ротора 4

где - индуктивное сопротивление фазы неподвижного ротора.

С учетом 3 и 4 ток вращающегося ротора

25.Эта характеристика представляет собой зависимость ЭДС генератора Е0 на холостом ходу (т. е. без нагрузки) от тока возбуждения IВ. Она связана с кривой намагничивания стали и напоминает ее по форме

26.

27. Основні галузі застосування трансформаторів. Робота трансформатора у режимі навантаження. Зовнішня характеристика трансформатора.В зависимости от назначения трансформаторы разделяют на силове трансформаторы общего назначения и трансформаторы специального назначениия. Силове трансформаторы общего назначения применяются в линях передачи и распределения электроэнергии, а так же в различных электроустройствах для плучения требуемого напряжения. Трансфрматоры специального назначения характеризуються разнообразием робочих свойств и конструктивного использования, к ним относяться печные и сварочные трансфотматоры, испытательные и измерительные трансформаторы.

28. Показники пуску асинхронного двигуна. Способи пуску асинхронних двигунів.До показників пуску ад належать кратність пускового струму і кратність пускового моменту . Існують такі способи пуску ад з коротко замкнутим ротором: пуск з вмиканням в мережу, пуск при зниженій напрузі (пуск перемиканням обмотки статора з зірки на трикутник, реакторний пуск, пуск двигуна через понижувальний автотрансформатор).

29.Основными характеристиками синхронного генератора являются характеристика холостого хода, а также внешняя и регулировочная характеристики.
, Характеристика холостого хода
Эта характеристика представляет собой зависимость ЭДС генератора Е0 на холостом ходу (т. е. без нагрузки) от тока возбуждения IВ. Она связана с кривой намагничивания стали На холостом ходу синхронного генератора его ЭДС создается только главным магнитным потоком, поэтому ЭДС Е0 пропорциональна главному магнитному потоку Ф0, который в свою очередь пропорционален магнитной индукции В0в статоре. Поэтому зависимость Е0 = f(IВ, ) подобна зависимости
Во = f(Iв) т. е. первоначальной кривой намагничивания стали. При достижении области магнитного насыщения магнитной системы генератора скорость роста ЭДС уменьшается, а спрямление кривой при малых значениях индукции происходит за счет воздушного зазора в магнитной цепи машины,
обладающего большим магнитным сопротивлением. Опытным путем эту характеристику получают, изменяя ток возбуждения при номинальной скорости вращения ротора. Номинальный режим возбуждения генератора
выбирают в области изгиба кривой (точка А). Использование области магнитного насыщения для увеличения ЭДС генератора приводит к неоправданному увеличению тока и размеров обмотки возбуждения.

Внешняя характеристика
Внешняя характеристика синхронного генератора характеризует его электрические свойства и представляет собой зависимость напряжения на зажимах генератора (7 от его тока нагрузки I при постоянных значениях коэффициента мощности соs скорости вращения ротора п и тока возбуждения Iв (рис. 9.4). Чтобы экспериментально получить внешнюю характеристику, нужно сначала нагрузить генератор до номинального токи /" при номинальном напряжении Uн на зажимах генератор", которое устанавливается путем регулировки тока возбуждения. Затем, поддерживая ток возбуждения и частоту вращения постоянными, постепенно уменьшают ток
нагрузки до нуля. Внешние характеристики могут иметь спад (кривая 2) или подъем (кривая 3) в зависимости от характера нагрузки и действия реакции якоря. Номинальный режим нагрузки выбирают таким, чтобы при сову = 0,8 изменения напряжения ли не превышали 35-45 % от номинального. Регулировочная характеристика синхронного генератора представляет собой зависимость тока возбуждения генератора Iв от тока нагрузки I при
U = =const , n=nН =const и cos и const
Эта характеристика показывает, как выбрать ток возбуждения, при котором напряжение на зажимах генератора оставалось бы постоянным при изменениях нагрузки.

Чтобы экспериментально получить регулировочную характеристику, нужно сначала включить генератор и сообщить его ротору номинальную скорость вращения Пц при холостом ходе, а потом путем изменения тока возбуждения добиться получения номинального напряжения и" .
Далее постепенно увеличивают ток нагрузки и снимают характеристику, добиваясь в каждой точке постоянства напряжения на зажимах машины (V = [7" = сопз1 ) путем регулирования тока возбуждения.
На рис. 9.5 изображены регулировочные характеристики для различных значений. Мы видим, что при активно-индуктивной нагрузке, когда (р >. О ( кривая 2), ток возбуждения необходимо увеличивать, а при активно-емкостной нагрузке, когда ^? < О (кривая 3) - уменьшать. Кривая 1 соответствует оптимальному режиму. Все эти явления обусловлены. Регулировочный характеристики имеют важное практическое значение, так как они определяют пределы изменения тока возбуждения для поддержания номинального напряжения при изменении загрузки

30.При подключении к сети в первичной обмотке возникает переменный ток i1, который создаёт переменный магнитный поток Ф, замыкающийся по магнитопроводу. Поток Ф индуцирует в обеих обмотках переменные ЭДС - е1 и е2 пропорциональные, согласно закону Максвелла, числам витков w1и w2 соответствующей обмотки и скорости изменения потока dФ/dt. Таким образом, мгновенные значения ЭДС, индуцированные в каждой обмотке.

; .

Следовательно, отношение мгновенных и действующих ЭДС в обмотках определяется выражением

(1.1) E1 / E2 = e1 / e2 = w1 / w2 .

Если пренебречь падениями напряжения в обмотках трансформатора, которые обычно не превышают 3-5 % от номинальных значений U1 и U2, и считать E1≈U1 и E2≈U2, то получим U1 / U2 ≈ w1 / w2 . Следовательно, подбирая соответствующим образом числа витков обмоток, при заданном напряжении U1 можно получить желаемое напряжение U2. Если необходимо повысить вторичное напряжение, то число витков w2 берут больше числа w1; такой трансформатор называют повышающим. Если требуется уменьшить напряжение U2, то число витков w2 берут меньшим w1; такой трансформатор называют понижающим. Отношение ЭДС Eвн обмотки высшего напряжения к ЭДС Енн обмотки низшего напряжения (или отношение их чисел витков) называют коэффициентом трансформации. Коэффициент n всегда больше единицы.

31.электрический трансформатор, на первичную обмотку которого воздействует измеряемый ток или напряжение, а вторичная, понижающая, включена на измерительные приборы и реле защиты. И. т. применяют главным образом в распределительных устройствах (См. Распределительное устройство) и в цепях переменного тока высокого напряжения для безопасных измерений силы тока, напряжения, мощности, энергии. На случай повреждения изоляции со стороны высокого напряжения один из зажимов вторичной обмотки заземляют. С помощью И. т. можно измерять различные значения электрических величин электроизмерительными приборами (Вольтметром, Амперметром, Ваттметром), имеющими пределы до 100 в и 5 а. Различают И. т. напряжения (для включения вольтметров, частотомеров, параллельных цепей ваттметров, счётчиков, фазометров и реле напряжения) и И. т. тока (для включения амперметров, последовательных цепей ваттметров, счётчиков, фазометров и реле тока). Схемы включения И. т. в электрическую цепь показаны на рис. 1 и 2. К зажимам первичной обмотки И. т. напряжения (рис. 1) подводится измеряемое напряжение U1; обмотка W1 включается параллельно нагрузке. Вторичное напряжение U2 с обмотки W2 подаётся на вольтметр или цепи напряжения измерительных приборов и реле защиты. Точность измерения характеризуется погрешностью в %, которая определяет точность передачи амплитуды измеряемого напряжения, и угловой погрешностью в градусах, равной углу между вектором первичного и повёрнутым на 180° вектором вторичного напряжения и определяющей точность передачи фазы. Большинство высоковольтных И. т. напряжения изготовляют секционированными с масляным наполнителем. Первичная обмотка И. т. тока W1 (рис. 2) включается последовательно в контролируемую электрическую цепь переменного тока I1, а вторичная обмотка W2 - в последовательную цепь амперметра или других измерительных приборов. Точность И. т. тока характеризуется выраженным в % отношением разности значений приведённого вторичного тока и действительного первичного тока к действительному значению первичного тока. Для измерения мощности в цепи высокого напряжения с помощью ваттметра необходимы как И. т. тока, так и И. т. напряжения (рис. 3). Для измерений в цепях постоянного тока большой силы или высокого напряжения применяют И. т. постоянного тока особой конструкции (рис. 4). Действие такого И. т. основано на насыщении сердечников из ферромагнетика при небольших напряжённостях магнитного поля, в результате чего среднее значение переменного тока во вспомогательной обмотке становится зависимым от измеряемого постоянного тока

32.Способ переключения со звезды на треугольник используется в двигателях, которые рассчитаны на работу при соединении обмоток треугольником. Этот способ осуществляется в три этапа. В начале, двигатель запускают при соединении обмоток звездой, на этом этапе двигатель разгоняется. Затем переключают на рабочую схему соединения треугольник, причем при при переключении нужно учитывать пару нюансов. Во-первых, нужно правильно рассчитать время переключения, потому что если слишком рано замкнуть контакты, то не успеет погаснуть электрическая дуга, а также может возникнуть короткое замыкание. Если переключение будет слишком долгим, то это может привести к потери скорости двигателя, а в следствии к увеличению броска тока. В общем, нужно четко скорректировать время переключения. На третьем этапе, когда обмотка статора уже соединена треугольником, двигатель переходит в установившийся режим работы. Смысл этого способа в том что, при соединении обмоток статора звездой, фазное напряжение в них понижается в 1,73 раз. В такое же количество раз уменьшается и фазный ток, который протекает в обмотках статора. При соединении обмоток статора треугольником фазное напряжение равно линейному, а фазный ток в 1,73 раза меньше линейного. Получается, что соединяя обмотки звездой, мы уменьшаем линейный ток в 3 раза. Чтобы не запутаться в цифрах, давайте рассмотрим пример. Допустим, рабочей схемой обмотки асинхронного двигателя является треугольник, а линейное напряжение питающей сети 380 В. Сопротивление обмотки статора Z=20 Ом. Подключив обмотки в момент пуска звездой, уменьшим напряжение и ток в фазах

33.Процес самозбудження такого генератора відбувається аналогічно процесам у генераторі із механічним випрямлячем. Якщо рубильник В1 розімкнутий, ротор, приведений в обертовий рух з номінальною швидкістю, своїм залишковим магнітним потоком зал збуджує у трифазній обмотці статора (0СТ) змінну е. р. с., під дією якої через випрямляч В по обмотці збудження генератора (03сг) проходить струм збудження, прямо пропорційний потоку. Випрямлений струм, що проходить по обмотці збудження, підсилює потік, внаслідок чого зростають е. р. с, напруга, струм збудження і т. ін., до величини, установленої регулювальним реостатом?
р. Процес самозбудження генератора з напівпровідниковим випрямлячем відрізняється від характеристики холостого ходу генератора через наявність нелінійного внутрішнього опору вентилів випрямляча. Цим пояснюється те, що самозбудження можливе лише на холостому ходу генератора.
Для забезпечення стабільної роботи синхронного генератора із самозбудженням використовують складніші схеми. Синхронного генератора з трьохобмотковим стабілізуючим трансформатором, первинна обмотка якого приєднана до затискачів генератора.

34.Зависимость между скоростью вращения n ротора АД и вращающим моментом Мвр снятая при постоянных значениях напряжения сети U1 и частоты f1, т. д n=F(Mвр)

35.Бесщёточные генераторы позволяют повысить скорость вращения и сосредоточить больше мощности в одном агрегате. У них нету скользящих контактов и коллектора не нуждающейся в постоянном наблюдении. Обмотка возбуждения ротора получает питание через выпрямительное устройство от ротора возбудителя переменного тока.

36.Зависимость скорости вращения n, вращающего момента Мвр, коэффициент полезного действия и коэффициент мощьности cosф от полезной мощности Р2 при постоянном напряжении сети U1 b ее частоте f1.

37. Коэффициент полезного действия синхронного двигателяВ синхронном двигателе имеют место те же потери, что и в синхронном генераторе: в меди статора и ротора pм, в стали статора pc; механические pмex. К. п. д. современных синхронных двигателей составляет 0,9 - 0,97, причем большие значения относятся к двигателям больших мощностей. Зависимость к. п. д. двигателя от величины нагрузки и от cos ϕ примерно такая же, как и для генератора.

38. АД с фазным ротором запускается с включенными пусковыми резисторами в обмотке ротора. регулирование ступенчатое, метод неэкономичен, кПД меньше. пО мере разгона ротора сопротивление пускового реостата уменьшают, так чтобы пусковой момент оставался практически постоянным. пусковой реостат расчитан на кратковременный режим работы.

39. Для безударного вкл. сГ необходимо выполнить условия:

1) Uc= Eг (напряжение сети = ЕДС ген.)

2) fc=fr (частота тока сети = частоте тока ген.)

3) Порядок чередования фаз должен быть одинаковым.

Ac>Вс>Сс

Аг>Вг>Сг

4)(векторные) Uc = -Eг (должны находится в противофазе)

40. Трансформатором называется статический электро-магнитный аппарат предназначеный для преобразования переменного тока одного напряжения , в переменный ток другого напряжения при той же частоте. Классификация :

Силовые - для питания силовой и осветительной нагрузки ;

Специальные - сварочные и т. д. ;

Измерительные - для подключения измерительных приборов и расширения их приделов измерения ;

Трансформаторы бывают: однофазные , двух фазные и многофазные .

По количеству обмоток: одно-обмоточные , двух-обмоточные и многообмоточные .

Устройство трансформатора :



Будова та принцип дії асинхронного двигуна | Оптимизация расчетов.

Способ точной синхронизации | Будова судової синхронної машини. | Ковзання |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати