авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 |
-- [ Страница 1 ] --

Министерство образования и науки Российской Федерации

Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного

бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального

образования

«Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет

имени С. М. Кирова»

Кафедра «Электрификация и механизация сельского хозяйства»

Электрические машины

Учебно-методический комплекс по дисциплине для специальности 110302 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства»

всех форм обучения Самостоятельное учебное электронное издание СЫКТЫВКАР 2012 УДК 621.313 ББК 31.261 Э45 Рекомендован к изданию в электронном виде кафедрой «Электрификация и механизация сельского хозяйства»

Сыктывкарского лесного института Утвержден к изданию в электронном виде советом сельскохозяйственного факультета Сыктывкарского лесного института Составители:

кандидат технических наук П. В. Соловьев ст. преподаватель А. С. Уляшев Отв. редактор:

кандидат геолого-минералогических наук Л. Л. Ширяева Электрические машины [Электронный ресурс] : учеб.-метод. комплекс по Э45 дисциплине для студ. спец. 110302 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» всех форм обучения : самост. учеб. электрон. изд. / Сыкт. лесн. ин-т ;

сост.: А. С. Уляшев, П. В. Соловьев. – Электрон. дан. – Сыктывкар : СЛИ, 2012. – Режим доступа: http://lib.sfi.komi.com. – Загл. с экрана.

В издании помещены материалы для освоения дисциплины «Электрические машины». Приведены рабочая программа курса, сборник описаний лабораторных работ, рекомендации к выполнению курсовой работы, методические указания по различным видам работ.

УДК 621. ББК 31. Самостоятельное учебное электронное издание Составители: Соловьев Павел Валерьевич Уляшев Александр Сергеевич Электрические машины Электронный формат – pdf. Объем 3,9 уч.-изд. л.

Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова» (СЛИ), 167982, г. Сыктывкар, ул. Ленина, 39, institut@sfi.komi.com, www.sli.komi.com Редакционно-издательский отдел СЛИ © СЛИ, Соловьев П.

В., Уляшев А. С, составление, ОГЛАВЛЕНИЕ Рабочая программа дисциплины 1 Методические рекомендации по самостоятельному изучению 2 теоретического материала Методические рекомендации по самостоятельной подготовке к практическим занятиям Методические рекомендации по самостоятельной подготовке к лабораторным работам Методические указания по текущему контролю 5 Методические рекомендации к выполнению курсового проекта 6 Учебно-методическое обеспечение дисциплины 7 Приложение 1 1. Рабочая программа дисциплины Очная Заочная Сокр. форма форма форма Курс 3,4 4 Семестр 6,7 - Всего часов 202 202 В том числе аудиторных 96 26 из них Лекции 32 10 Практические 32 8 Лабораторные 32 8 Самостоятельная работа 106 176 Курсовой проект 4 курс 5 курс Контрольная работа - Зачёт 6 семестр - Экзамен 7 семестр 4 курс 5 курс 1.1. Цель преподавания дисциплины Цель дисциплины - приобретение студентами теоретических знаний о различных типах электрических машин общего применения, трансформаторах, а также специальных машинах и микромашинах.

1.2. Задачи изучения дисциплины В результате изучения дисциплины студент должен иметь представление о роли электрических машин в системах электрификации сельского хозяйства, в технологических процессах и в быту сельского населения.

Студент должен знать: принцип действия, устройство, основные типы и модификации электрических машин, их характеристики, режимы работы и области применения.

На основании теоретических знаний студент должен уметь:

- подключать и испытывать, рассчитывать и измерять параметры, строить необходимые характеристики электрических машин;

- выбирать пусковую и регулировочную аппаратуру.

1.3. Перечень дисциплин и тем, усвоение которых студентами необходимо для изучения дисциплины Перед изучением курса «Электрические машины» студентом должны быть изучены следующие дисциплины и темы:

- высшая математика (обыкновенные дифференциальные уравнения, операционное исчисление, векторные и комплексные функции действительного переменного);

- физика (физические основы механики, термодинамика, электричество, электромагнетизм);

- инженерная графика (основы технического черчения);

- теоретическая механика (статика и динамика твердого тела);

- основы электротехники (линейные и нелинейные цепи постоянного тока, однофазные и трехфазные цепи синусоидального тока, переходные процессы в электрических цепях);

- электрические измерения (электрические измерения неэлектрических величин).

1.4. Нормы государственного стандарта 2000 г.

Нормы государственного стандарта 2000 г.

Трудоемкость по госстандарту – 202 часа, аудиторных занятий – 96 часов, самостоятельная работа – 106 часов.

Общие вопросы теории электромеханического преобразования энергии;

трансформаторы;

асинхронные и синхронные машины;

машины постоянного тока;

специальные электрические машины;

конструктивные исполнения, параметры и режимы работы электрических машин, основные характеристики электрических двигателей, генераторов и преобразователей;

эксплуатационные требования к ним;

тенденции развития электрических машин.

1.5. Наименование тем, их содержание Введение Классификация электрических машин. Применение электрических машин в сельском хозяйстве. Краткие сведения по истории развития электромашиностроения и роли отечественных ученых в этом процессе. Современное состояние электромашиностроения в России. Отечественные и международные стандарты на электрические машины. Номинальные данные электрических машин и трансформаторов.

Основные физические законы, на которых основаны принципы действия электрических машин.(2 часа) 1. Машины постоянного тока Основные элементы устройства и принцип действия машин постоянного тока.

Магнитная цепь машин постоянного тока. Понятие о расчете магнитной цепи, характеристика намагничивания, распределение индукции магнитного поля под полюсом при холостом ходе. Понятие об обмотках машин постоянного тока.

Электродвижущая сила (ЭДС) обмотки. Реакция якоря в машинах постоянного тока при щетках, расположенных на геометрической нейтрали. Форма кривой индукции магнитного поля под полюсом. Понятие о размагничивающем действии поперечной реакции якоря. Реакция якоря при щетках, смещенных с геометрической нейтрали.

Влияние реакции якоря на работу машины. Понятие о коммутации в машинах постоянного тока. Прямолинейная, замедленная и ускоренная коммутация. Способы улучшения коммутации. Дополнительные полюса, компенсационная обмотка. Способы возбуждения машин постоянного тока. Процесс самовозбуждения генератора постоянного тока параллельного возбуждения. Электромагнитный момент, развиваемый якорем машины постоянного тока.

Характеристики генераторов постоянного тока с различными схемами возбуждения: холостого хода, внешняя, регулировочная. Двигатели постоянного тока.

Уравнение ЭДС, уравнение моментов. Пуск в ход двигателей параллельного и последовательного возбуждения. Основные характеристики двигателей параллельного, последовательного и смешанного возбуждения: рабочие, электромеханические, механические.

Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока. Естественная и искусственные механические характеристики. Области применения двигателей параллельного, последовательного и смешанного возбуждения. (3 часа) 2. Трансформаторы Устройство и принцип действия трансформаторов. Трансформаторы стержневые и броневые, трехфазные стержневые и групповые. Электротехническая сталь для магнитопроводов. Потери в стали и способы их снижения. Холоднокатанная сталь.

Сборка магнитопровода. Обмотки трансформаторов. Понятие о конструкции обмоток трансформаторов. Системы охлаждения трансформаторов. Изоляционные материалы.

Маркировка и ряд типоразмеров трансформаторов. Однофазный трансформатор.

Холостой ход трансформатора. ЭДС обмоток трансформатора. Коэффициент трансформации. Намагничивающий ток и ток холостого хода. Приведенный трансформатор. Векторные уравнения трансформатора. Уравнения магнитодвижущих сил и токов трансформатора. Т-образная схема замещения. Параметры приведенного трансформатора. Упрощенная схема замещения. Векторные диаграммы для Т-образной и упрощенной схемы замещения. Энергетический баланс трансформатора.

Опытное определение параметров схемы замещения на основании опытов холостого хода и короткого замыкания. Напряжение короткого замыкания, потери короткого замыкания. Эксплуатационные показатели трансформаторов. Изменение вторичного напряжения трансформатора в зависимости от степени его загрузки и характера нагрузки, внешняя характеристика трансформатора. КПД трансформатора, эксплуатационный КПД. Схемы и группы соединения трансформатора. Соединение обмоток трехфазного трансформатора в звезду, треугольник, зигзаг. Особенности трансформатора со схемой соединения звезда-зигзаг с нулевым проводом. Группы соединения, рекомендуемые ГОСТом. Параллельная работа трансформаторов: условия включения, распределение нагрузки. Работа трехфазных трансформаторов при несимметричной нагрузке. Распределение нагрузки в первичной обмотке, искажение симметрии напряжений. Понятие о сопротивлении нулевой последовательности.

Явления при намагничивании трансформаторов. Форма намагничивающего тока, магнитного потока и ЭДС при различных схемах соединения обмоток. Временные высшие гармоники магнитного потока и намагничивающего тока. Переходные процессы при включении ненагруженного трансформатора в сеть и при внезапных коротких замыканиях. Нагрев трансформатора. Трехобмоточные трансформаторы.

Автотрансформаторы. Трансформаторы выпрямительных установок. Сварочные трансформаторы. (5 часов) 3. Общие вопросы теории машин переменного тока Образование вращающегося магнитного поля. Частота вращения основной волны поля и высших гармонических составляющих. Принцип работы и устройства машин переменного тока. Принципы выполнения обмоток. ЭДС обмоток машин переменного тока. Методы улучшения формы ЭДС. Понятие о магнитодвижущей силе (МДС) обмоток. Схемы обмоток машин переменного тока. (4 часа) 4. Асинхронные машины Конструкция асинхронного двигателя. Принцип работы. Серии асинхронных двигателей, номинальные данные, закрытое и защищенное исполнение. Асинхронная машина при неподвижном роторе: с разомкнутым ротором, в режиме фазорегулятора, в режиме индукционного регулятора. Асинхронная машина при вращающемся роторе:

рабочий процесс асинхронного двигателя. Пространственная диаграмма МДС.

Уравнение МДС и токов. Приведение вращающейся асинхронной машины к неподвижному состоянию. Т-образная и Г-образная схемы замещения. Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя. Общее выражение момента асинхронной машины.

Механическая характеристика асинхронной машины. Расчетная формула момента асинхронной машины, формула Клосса. Рабочие характеристики асинхронного двигателя. Моменты высших гармонических составляющих магнитного поля. Круговая диаграмма асинхронной машины: обоснование и методы ее построения. Анализ свойств асинхронной машины с помощью круговой диаграммы.

Пуск трехфазных асинхронных двигателей, способы пуска. Асинхронные двигатели с улучшенными пусковыми свойствами. Способы регулирования частоты вращения асинхронных двигателей изменением числа пар полюсов, частоты и скольжения. Работа асинхронных двигателей при условиях, отличных от номинальных:

при напряжении и частоте отличных от номинальных, при несимметрии напряжения, при несимметрии обмотки ротора. Однофазные асинхронные двигатели. Трехфазный двигатель в одно фазном режиме. Асинхронная машина в режиме генератора.

Асинхронный преобразователь частоты. Асинхронные машины в режиме противовключения и динамического торможения. Понятие о переходных процессах в асинхронных двигателях. (8 часов) 5. Синхронные машины Назначение, типы и устройство синхронных машин. Явнополюсные и неявнополюсные синхронные машины. Принцип действия синхронного генератора.

Реакция якоря синхронного генератора при активной, индуктивной и емкостной нагрузках. Общий случай нагрузки. Реакция якоря явнополюсной синхронной машины.

Теория двух реакций. Реакция якоря однофазного синхронного генератора.

Векторные диаграммы синхронного генератора. Магнитные потоки и ЭДС синхронного генератора. Уравнения равновесия ЭДС. Векторные диаграммы неявнополюсного и явнополюсного синхронного генераторов.

Параметры синхронного генератора. Характеристики синхронного генератора:

холостого хода, короткого замыкания, нагрузочная, внешние и регулировочные.

Отношение короткого замыкания. Параллельная работа синхронных генераторов с сетью большой мощности. Способы синхронизации.

Электромагнитная мощность, угловая характеристика, регулирование активной и реактив ной мощности. U-образные характеристики синхронного генератора.

Несимметричные установившиеся режимы работы синхронного генератора. Понятие о сопротивлениях прямой, обратной и нулевой последовательностей. Несимметричные установившиеся короткие замыкания синхронного генератора.

Понятие о переходном процессе при внезапном коротком замыкании, физические явления. Аналитическое и графическое выражение токов синхронной машины при внезапном коротком замыкании. Сверхпереходные и переходные сопротивления синхронной машины. Последствия внезапного короткого замыкания. Понятие о статической и динамической устойчивости работы синхронных машин.

Трехфазный синхронный двигатель. Принцип действия, преимущества и недостатки по сравнению с асинхронным двигателем. Электромагнитная мощность и момент двигателя. Уравнения равновесия ЭДС. Работа синхронного двигателя при изменении тока возбуждения и тормозного момента. U-образные характеристики.

Асинхронный пуск синхронного двигателя. Синхронный компенсатор. (6 часов) 6. Специальные машины (микромашины) Общая характеристика электрических машин, устройств автоматики.

Классификация электрических микромашин. Микромашины постоянного тока.

Основные конструктивные элементы. Способы возбуждения. Машины с постоянными магнитами. Исполнительные двигатели постоянного тока с якорным и полюсным управлением. Двигатели с полым ротором. Интегрирующие двигатели. Тахогенератор постоянного тока. Универсальный коллекторный двигатель. Сварочный генератор постоянного тока.

Импульсные трансформаторы. Измерительные трансформаторы. Поворотные и вращающиеся трансформаторы. Погружные асинхронные двигатели;

двигатели с дуговым статором, линейные двигатели. Эллиптическое вращающееся магнитное поле.

Управляемые однофазные асинхронные двигатели. Асинхронный тахогенератор.

Индукционные датчики электромашинного типа, датчики с печатными обмотками.

Сельсины в индикаторном и трансформаторном режиме.

Встроенные электродвигатели с двойной изоляцией. Электрические машины с полупроводниковыми регуляторами и коммутаторами. Синхронные двигатели малой мощности. Реактивные синхронные двигатели. Тихоходный синхронный двигатель.

Синхронный гистерезисный двигатель. Шаговые двигатели: назначение, конструкция, способы управления. Синхронные машины с когтеобразными полюсами. Синхронный тахогенератор. (4 часа) Всего – 32 часа.

1.6. Наименование практических занятий 1. Расчет трансформаторов по каталожным данным. Построение внешней характеристики трансформатора. Расчет КПД. Расчет распределения нагрузки при параллельной работе трансформаторов. (6 часов) 2. Расчет трансформатора малой мощности. (4 часа) 3. Расчет токов и напряжений при несимметричной нагрузке трансформатора. ( часов) 4. Расчет и построение схем обмоток машин переменного тока. (3 часов) 5. Расчет механической характеристики, пусковых режимов и энергетической диаграммы асинхронного двигателя. (6 часов) 6. Построение круговой диаграммы. Определение по круговой диаграмме рабочих характеристик асинхронной машины. (4 часов) 7. Расчет переходных процессов в трансформаторах и электрических машинах. ( часа) 8. Построение векторных диаграмм неявнополюсного и явнополюсного синхронных генераторов. (3 часа) Всего – 32 часа.

1.7. Перечень лабораторных работ В ходе выполнения лабораторных работ студенты изучают устройство, проводят испытания, снимают характеристики, исследуют режимы работы электрических машин, трансформаторов и других.

1. Трехфазный двухобмоточный трансформатор. (3 часа) 2. Параллельная работа трехфазных трансформаторов. (3 часа) 3. Определение параметров трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором.

(3 часа) 4. Исследование двигателя постоянного тока параллельного возбуждения. (4 часа) 5. Исследование двигателя постоянного тока последовательного возбуждения. (4 часа) 6. Исследование трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

(3 часа) 7. Исследование синхронного генератора. (4 часа) 8. Испытания синхронного двигателя. (4 часа) 9. Исполнительный двигатель постоянного тока. (4 часа) Всего – 32 часа.

1.8. Содержание курсового проекта Курсовой проект включает в себя расчет параметров электрической машины переменного или постоянного тока. Работа оформляется в виде расчетно-пояснительной записки.

1.9. Самостоятельная работа и контроль успеваемости Очная форма обучения Число Вид контроля Вид самостоятельных работ часов успеваемости 1. Проработка лекционного материала по конспекту и Экзамен учебной литературе 2. Подготовка к лабораторным работам ОЛР 3. Подготовка к практическим занятиям КО 4. Подготовка к промежуточной аттестации ДЗ 5. Выполнение индивидуального курсового проекта КП 7. Изучение тем, не рассмотренных на лекциях 8. Подготовка к зачету Зачет 6. Подготовка к экзамену Экзамен Всего Текущая успеваемость студентов контролируется опросом лабораторных работ (ОЛР), контрольным опросом на практике (КО), проверкой выполнения индивидуальных курсовых проектов (КП) и домашних заданий на практических занятиях (ДЗ).

Успеваемость студентов определяется на коллоквиуме и на экзамене.

Заочная форма обучения Число Вид контроля Вид самостоятельных работ часов успеваемости 1. Проработка материала по учебной и методической Экзамен литературе 2. Самостоятельное изучение тем, не рассмотренных на Экзамен лекциях 2. Подготовка к лабораторным работам ОЛР 3. Подготовка к практическим занятиям КО 4. Выполнение индивидуального курсового проекта Курс. пр.

5. Подготовка к экзамену Экзамен Всего Сокращенная форма обучения Число Вид контроля Вид самостоятельных работ часов успеваемости 1. Проработка материала по учебной и методической Экзамен литературе 2. Самостоятельное изучение тем, не рассмотренных на Экзамен лекциях 2. Подготовка к лабораторным работам ОЛР 3. Подготовка к практическим занятиям КО 4. Выполнение индивидуального курсового проекта Курс. пр.

5. Подготовка к экзамену Экзамен Всего 1.10. Распределение часов по темам и видам занятий Очная форма обучения № Объем работы студента, час. Форма раз- контроля Всего Лекци Лаб. Практ Самос дела т. успеваемос й раб. ич.

Раздел программы ти работ а Экзамен 4 2 – – Введение ОЛР, КП, Машины постоянного тока 1. 29 4 8 6 Экзамен ОЛР, КО, Трансформаторы 2. 27 5 4 9 КП, экз.

Общие вопросы теории машин КП, КО, 3. 18 4 – 7 переменного тока экзамен ОЛР, КП, Асинхронные машины 4. 38 7 12 6 экзамен Синхронные машины ОЛР, КО 5. 27 6 8 4 Специальные машины КО, КП, 6. 10 4 – – экзамен (микромашины) Выполнение курсового проекта КП 7. 14 – – – Выполнение РГР РГР 8. 10 – – – Подготовка к зачету Зачет 9. 5 – – – Подготовка к экзамену Экзамен 10. 10 – – – ВСЕГО 202 32 32 32 Заочная форма обучения № Объем работы студента, час. Форма раз- Всего Лекци Лаб. Практ Самост контроля дела успеваемо й раб ич..

Раздел программы сти работа 3 1 – – Введение Машины постоянного тока КП, экз.

1. 8,5 2 1,5 - ОЛР, КП, Трансформаторы 2. 10,5 2 1,5 2 экз.

Общие вопросы теории машин КП, 3. 7,5 1 1,5 - переменного тока экзамен ОЛР, КП, Асинхронные машины 4. 13,5 2 1,5 2 экзамен Синхронные машины ОЛР, КО 5. 13 1 2 2 Специальные машины Экзамен 6. 9 1 - 2 (микромашины) Выполнение курсового проекта КП 7. 45 – – – Изучение тем, не рассмотренных на – – – 8. 54 лекциях Подготовка к экзамену Экзамен 9. 30 – – – Подготовка к лабораторным работам 10. 4 - - - Подготовка к практическим занятиям 11. 4 - - - ВСЕГО 202 10 8 8 Сокращенная форма обучения № Объем работы студента, час. Форма раз- Всего Лекци Лаб. Практ Самос контроля дела т. успеваемос й раб ич.

Раздел программы ти работ а 2,5 0,5 – – Введение Машины постоянного тока КП, экз.

1. 13,5 2 1,5 - ОЛР, КП, Трансформаторы 2. 167 1,5 1.5 2 экз.

Общие вопросы теории машин КП, 3. 15,5 - 1.5 - переменного тока экзамен ОЛР, КП, Асинхронные машины 4. 20,5 1 1,5 2 экзамен Синхронные машины ОЛР, КО 5. 25 - 2 1 Специальные машины Экзамен 6. 16 1 - 1 (микромашины) Выполнение курсового проекта КП 7. 45 – – – Подготовка к экзамену экзамен 8. 40 – – – Подготовка к лабораторным работам 9. 4 - - - Подготовка к практическим занятиям 10. 3 - - - ВСЕГО 202 6 8 6 2.Методические рекомендации по самостоятельному изучению теоретического материала Самостоятельная работа студентов по изучению отдельных тем дисциплины включает поиск учебных пособий по данному материалу, проработку и анализ теоретического материала, контроль знаний по данной теме с помощью нижеперечисленных вопросов и заданий.

Наименование темы Контрольные вопросы Введение, классификация электрических 1. Классифицируйте электрические машин. Применение электрических машин в машины по назначению, по роду тока сельском хозяйстве. Краткие сведения по и принципу действия, по мощности и истории развития электромашиностроения и частоте вращения?

роли отечественных ученых в этом 2. Приведите основные этапы процессе. Современное состояние развития электротехники в XIX в.?

электромашиностроения в России. 3. Что такое номинальная мощность?

Отечественные и международные стандарты 4. Сформулируйте законы Кирхгофа?

на электрические машины. Номинальные данные электрических машин и трансформаторов. Основные физические законы, на которых основаны принципы действия электрических машин Машины постоянного тока, 1. Что является главной основные элементы устройства и принцип особенностью машин постоянного действия машин постоянного тока. тока?

Магнитная цепь машин постоянного тока. 2. Раскройте понятия: статор, якорь, Понятие о расчете магнитной цепи, коллектор, щеточный аппарат?

характеристика намагничивания, 3. Объясните процесс индуцирования распределение индукции магнитного поля электродвижущей силы в обмотке под полюсом при холостом ходе. Понятие об якоря?

обмотках машин постоянного тока. 4. В чем заключается цель расчета Электродвижущая сила (ЭДС) обмотки. магнитной цепи?

Реакция якоря в машинах постоянного тока 5. Что такое магнитное напряжение в при щетках, расположенных на воздушном зазоре, в зубцовом слое?

геометрической нейтрали. Форма кривой 6. Что называют реакцией якоря?

индукции магнитного поля под полюсом. 7. Опишите кривые распределения Понятие о размагничивающем действии индукции в воздушном зазоре?

поперечной реакции якоря. Реакция якоря 8. В чем заключается при щетках, смещенных с геометрической размагничивающее действие якоря?

нейтрали. Влияние реакции якоря на работу 9. Что такое коммутация?

машины. Понятие о коммутации в машинах 10. Сформулируйте механические и постоянного тока. Прямолинейная, электромагнитные причины замедленная и ускоренная коммутация. коммутации?

Способы улучшения коммутации. 11. Запишите основное уравнение Дополнительные полюса, компенсационная коммутации?

обмотка. Способы возбуждения машин 12. Что такое генератор с постоянного тока. Процесс независимым возбуждением?

самовозбуждения генератора постоянного 13. Что называют характеристикой тока параллельного возбуждения. холостого хода?

Электромагнитный момент, развиваемый 14. Классификация двигателей якорем машины постоянного тока. постоянного тока?

Характеристики генераторов 15. При каких условиях машина постоянного тока с различными схемами работает в генераторном режиме?

возбуждения: холостого хода, внешняя, 16. Характерная особенность регулировочная. Двигатели постоянного двигателя с параллельным тока. Уравнение ЭДС, уравнение моментов. возбуждением?

Пуск в ход двигателей параллельного и 17. Особенности двигателей с последовательного возбуждения. Основные последовательным возбуждением?

характеристики двигателей параллельного, 18. Способы пуска двигателей?

последовательного и смешанного 19. Приведите способы возбуждения: рабочие, регулирования частоты вращения электромеханические, механические. двигателей?

Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока. Естественная и искусственные механические характеристики. Области применения двигателей параллельного, последовательного и смешанного возбуждения.

Трансформаторы. Устройство и принцип 1. Что такое трансформатор?

действия трансформаторов. 2. Что называется коэффициентом Трансформаторы стержневые и броневые, трансформации?

трехфазные стержневые и групповые. 3. Что такое стержень и ярмо Электротехническая сталь для трансформатора?

магнитопроводов. Потери в стали и способы 4. В чем разница между их снижения. Холоднокатанная сталь. концентрическими и чередующимися Сборка магнитопровода. Обмотки обмотками?

трансформаторов. Понятие о конструкции 5. Какие бывают способы охлаждения обмоток трансформаторов. Системы трансформаторов?

охлаждения трансформаторов. 6. Запишите уравнение для холостого Изоляционные материалы. Маркировка и хода трансформатора?

ряд типоразмеров трансформаторов. 7. Что происходит с магнитным Однофазный трансформатор. потоком при переходе от режима Холостой ход трансформатора. ЭДС холостого хода к режиму нагрузки обмоток трансформатора. Коэффициент трансформатора?

трансформации. Намагничивающий ток и 8. Чем определяется величина и ток холостого хода. Приведенный форма тока холостого хода?

трансформатор. Векторные уравнения 9. Запишите комплексные уравнения трансформатора. Уравнения для первичной и вторичной обмоток магнитодвижущих сил и токов трансформатора?

трансформатора. Т-образная схема 10. Опишите векторные диаграммы замещения. Параметры приведенного обмоток при активной-индуктивной трансформатора. Упрощенная схема нагрузке трансформатора?

замещения. Векторные диаграммы для Т- 11. Приведите схему замещения образной и упрощенной схемы замещения. трансформатора?

Энергетический баланс трансформатора. 12. Как определяются параметры Опытное определение параметров схемы схемы замещения?

замещения на основании опытов холостого 13. Что такое относительное хода и короткого замыкания. Напряжение изменение напряжения?

короткого замыкания, потери короткого 14. Что называют внешней замыкания. Эксплуатационные показатели характеристикой трансформатора?

трансформаторов. Изменение вторичного 15. Что называют КПД напряжения трансформатора в зависимости трансформатора?

от степени его загрузки и характера 16. Какие схемы соединения обмоток нагрузки, внешняя характеристика трансформатора существуют?

трансформатора. КПД трансформатора, 17. В зависимости от какого эксплуатационный КПД. Схемы и группы параметра трансформаторы делят на соединения трансформатора. Соединение группы?

обмоток трехфазного трансформатора в 18. Приведите векторные диаграммы звезду, треугольник, зигзаг. Особенности напряжений при параллельной работе трансформатора со схемой соединения трансформатора?

звезда-зигзаг с нулевым проводом. Группы 19. Приведите два необходимых соединения, рекомендуемые ГОСТом. условия для включения Параллельная работа трансформаторов: трансформаторов на параллельную условия включения, распределение работу?

нагрузки. Работа трехфазных 20. Приведите общие методы анализа трансформаторов при несимметричной несимметричных режимов?

нагрузке. Распределение нагрузки в 21. Что такое сварочные первичной обмотке, искажение симметрии трансформаторы?

напряжений. Понятие о сопротивлении 22. Запишите уравнения переходных нулевой последовательности. Явления при процессов при включении намагничивании трансформаторов. Форма трансформатора в сеть?

намагничивающего тока, магнитного потока 23. Что такое автотрансформаторы?

и ЭДС при различных схемах соединения обмоток. Временные высшие гармоники магнитного потока и намагничивающего тока. Переходные процессы при включении ненагруженного трансформатора в сеть и при внезапных коротких замыканиях.

Нагрев трансформатора. Трехобмоточные трансформаторы. Автотрансформаторы.

Трансформаторы выпрямительных установок. Сварочные трансформаторы.

Общие вопросы теории машин 1. Что представляет собой переменного тока пульсирующее поле?

Образование вращающегося магнитного 2. Что представляет собой круговое поля. Частота вращения основной волны вращающее поле при трехфазной поля и высших гармонических обмотке и двухфазной обмотке?

составляющих. Принцип работы и 3. Однослойные и двухслойные устройства машин переменного тока. обмотки трансформаторов Принципы выполнения обмоток. ЭДС переменного тока?

обмоток машин переменного тока. Методы 4. Что такое магнитное напряжение в улучшения формы ЭДС. Понятие о воздушном зазоре?

магнитодвижущей силе (МДС) обмоток.

Схемы обмоток машин переменного тока.

Асинхронные машины 1. Каково назначение асинхронных Конструкция асинхронного двигателя. машин?

Принцип работы. Серии асинхронных 2. Опишите принцип действия двигателей, номинальные данные, закрытое асинхронных машин?

и защищенное исполнение. Асинхронная 3. Запишите уравнение при холостом машина при неподвижном роторе: с ходе для каждой фазы обмотки разомкнутым ротором, в режиме статора?

фазорегулятора, в режиме индукционного 4. Что такое фазорегулятор, регулятора. Асинхронная машина при индукционный регулятор?

вращающемся роторе: рабочий процесс 5. Запишите ЭДС и ток в обмотке асинхронного двигателя. Пространственная ротора?

диаграмма МДС. Уравнение МДС и токов. 6. Опишите энергетические Приведение вращающейся асинхронной диаграммы асинхронных машин.

машины к неподвижному состоянию. Т- 7. Приведите Т-образную схему образная и Г-образная схемы замещения. замещения и векторную диаграмму?

Энергетическая диаграмма асинхронного 8. Запишите зависимость двигателя. Общее выражение момента электромагнитного момента от асинхронной машины. Механическая скольжения?

характеристика асинхронной машины. 9. Приведите формулу Клосса?

Расчетная формула момента асинхронной 10. Что называют рабочими машины, формула Клосса. Рабочие характеристиками асинхронного характеристики асинхронного двигателя. двигателя?

Моменты высших гармонических 11. Опишите основные принципы составляющих магнитного поля. Круговая построения круговых диаграмм?

диаграмма асинхронной машины: 12. Основные требования при пуске обоснование и методы ее построения. двигателя?

Анализ свойств асинхронной машины с 13. Перечислите способы пуска помощью круговой диаграммы. двигателя?

Пуск трехфазных асинхронных двигателей, 14. Типы двигателей?

способы пуска. Асинхронные двигатели с 15. Формула определения частоты улучшенными пусковыми свойствами. вращения двигателя?

Способы регулирования частоты вращения 16. Закон Костенко, закон управления асинхронных двигателей изменением числа при постоянстве магнитного потока?

пар полюсов, частоты и скольжения. Работа 17. Опишите магнитные потери в асинхронных двигателей при условиях, стали от высших гармоник?

отличных от номинальных: при напряжении 18. Особенности генераторного и частоте отличных от номинальных, при режима работы?

несимметрии напряжения, при несимметрии 19. Особенности режима обмотки ротора. Однофазные асинхронные электромагнитного торможения?

двигатели. Трехфазный двигатель в одно 20. Области применения однофазных фазном режиме. Асинхронная машина в двигателей?

режиме генератора. Асинхронный 21. Принцип действия и устройство преобразователь частоты. Асинхронные однофазного двигателя?

машины в режиме противовключения и 22. Что такое асинхронный динамического торможения. Понятие о преобразователь частоты?

переходных процессах в асинхронных двигателях.

Синхронные машины 1. Каково назначение синхронных Назначение, типы и устройство машин?

синхронных машин. Явнополюсные и 2. Опишите принцип действия неявнополюсные синхронные машины. синхронных машин?

Принцип действия синхронного генератора. 3. Приведите основные Реакция якоря синхронного генератора при конструкционные элементы активной, индуктивной и емкостной синхронных машин и синхронных нагрузках. Общий случай нагрузки. Реакция машин большой мощности?

якоря явнополюсной синхронной машины. 4. Чем определяется ЭДС в обмотке Теория двух реакций. Реакция якоря якоря?

однофазного синхронного генератора. 5. Что такое магнитное поле Векторные диаграммы синхронного возбуждения?

генератора. Магнитные потоки и ЭДС 6. Что называется реакцией якоря?

синхронного генератора. Уравнения 7. Опишите диаграмму Потье?

равновесия ЭДС. Векторные диаграммы 8. Определите отличия в диаграммах неявнополюсного и явнополюсного явнополюсной и неявнополюсной синхронного генераторов. машинах?

Параметры синхронного генератора. 9. Охарактеризуйте внешние и Характеристики синхронного генератора: регулировочные характеристики холостого хода, короткого замыкания, генератора?

нагрузочная, внешние и регулировочные. 10. Как определяются индуктивные Отношение короткого замыкания. сопротивления?

Параллельная работа синхронных 11. Что такое отношение короткого генераторов с сетью большой мощности. замыкания?

Способы синхронизации. 12. Что требуется для регулирования Электромагнитная мощность, угловая нагрузки генератора?

характеристика, регулирование активной и 13. Объясните режим невозбуждения, реактив ной мощности. перевозбуждения?

U-образные характеристики синхронного генератора. 14. Что такое U-образная Несимметричные установившиеся режимы характеристика генератора?

работы синхронного генератора. Понятие о 15. Активная мощность синхронной сопротивлениях прямой, обратной и нулевой машины?

последовательностей. Несимметричные 16. Электромагнитный момент установившиеся короткие замыкания синхронной машины?

синхронного генератора. 17. назовите условия статической Понятие о переходном процессе при устойчивости?

внезапном коротком замыкании, физические 18. Каким образом ток влияет на явления. Аналитическое и графическое устойчивость?

выражение токов синхронной машины при 19. Что такое синхронный двигатель?

внезапном коротком замыкании. 20. Принципы построения векторных Сверхпереходные и переходные диаграмм для синхронных сопротивления синхронной машины. двигателей?

Последствия внезапного короткого 21. Что такое синхронный замыкания. Понятие о статической и компенсатор?

динамической устойчивости работы синхронных машин.

Трехфазный синхронный двигатель.

Принцип действия, преимущества и недостатки по сравнению с асинхронным двигателем. Электромагнитная мощность и момент двигателя. Уравнения равновесия ЭДС. Работа синхронного двигателя при изменении тока возбуждения и тормозного момента. характеристики.

U-образные Асинхронный пуск синхронного двигателя.

Синхронный компенсатор.

Специальные машины 1. Опишите особенности машин постоянного тока?

(микромашины) Общая характеристика электрических 2. Электродвижущая сила и машин, устройств автоматики. электрический момент машин Классификация электрических микромашин. постоянного тока?

Микромашины постоянного тока. Основные 3. Типы обмоток якоря?

конструктивные элементы. Способы 4. Магнитное поле машин возбуждения. Машины с постоянными постоянного тока?

магнитами. Исполнительные двигатели 5. Что называется реакцией якоря?

постоянного тока с якорным и полюсным 6. Основное уравнение коммутации?

управлением. Двигатели с полым ротором. 7. Основные характеристики Интегрирующие двигатели. Тахогенератор генератора постоянного тока?

постоянного тока. Универсальный 8. Что такое импульсный коллекторный двигатель. Сварочный трансформатор?

генератор постоянного тока. 9. Что такое асинхронный Импульсные трансформаторы. тахогенератор?

Измерительные трансформаторы.

Поворотные и вращающиеся трансформаторы. Погружные асинхронные двигатели;

двигатели с дуговым статором, линейные двигатели. Эллиптическое вращающееся магнитное поле. Управляемые однофазные асинхронные двигатели.

Асинхронный тахогенератор.

Индукционные датчики электромашинного типа, датчики с печатными обмотками.

Сельсины в индикаторном и трансформаторном режиме.

Встроенные электродвигатели с двойной изоляцией. Электрические машины с полупроводниковыми регуляторами и коммутаторами. Синхронные двигатели малой мощности. Реактивные синхронные двигатели. Тихоходный синхронный двигатель. Синхронный гистерезисный двигатель. Шаговые двигатели: назначение, конструкция, способы управления.

Синхронные машины с когтеобразными полюсами. Синхронный тахогенератор.

3. Методические рекомендации для самостоятельной подготовки к практическим занятиям Самостоятельная работа студентов предусматривает подготовку к практическим занятиям и самоконтроль знаний по темам с помощью нижеперечисленных заданий.

1. Трансформаторы.

Однофазный трансформатор характеризуется следующими номинальными величинами: мощность Sн;

высшее (первичное) напряжение U1н ;

низшее (вторичное) напряжение U2н ;

мощность потерь холостого хода P0 (при U1 = U1н ). Коэффициенты мощности: при холостом ходе cos10, при коротком замыкании cos1к. Процентное значение напряжения короткого замыкания uk =5,5%.

Определить:

а) ток холостого хода трансформатора;

б) коэффициент трансформации;

в) параметры полной схемы замещения трансформатора;

г) напряжение U2, если к трансформатору присоединить приёмник энергии с параметрами Zн, cosн ;

Начертить схему замещения трансформатора и нанести на ней параметры всех элементов схемы.

Указания:

1) Принять, что в опыте холостого хода реактивное сопротивление первичной обмотки мало по сравнению с реактивным сопротивлением намагничивающей ветви.

2) Принять, что в опыте короткого замыкания мощность потерь делится поровну между первичной и вторичной обмотками.

Данные к задаче:

Р Sн U1н U2н ZН cos10 cos1к cosн кВА кВ В Вт Ом 50 6 525 0,1 0,48 350 15 0, Решение:

Трансформатор понижающий т.к. U1н U2н а) ток холостого хода I0 трансформатора можно найти из формулы мощности потерь холостого хода P0 :

P = U I cos 0 1H P I= = = 0,58 А (1.1) U cos 6 10 0, 1H б) коэффициент трансформации находим из формулы:

6 = U 1H = = 11, n (1.2) U 2H в) параметры полной схемы замещения трансформатора:

Схема замещения трансформатора (рис. 1.1) x1d x2d R R I1ном I2ном I x E1 Zн U1ном R Рис. 1. - полное сопротивление цепи:

6 = U 1H = = 10,3 103 Ом Z0 (1.3) I 0 0, -активное сопротивление цепи:

R0 = P20 = 0,582 = 1,04 10 Ом 350 (1.4) I - реактивное сопротивление цепи:

= Z R = 10340 2 1040 2 = 10,2 103 Ом 2 X (1.5) 0 0 Упрощенная схема замещения при коротком замыкании (рис.1.2):

xк Rк I1ном U1к Рис. 1. - в режиме короткого замыкания напряжение U1k:

% 5,5 6 = u k U 1H = = 330 В U 1k (1.6) 100 - в режиме короткого замыкания ток I1k=I1ном:

S ном = 50 103 = 8,3 А I 1k = I 1НОМ = (1.7) U 1НОМ 6 - в режиме короткого замыкания мощность потерь Pk:

Pк = U 1к I 1к cos = 330 8,3 0,48 = 1315 Вт (1.8) 1к - в режиме короткого замыкания полное сопротивление Zk:

U Z k = 1k = 8,3 = 39,7 Ом (1.9) I 1k - в режиме короткого замыкания активное сопротивление Rk:

Rk = P k2 = 8,32 = 19 Ом (1.10) I 1k - в режиме короткого замыкания реактивное сопротивление Xk:

= Z R = 39,7 2 19 2 = 34,8 Ом 2 X (1.11) к к к С учётом указания 2 (принять, что в опыте короткого замыкания мощность потерь делится поровну между первичной и вторичной обмотками) находим активные сопротивления R1 и R'2, а так же реактивные сопротивления X1d и X'2d:

R1 = R ' 2 = R k = 2 = 9,5 Ом (1.12) X 1d = X ' 2d = X k = 2 = 17,4 Ом 34, (1.13) г) определяем напряжение U2, если к трансформатору присоединен приёмник энергии с параметрами Zн, cosн :

u % U 2 = U 2 H (1 100 ) (1.14) - изменение вторичного напряжения u% рассчитываем по формуле:

u % = uk cos( H k ) (1.15) - коэффициент нагрузки трансформатора рассчитываем по формуле:

I = (1.16) I 1ном - ток I1 рассчитываем по формуле:

U = 1H I (1.17) ( Rk + R H ) + ( X k + ' ' 2 X ) H - активное сопротивление нагрузки R'н и реактивное сопротивление нагрузки X'н рассчитываем по формулам:

RH = n Z H cos H = 11,42 15 0,8 = 1564 Ом ' (1.18) sin H = 11,42 2 15 0,6 = 1173 Ом =n ' X Z (1.19) H H Подставим значения формул (1.10), (1.11), (1.18), (1.19) в формулу (1.17) и вычислим I1:

6 U 1H = = =3 А I1 (1.20) (19 + 1564) 2 + (34,8 + 1173) ( R + R )2 + ( X + X ) ' ' k H k H Подставим значения формул (1.7) и (1.20) в формулу (1.16) вычислим коэффициент нагрузки трансформатора :

= I1 = = 0,36 (1.21) I 1ном 8, Подставив значения формулы (1.21) в формулу (1.15) рассчитаем изменение вторичного напряжения u%:

u % = uk cos( H k ) = 0,36 5,5 0,32 = 0,64% (1.22) Подставив значения формулы (1.22) в формулу (1.14) рассчитаем напряжение U2:

u % ( 0, U =U ) = 525 (1 ) = 521 В (1.23) 2 2H 100 Рассчитаем значение I2:

U I 2 = 2 = 15 = 34,7 А (1.24) ZH 2. Асинхронные двигатели.

Асинхронный двигатель с фазным ротором приводит во вращение подъёмный механизм. Номинальные величины, характеризующие двигатель: мощность РН;

частота вращения nН;

активное сопротивление фазы ротора (приведенное) R'2;

реактивная составляющая сопротивления короткого замыкания на фазу Хк;

кратность критического момента КМ=МК/МН.

Определить:

а) сопротивление, которое должно быть включено в фазу ротора для того, чтобы начальный пусковой момент двигателя был равен критическому;

б) вычислить, пользуясь упрощенной формулой, значения моментов, соответствующие значениям s: 0,2;

0,4;

0,6;

0,8;

1,0 при введенном в цепь ротора добавочном сопротивлении;

в)пользуясь результатами вычислений, построить искусственную механическую характеристику электродвигателя.

Данные к задаче:

КМ ХК Pн nн R' кВт об/мин Ом Ом 13,0 1440 2,0 0,11 1, Решение:

а) определяем сопротивление R'Р, которое должно быть включено в фазу ротора для того, чтобы начальный пусковой момент двигателя был равен критическому:

Так как при пуске скольжение sп=1, то если sп=1=sк тогда равенство Мп=Мпмакс=Мк будет обеспечено. Тогда:

R + RP sK = 2 = Xk Из этого уравнения найдём сопротивление R'Р:

RP = X k R2 = 1,08 0,11 = 0,97 Ом (2.1) б) вычисляем, пользуясь упрощенной формулой, значения моментов, соответствующие значениям s: 0,2;

0,4;

0,6;

0,8;

1,0 при введенном в цепь ротора добавочном сопротивлении:

Упрощенная формула М.Клосса для расчета момента:

2М К М= (2.2) sk +s s sk Используя формулу кратности критического момента КМ:

М КМ = К (2.3) МН получим формулу критического момента МК:

М К = КМ М Н (2.4) В этой формуле нам не известен номинальный момент МН, найдем его:

P МН = Н (2.5) где – номинальная угловая скорость:

2 nН 6,28 = = = 150 рад/с (2.6) 60 Подставим (2.6) в (2.5) и найдем МН:

13 P МН = Н = = 87 Н·м (2.7) Подставив значение (2.7) и значение КМ в (2.4) получим МК:

М К = К М М Н = 2 87 = 174 Н·м (2.8) Найдем критическое скольжение sК при введенном в цепь ротора добавочном сопротивлении:

R 0, sK = 2 = = 0,1 (2.9) X K 1, Найдем критическую скорость вращения ротора nK:

nК = n1 (1 sK ) (2.10) где n1 – частота вращения поля и т.к. по условию nН=1440 об/мин, то ближайшая частота поля n1=1500 об/мин. Подставим это значение и значение (2.9) в (2.10):

nК = n1 (1 sK ) = 1500 (1 0,1) = 1350 об/мин (2.11) Подставляя в (2.2) значения (2.8), (2.9) и заданные в условии s найдем М:

2 М 0, 2 = = 139 Н·м 0,1 + 0, 0,2 0, 2 М 0,4 = = 82 Н·м 0,1 + 0, 0,4 0, 2 М 0, 6 = = 55 Н·м 0,1 + 0, 0,6 0, 2 М 0,8 = = 43 Н·м 0,1 + 0, 0,8 0, 2 М1 = = 34 Н·м 0,1 + 1 0, Используя формулу (2.10) найдем частоты вращения при заданных в условии s:

n0, 2 = 1500 (1 0,2) = 1200 об/мин n0, 4 = 1500 (1 0,4) = 900 об/мин n0, 6 = 1500 (1 0,6) = 600 об/мин n0,8 = 1500 (1 0,8) = 300 об/мин n1 = 1500 (1 1) = 0 об/мин в) пользуясь результатами вычислений, построим искусственную механическую характеристику электродвигателя (рис. 2.1):

n (об/мин) 1500 Н К 0, 0, 600 0, 0, 0 М 20 80 100 40 (Нм) рис.2. 4. Методические рекомендации по самостоятельной подготовке к лабораторным работам ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № Трёхфазный двухобмоточный трансформатор Цель работы: изучение способов определения группы соединения, практическое определение группы соединения трехфазного трансформатора.

ПЛАН ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Ознакомиться с установкой и записать паспортные данные исследуемого трансформатора и измерительных приборов.

2. Соединить обмотки испытуемого трансформатора по схеме рис.1 и подать питание oт источника регулируемого напряжения к обмотке высшего напряжения.

3. Измерить линейные напряжения обмоток U AB и U aв. Определить коэффициент трансформации трансформатора при данной схеме как отношение линейных напряжений обмоток.

4. Соединив между собой одноименные зажимы двух обмоток (например, А-а), измерить напряжения U Bв и U cC между зажимами в-В и с-С. Они должны быть U U одинаковы (U Bв = U cC ) и отношение Cc = Bb равно одному из значений, указанных в U ab U ab табл.2. Измерить напряжение U cB и проверить, будет ли оно равно, больше или меньше напряжения U вB. На основании этих измерений по табл.2 определить группу соединения.

Результаты занести в табл.1.

5. Соединить первичную обмотку трансформатора в треугольник. Выполнить измерения, аналогичные пп. 3, 4. Определить группу соединения трансформатора.

Результаты занести в табл. 10.1.

6. Не изменяя схемы соединения обмотки, поменять маркировку начал и концов фаз вторичной обмотки. Соединить между собой точки А-а обмоток. Выполнить измерения, аналогичные пп. 3, 4 и на основании табл.2 определить группы соединения.

Результаты занести в табл.1.

7. Согласно данным опыта начертить схемы соединения обмоток трансформатора и построить некоторые диаграммы (пп. 4, 5, 6).Заполнить табл. 1.

ТАБЛИЦА 1.

измерено вычислено Вектор Групп Схема U св, U вВ U cC U вВ = f (K ) ная а № = U AB, B U ав, B U Вв = U cC, соединен диагра соедин пп U ав U ав К U ав В B мма ения ия обмоток МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Сдвиг между линейными ЭДС обмоток высшего и низшего напряжения трансформатора принято характеризовать положением стрелок на часовом циферблате.

ЭДС обмотки высшего напряжения изображают большой (минутной) стрелкой и устанавливают на цифре 12. Линейную ЭДС одноименных фаз принимают за. малую стрелку и располагают ее на циферблате относительно большой стрелки под углом, равным углу их сдвига на векторной диаграмме. Схемы соединения обмоток трансформатора Y и позволяют получить четные группы, т.е. О (или 12) 2, 4, 6, 8, Y 10, а схемы Y - нечетные, т.е. I, 3, 5, 7, 9, 11. В СССР стандартизованы только две группы соединения - 11 и 0...

Группа соединения трансформатора (угол сдвига ЭДС) зависит от направления, в котором намотаны обмотки, от способа обозначения зажимов обмоток, т.е. от их маркировки и от схемы соединения обмоток трехфазных трансформаторов. Рассмотрим порядок определения групп соединения на двух примерах. Пусть обмотки транс форматора соединены по схеме Y (рис.1). Этой схеме соединения и принятой Y маркировке соответствует векторная диаграмма рис.1. Если положить, что вектор ЭДС обмотки высшего напряжения Е АВ совпадает с цифрой 12 на циферблате часов, то вектор ЭДС обмотки низшего напряжения Е ав также совпадает с цифрой 12. Это соответствует группе 0. Замеряя с помощью вольтметра напряжения U вВ = U cC и напряжение U сВ, можно установить соотношение, соответствующее группе 0:

U AB U ав = U вВ Разделив левую и правую части на U ав, получаем:

U К 1 = вВ, U ав где К - отношение линейного напряжения обмотки высшего напряжения к линейному напряжению обмотки низшего напряжения.

Рис. Рис. Рис. 1 Рис. Схема соединения обмотки Y и векторная диаграмма, представленные на рис.2, соответствуют группе соединения - 3. На основании векторной диаграммы можно записать соотношение U вВ = U cC = U AB + U ав, 2 откуда U вВ U cC = = К 2 +1.

U ав U ав При этом напряжение U cB U вВ.

На основании аналогичных рассуждений составлена табл. 2, в соответствии с которой по результатам измерения напряжений определяется группа соединения трансформаторов.

ТАБЛИЦА.2.

Напряжения Напряжения Группа Группа U cB U cB U вВ U cC U вВ U cC = = соединения соединения U ав U ав U ав U ав К 1 К + 0 - 6 U вВ U вВ К 3К + 1 К + 3К + U сВ U сВ 1 2 U сВ U вВ U сВ U вВ К 2 К +1 К 2 + К + 2 U сВ U вВ U сВ U вВ К 2 +1 К 2 + 3 U сВ U вВ U сВ U вВ К 2 + К +1 К 2 К + 4 U сВ = U вВ U сВ = U вВ К 2 + 3К + 1 К 2 3К + 5 Пример. Определить группу соединения трансформатора ТМ--320/6 с номинальными данными: U 1 = 6000 В;


U 2 = 400 В.

При питании обмотки высшего напряжения трансформатора напряжением 200 В, при соединении его зажимов А - а получены следующие значения напряжений:

U вВ = U cC = 193B, U cB = 186.7 B.

Определяем:

1. коэффициент трансформации K= = 15 ;

2. линейное напряжение обмотки низшего напряжения U ав = = 13.3B ;

3. отношение U вВ U cC = = = 14.5 ;

U ав U ав 13. 4. поскольку U сВ U вВ, в соответствии с табл.2, трансформатор может принадлежать к одной из групп соединения: 0, 6, 7, 8, 9 или 10;

5. проверяем по порядку соответствие указанным группам на основании величины К = 15 и отношения U вВ = U cC = 14.5.

U ав U ав Находим, 14.5 = К 2 К + 1, что соответствует группе соединения 10. Четная группа может соответствовать схеме соединения Y или.

Y СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА 1. Данные исследуемого трансформатора и технические характеристики используемых приборов.

2. Описание методики определения групп соединения трансформатора и справочная таблица 2.

3. Результаты опытов, сведенные в табл.1. В таблице должны быть также начерчены схемы соединения и векторные диаграммы, соответствующие пп. 4, 5, 6.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Пояснить, что такое группа соединения обмоток трансформатора. Что означают цифры 0,1...11 в обозначении группы соединения трансформатора. Какие группы соединения стандартизованы в СССР?

2. Для чего нужно знать группу соединения трансформатора?

3. Определите группу соединения трансформатора, схема которого приведена на рис.3 (4).

4. Расскажите порядок определения групп соединения трансформатора опытным путем.

5. Определите с использованием табл.2 группу соединения обмоток трансформатора, если измеренные напряжения равны:

U AB = 210 B;

U ав = 14 B;

U вВ = U cC = 196 B;

U cB = 205 B.

6. Определите группу соединения обмоток трансформатора, если измеренные напряжения раины: U AB = 200 B;

U ав = 10 B;

U вВ = U cC = 195 B;

U cB = 205 B 7. Как изменится группа соединения на рис.4, если поменять начала и концы вторичной обмотки?

8. Как изменится группа соединения на рис.3, если маркировка выводов обмотки высшего напряжения будет САВ?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № Параллельная работа трехфазных трансформаторов Цель работы: изучение условий параллельной работы трансформаторов и порядка их фазировки.

ПЛАН ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Ознакомиться с установкой и записать данные трансформаторов и измерительных приборов.

2. Собрать схему согласно рис.1.

3. Определить коэффициенты трансформации трансформаторов для трех положений переключателя числа витков при U 1 = 380 B 4. Проверить фазировку трансформаторов (см. методические указания).

5. Включить трансформаторы на параллельную работу.

6. Определить уравнительные токи для трех положений переключателя числа витков одного из трансформаторов. Переключатель числа витков второго трансформатора не переключается. Данные опыта занести в табл.1.

Построить векторные диаграммы, соответствующие различным 7.

коэффициентам трансформации при холостом ходе и при нагрузке трансформаторов.

ТАБЛИЦА.1.

Положение переключателя трансформатора № 1 2 Коэффициент трансформации трансформатора № Уравнительный ток в обмотке высшего напряжения, А Уравнительный ток в обмотке низшего напряжения, А МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ На параллельную работу могут быть включены трансформаторы, принадлежащие к одной группе соединения, имеющие коэффициенты трансформации, одинаковые или отличающиеся не более, чем на 1% при коэффициенте трансформации больше трех, и не более, чем на 0,5 % в остальных случаях.. Напряжения короткого замыкания не должны отклоняться от их среднего арифметического значения более, чем на +10 %.

Недопустимо включение на параллельную работу трансформаторов с различными группами соединения, так как при этом появляется разностная ЭДС, соизмеримая с фазным напряжением обмоток, которая действует в замкнутом контуре вторичных обмоток. Уравнительный ток, протекающий под действием этой ЭДС в первичной и вторичной обмотках ограничивается по величине только сопротивлением этих обмоток, т.е. сопротивлениями короткого замыкания трансформаторов. Поэтому уравнительный ток может превышать номинальный ток трансформаторов в 5 и более раз даже при самых близких группах соединения, таких как Y - 11 и Y - 0.

Y При параллельной работе трансформаторов, имеющих различные коэффициенты трансформации, возникают уравнительные токи, обусловленные разностью вторичных ЭДС, и сопротивлениями короткого замыкания.

Векторная диаграмма параллельно включенных трансформаторов при холостом ходе представлена на рис. 12.2а. Здесь E A1, E A2 - вторичные ЭДС трансформаторов., приведенные к первичной обмотке;

Z K = Z K 1 = Z K 2 - сопротивления короткого замыкания трансформаторов;

I y1, I y 2 - уравнительные токи трансформаторов, при веденные к первичной обмотке. При включении нагрузки в трансформаторах возникают токи нагрузки, которые, складываясь с уравнительными токами, вызывают неравенство результирующих тонов и неравномерную нагрузку трансформаторов. Векторная диаграмма, соответствующая нагрузке трансформаторов, приведена на рис.1. Здесь I НГ 1 = I НГ 2 - токи нагрузки, приведенные к первичной обмотке;

I A1 и I A 2 - полные токи трансформаторов, равные сумме токов нагрузки и уравнительных токов. При неравенстве коэффициентов трансформации при различной мощности трансформаторов для большей загрузки трансформатора большей мощности желательно, чтобы он имел меньший коэффициент трансформации (большую вторичную ЭДС).

Рис. Рис. При параллельной работе трансформаторов, отличающихся напряжением короткого замыкания, нагрузка трансформаторов распределяется обратно пропорционально их напряжениям короткого замыкания. Это вызывает неравномерную нагрузку трансформаторов.

Перед включением на параллельную работу трансформаторов, отвечающих условиям параллельной работы, необходимо выполнить их фазировку. Фазировка трансформаторов в настоящей работе выполняется в соответствии со схемой рис.1 в следующем порядке.

Замыкают любую фазу рубильника Р2, например, а 2 а1, и замеряют напряжение между точками в 2 в1, с 2 с1, в 2 с1, в 2 с 2. Трансформаторы сфазированы правильно, если напряжения U в 2 в1 = U с 2с1 = 0, a U в 2с1 = U в1с 2 = U л Если окажется, что U в 2в1 = U с 2с1 = U л а напряжения U в 2 с1 = U в1с 2 = 0, то необходимо поменять местами две фазы ( в1 и с1 ).

Может оказаться, что из четырех напряжений, измеренных между точками в 2, с 2 и в1, с1, два равны 3U л, одно равно 2U л и одно U л. Это значит, что на рубильнике замкнуты накоротко разноименные фазы. Для правильной фазировки необходимо соединить между собой точки, между которыми напряжение было равно линейному и повторить измерения.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА 1. Данные исследуемых трансформаторов и технические характеристики используемых приборов.

2. Схема установки.

3. Условия параллельной работы трансформаторов.

4. Таблица измерений.

5. Векторная диаграмма при холостом ходе параллельно работающих трансформаторов, отличающихся коэффициентами трансформации.

6. Векторная диаграмма, при нагрузке параллельно работающих трансформаторов, отличающихся коэффициентом трансформации. Определить полные токи трансформаторов (по данным руководителя).

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Назовите условия включения трансформаторов на параллельную работу.

2. Определить уравнительный ток при параллельном включении без нагрузки двух трансформаторов U 1 = 10кВ, S H = 63кВА, U K = 4.5%, отличающихся группами соединения обмоток:

Y -0 и Y -10.

Y Y 3. Построить векторную диаграмму ЭДС, соответствующую параллельной работе трансформаторов с группами соединения Y -0 и, Y -10, а также с группами Y Y соединения Y -0 и, Y -11.

Y 4. Два трансформатора с номинальными данными предыдущего примера, отличающиеся только коэффициентами трансформации (k1 = 25, k 2 = 20) включены на параллельную работу. Определить уравнительный ток трансформаторов при холостом ходе. Построить векторную диаграмму, полагая уравнительный ток чисто реактивным.

5. Как влияет неравенство U K % на параллельную работу?

6. Два трансформатора: TM-250/10 ( U 1 = 10кВ, S H = 250кВА, U K = 4.5% ) и ТМ-400/ ( U 1 = 10кВ, S H = 400кВА, U K = 4.5% Определить нагрузку каждого ).

трансформатора, если их общая нагрузка составляет 650 кВА.

7. Какому соотношению между напряжением короткого замыкания и мощностью трансформаторов надо отдать предпочтение при их параллельной работе, если нет возможности использовать трансформаторы с одинаковыми U K ? Использование какой пары трансформаторов предпочтительнее:

1. S H = 16000кВ, U K = 10.5 и S H = 6300кВ, U K = 6.5% или 2. S H = 16000кВ, U K = 6.5 и S H = 6300кВ, U K = 10.5% ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № Определение параметров трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором Цель работы: изучение методики определения параметров для построения схемы замещения.

ПЛАН ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Ознакомиться с установкой, записать паспортные данные исследуемого двигателя, измерительных приборов.

2. Собрать схему согласно рис.1 для снятия характеристики холостого хода при неподвижном роторе. Произвести опыт холостого хода. Установить номинальное напряжение и измерить ток I 10, мощность P10 холостого хода и напряжение на кольцах. Результаты измерений занести в табл.17.1. Здесь и далее U 1 и U 2 - фазные напряжения статора и ротора.

3. Собрать схему согласно рис.2 для снятия характеристики короткого замыкания при неподвижном роторе. Установить первичное напряжение U 1K такой величины, чтобы ток не превышал номинального значения. Измерить мощность P1K, токи I 1K, I 2 K, напряжение U 1K. Результаты измерений занести в табл.2.


4. Собрать схему согласно рис.3 для снятия характеристики холостого хода при неподвижном роторе и питании двигателя со стороны ротора. Установить паспортное напряжение ротора и определить ток I 20, мощность P20 холостого хода и напряжение U 20. Результаты занести в табл.3.

1. Собрать схему согласно рис.2 для снятия характеристики холостого хода пpи вращающемся роторе. Изменяя напряжение U 10 в пределах от 0.5U 1H до 1.25U 1H снять характеристику холостого хода, т.е. измерить P10, I 10. Результаты занести в табл.17.4.

ТАБЛИЦА1.

измерено вычислено r1 + r0 x1 + x P10 U 10 I 10 U 20 z kE № пп Вт Ом Ом Ом B A B ТАБЛИЦА 2.

измерено вычислено r1 + r0 x1 + x P1K U 1K I 1K I 2K kI zK № пп Вт Ом Ом Ом B A A ТАБЛИЦА 3.

Измерено вычислено r2 + r0 x1 + x P20 U 20 I 20 U 10 z kE № пп Вт Ом Ом Ом B A B ТАБЛИЦА 4.

измерено вычислено r1 + r0 x 0 + x P10 = 3I r p МЕХ 2 U U 10 P10 I 10 z № пп 10 Вт Вт Вт Ом Ом Ом B B A МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Параметры схемы замещения асинхронного двигателя с фазным ротором могут быть приближенно определены на основании опытов холостого хода и короткого замыкания при неподвижном роторе и опыта холостого хода при вращающемся роторе.

На основании данных опыта холостого хода при неподвижном роторе при питании двигателя со стороны статора определяются:

1. коэффициент трансформации по ЭДС.

U kE = 1 ;

(1) U 2. полное сопротивление схемы замещения при холостом ходе U z10 = 1 ;

(2) I 3. активное сопротивление обмотки статора и намагничивающего контура P r1 + r0 = 10, (3) 3I где r0 - активное сопротивление намагничивающего контура, учитывающее потери в стали не только статора, но и ротора;

4. индуктивное сопротивление обмотки статора и намагничивающего контура x1 + x 0 = z10 (r1 + r0 ).

(4) Рис.1 Рис.2 Рис. На основании данных опыта холостого хода при неподвижном роторе и при питании двигателя со стороны ротора определяются:

1. коэффициент трансформации по ЭДС U kE 1. (5) U Действительное значение k E определяется как среднеарифметическое значений, определенных по соотношениям (1) и (5);

2. полное сопротивление схемы замещения при холостом ходе U z 20 = 2 ;

(6) I 3. активное сопротивление обмотки ротора и намагничивающего контура P r2 + r0 = 20 ;

(7) 3I 4. индуктивное сопротивление обмотки ротора и намагничивающего контура x 2 + x 0 = z 20 (r2 + r0 ) ;

(8) где U 2, I 20, x 2, r2 - напряжение, ток и сопротивления ротора, приведенного к обмотке статора U 2 k EU 2 ;

(9) I 20 = I 20 ;

(10) kI r2 = r2 k E k I ;

x 2 = x 2 k E k I, (11) а коэффициент трансформации по току k1 определяется из опыта короткого замыкания.

На основании данных опыта короткого замыкания при неподвижном роторе и при питании машины со стороны статора определяются:

1. коэффициент трансформации по току I k I 2K ;

(12) I 1K 2. полное сопротивление короткого замыкания U z K = 1K ;

(13) I 1K 3. активное и индуктивное сопротивления короткого замыкания:

P r1 + r2 = 1K ;

(14) 3I 12K x1 + x 2 = z K (r1 + r2 ).

(15) Решение системы уравнений, составленной из выражений (3), (7) и (14), дает значения активных сопротивлений схемы замещения r1, r2. Решение системы уравнений, составленной из выражений (4), (8) и (15), дает значения индуктивных сопротивлений x1, x 2 и x 0.

Активное сопротивление намагничивающего контура r0 определяется по данным опыта холостого хода при вращающемся роторе. Чтобы определить потери в стали статора p СТ производят разделение потерь. Как известно, механические потери не зависят от напряжения машины, а потери в стали пропорциональны квадрату напря жения. Поэтому строят зависимость P10 3I 10 r1 = f (U 10 ), которая представляет собой 2 прямую линию, и продолжают ее до пересечения с осью ординат. Отрезок, отсекаемый прямой на оси ординат, представляет собой механические потери p МЕХ. Потери в стали при номинальном напряжении будут равны разности мощностей P10 3I 10 r1 при U 1H 2 минус механические потери.

Сопротивление намагничивающего контура p r0 = СТ. (16) 3I Определенные таким образом параметры являются параметрами Т-образной схемы замещения двигателя. Более удобной для расчетов характеристик является Г образная схема замещения. Ее параметры определяются с учетом коэффициента x 1 + 1. Они равны:

x R1 = 1 r1 ;

X 1 = 1 x1 ;

R2 = 12 r2 ;

X 2 = 12 x.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА Паспортные данные исследуемого двигателя, измерительных приборов.

1.

Схемы экспериментальной установки.

2.

Таблица измерений и вычислений параметров схемы замещения.

3.

Описание методики разделения потерь холостого хода и график зависимости 4.

P10 3I 10 r1 = f (U 10 ) с указанием величины потерь в стали и механических.

2 5. Т-образная и Г-образная схемы замещения двигателя с указанием параметров.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Начертите векторную диаграмму асинхронного двигателя соответствующую Т образной схеме замещения и поясните ее.

2. Расскажите, как определяются параметры схемы замещения асинхронного двигателя с фазным ротором.

3. Какая существует взаимосвязь между параметрами Т-образной и Г-образной схем замещения.

4. Какие погрешности допущены при определении параметров асинхронного двигателя в соответствии с предлагаемой в "Методических указаниях" методикой?

5. Как с помощью Г-образной схемы замещения двигателя определить вращающий момент, полезную мощность, КПД, cos, если задано скольжение двигателя?

6. Постройте механическую характеристику асинхронного двигателя в пределах скольжения от 0 до 1. Покажите рабочую часть характеристики, пусковую часть, пусковой момент, критические моменты и скольжение. Как они зависят от параметров схемы замещения двигателя?

7. Покажите, как изменяется механическая характеристика двигателя при введении реостата в цепь ротора. Для чего вводится реостат в цепь ротора асинхронного двигателя при пуске?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № Исследование двигателя постоянного тока параллельного возбуждения Цель работы - осуществление пуска и изучение способов изменения направления вращения двигателя, технических данных, методов регулирования частоты вращения, основных свойств, а также характеристик двигателя.

1. Описание лабораторной установки Лабораторная установка, электрическая схема которой приведена на рис.1, содержит двигатель постоянного тока ДПТ, электромагнитный тормоз ЭТ, измеритель момента, три управляемых выпрямителя UD1... UD3, измерительные приборы, резисторы rп и rд, тахометр, коммутирующую аппаратуру: автоматические выключатели АВ5...АВ8, кнопки ПУСК и СТОП, контакторы К1...К3, реле времени РВ1 и РВ2, выключатели S1 и S20, перемычку П3.

Для пуска и выключения двигателя используются контакторы и реле времени (см.

далее разд.3, п.3). Катушку контактора К1 включают и выключают кнопками ПУСК и СТОП. Электромагнитный тормоз ЭТ создает тормозной момент на валу двигателя.

Значение момента можно изменять регулятором R1 управляемого выпрямителя UD1.

Резисторы rп и rд ограничивают пусковой ток двигателя Рис. Выключателем S1 предотвращается возможность пуска двигателя при включенном электромагнитном тормозе. Выключателем S20 можно включить резистор rд в цепь якоря двигателя.

Перед пуском двигателя выключатели S1 и S20 необходимо ВКЛЮЧИТЬ, а после пуска выключатель S1 перевести в положение ВЫКЛЮЧЕНО.

Регулятором R2 (выпрямителя UD2) можно изменять ток в цепи возбуждения двигателя. Напряжение на якоре двигателя регулируется с помощью выпрямителя UD3 (регулятор R3).

Измеритель момента, состоящий из индуктивного датчика ДИ, преобразователя П, измерительного прибора Н·м и механизма передачи изменения положения индуктора тормоза к ДИ, позволяет измерить момент, создаваемый тормозом.

На стенде установлен также цифровой тахометр, с помощью которого измеряется частота вращения двигателя.

Большая часть электрической цепи лабораторной установки смонтирована.

На рис.1соответствующая ей часть схемы обведена штрихпунктирной линией.

Для проведения эксперимента обмотку якоря и обмотку возбуждения двигателя соединяют с одноименными гнездами стенда, а также устанавливают перемычку П3.

Для исключения аварийного режима работы стенда при пуске двигателя (после разрешения преподавателя) необходимо соблюдать представленную последовательность действий:

1) регулятор R1 повернуть до упора против часовой стрелки, чтобы напряжение на выходе выпрямителяUD1 после его включения было близко к нулю, включить АВ5;

2) включить АВ6 и с помощью регулятора R2 установить максимальный ток в обмотке возбуждения (пуск с недостаточным током возбуждения может привести к разносу двигателя);

3) включить выключателем АВ7 выпрямитель VDЗ и регулятором RЗ установить напряжение 220 В;

4) включить цепь управления выключателем АВ8. После этого можно осуществлять пуск двигателя нажатием на кнопку ПУСК.

2. Порядок выполнения работы 1. Изучить электрическую схему установки, определить назначение всех ее элементов, найти их на лабораторном стенде, записать технические данные исследуемого двигателя (см. паспорт на двигателе).

2. Изучить последовательность действий при пуске двигателя, а также необходимые переключения в схеме для изменения направления вращения двигателя.

3. Соединить обмотку якоря и обмотку возбуждения двигателя с одноименными гнездами стенда, установить перемычку П3.

4. Отчитаться перед преподавателем в выполнении пп.1,2,3, затем осуществить пуск двигателя при М = 0.

5. Провести опыт нагрузки для выяснения зависимостей частоты вращения двигателя n и тока якоря Iя, от момента на валу М, а также коэффициента полезного действия от мощности на валу Р2 при номинальных напряжении на зажимах якоря Uн и токе возбуждения Iвн. Результаты опыта занести в табл.1.

Методические указания:

а) установить номинальный ток возбуждения Iвн = 0,55 А и поддерживать его во время опыта постоянным;

б) установить номинальное напряжение на зажимах якоря Iн = 220В;

в) измерения провести при нагрузках (моментах), которые соответствуют следующим значениям тока якоря:

Здесь Iн - номинальный ток двигателя;

Iхх - ток якоря при работе двигателя в режиме холостого хода (М = 0);

г) после получения экспериментальных данных двигатель не выключать, момент установить равным нулю.

Таблица Измерено n, мин- U = Uя, В Iв = Iвн А Iя, А М, Н·м Вычислено I, А P1, кВт P2, кВт КПД 6. Провести второй опыт нагрузки (U = Uн, Iв = Iвн) для определения характера изменения зависимостейn(М) и IЯ(М) при включенном в цепь якоря добавочном резисторе rд. Результаты опыта занести в табл.2.

Методические указания:

а) включить в цепь якоря резистор rд выключателем К3, переведя его в положение ВЫКЛЮЧЕНО;

б) ток возбуждения при проведении эксперимента поддерживать номинальным;

в) измерения проводить при значениях тока якоря Iя, указанных в п.в) методических указаний к п.5.

Таблица n, мин- U = Uя, В Iв = Iвн, А Iя, А М, Н·м 7. Выполнить третий опыт нагрузки (Iв = Iвн, rд = 0) для определения характера изменения зависимостейn(М) и IЯ(М) при напряжении на зажимах якоря меньше номинального значения. Результаты опыта занести в табл.3.

Методические указания:

а) установить напряжение на якоре V = (130…150) В;

б) выключить резистор rд (выключатель S20 перевести в положение ВКЛЮЧЕНО);

в) ток возбуждения во время опыта поддерживать номинальным;

г) измерения провести при значениях тока якоря Iя, указанных в п.в) методических указаний к п.5.

Таблица n, мин- U, В Iв = Iвн, А Iя, А М, Н·м 8. Провести четвертый опыт нагрузки (U = Uн, rд = 0 для определения характера изменения зависимостейn(М) и IЯ(М) при ослабленном магнитном потоке Ф. Результаты опыта занести в табл.4.

Методические указания:

а) установить ток возбуждения примерно Iв = 0,4 А (не меньше) и поддерживать его постоянным;

б) установить на зажимах якоря номинальное напряжение;

в) измерения провести при тех же значениях тока якоря Iя, что и в предыдущих опытах (см. пп.5-7).

После завершения эксперимента выключить двигатель (с помощью кнопки СТОП), а затем источник напряжения стенда. Результаты опытов (см. пп.5-8) показать преподавателю.

Таблица n, мин- U =Uя, В Iв, А Iя, А М, Н·м 9. Вычислить по результатам табл.1 потребляемую мощность P 1, мощность на валу P 2, коэффициент полезного действия. Результаты занести в табл.1.

10. Построить по результатам табл.1-4 в общей системе координат механические характеристики n(М).

11. Построить по результатам табл.1-4 в общей системе координат зависимости IЯ(М).

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № Исследование двигателя постоянного тока последовательного возбуждения Цель работы: изучить устройство двигателя, получить навыки в сборке схемы, включении, реверсировании и регулировании частоты вращения двигателя;

снять рабочие и механические характеристики двигателя.

Оборудование и приборы:

– двигатель постоянного тока последовательного возбуждения;

– источник постоянного тока с регулируемым напряжением или пусковой реостат в цепи якоря;

– электромагнитный тормоз для нагрузки двигателя;

– вольтметр магнитоэлектрический с пределом измерения 150 В;

– амперметр магнитоэлектрический в цепи якоря с пределом измерения 5 А;

– амперметр магнитоэлектрический в цепи шунтирующего реостата.

Порядок выполнения работы 1. Собрать электрическую схему (рис. 1) и представить для проверки преподавателю.

Записать паспортные данные двигателя.

Рис. 1. Схема исследования двигателя 2. Снять характеристики двигателя при полном поле (ключ К разомкнут).

Электромагнитным тормозом нагрузить двигатель на 20–25 % и выполнить пуск.

Увеличивая нагрузку, снять показания приборов для 5–6 значений полезного момента, а данные записать в табл. 1.

Таблица Результаты измерений Измерено Вычислено Номер опыта U, В I, А n, об/мин М, кГм Р1, Вт Р2, Вт,% 3. Снять характеристики двигателя при ослаблении поля (ключ К замкнут), как в п.

2 (при тех же значениях напряжения и токов), а результаты записать в табл. 2, аналогичную табл. 1.

4. Включить последовательно в цепь якоря реостат и снять характеристики двигателя, как в п. 2, записать данные в табл. 3, аналогичную табл. 1.

5. По результатам опытов вычислить параметры по формулам:

;

;

.

где М – полезный момент на валу двигателя, кГм;

Р1 – мощность, потребляемая двигателем, Вт;

Р2 – полезная мощность на валу двигателя, Вт.

6. По данным табл.1 построить в масштабе рабочие характеристики двигателя, т. е.

зависимости и в одной,,, системе координат, а также скоростную и моментную характеристики в другой системе координат.

7. По результатам опытов построить в одной системе координат естественную (п. 2) и искусственную (п. 4) механические характеристики двигателя, т. е.

зависимость.

8. Сформулировать выводы по работе.

Контрольные вопросы 1. Почему в момент пуска двигателя возникает большой ток?

2. Что представляют собой рабочие характеристики двигателя последовательного возбуждения?

3. Как изменятся обороты двигателя при включении сопротивления параллельно обмотке возбуждения, параллельно якорю?

4. Почему не допускается включение двигателя последовательного возбуждения с нагрузкой менее 25 % от номинальной?

5. Какие способы регулирования частоты вращения возможны в двигателях последовательного возбуждения?

6. Как изменить направление вращения двигателя?

7. Укажите способы пуска двигателей постоянного тока.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № Исследование трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором Цель работы: исследовать электрические и механические свойства трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Краткие теоретические сведения и описание лабораторной установки В силу простоты конструкции и, следовательно, малой стоимости и высокой надежности, асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором являются самыми массовыми электродвигателями. Принцип действия асинхронных машин основан на возникновении механических сил при взаимодействии вращающегося магнитного потока, создаваемым статорной частью, с током в роторной обмотке. Причём токи в роторе машины возникают также под действием магнитного поля статора. При этом частота вращения ротора асинхронного двигателя n2 меньше частоты вращения магнитного поля машины n1 на величину скорости скольжения:

n2= n1 - nS, об/мин Асинхронный двигатель является симметричной нагрузкой трехфазной сети и общую активную потребляемую мощность можно определить, зная потребляемую мощность в одной из фаз:

Р1 = 3 РФ, Вт В лабораторной установке в качестве механической нагрузки двигателя используется электрический генератор. Тогда механическая мощность на валу двигателя определяется исходя из электрической мощности, отдаваемой генератором и его КПД:

Р2 = РГ / h Г ;

РГ = U2 I2, Вт Зная выходную механическую мощность двигателя можно определить полезный момент на валу двигателя:

M = 9.55 P2 / n2, H м Порядок выполнения работы 1.Ознакомиться с лабораторным стендом, асинхронным двигателем и измерительными приборами. Записать их паспортные данные.

2.Собрать электрическую схему и представить ее для проверки преподавателю (рис.1.) Рис. 1. Схема подключения асинхронного двигателя 3. Выполнить пуск двигателя при замкнутом ключе К с последующим его отключением.

4. Установить регулировочным реостатом в цепи возбуждения паспортное напряжение нагрузочного генератора.

5. Снять рабочие характеристики асинхронного двигателя, нагружая двигатель при помощи генератора включением ламп нагрузочного реостата. Выполнить 5-6 измерений, начиная с холостого хода двигателя. Записать показания приборов в табл. 1.

Таблица Результаты испытаний двигателя Кол- Измерено Вычислено во IФ, РФ, Р Г, Р2, Р1, М, Uф, ns, UГ, IГ, n2, S, Cos( ) вкл. В А Вт об/мин В А Вт Вт Вт об/мин Нм % ламп х.х 6. Отключить двигатель от сети. Изменить направление вращения двигателя, поменяв местами два любых фазных провода. Включить двигатель и проконтролировать изменение направления вращения двигателя.

7. Вычислить параметры двигателя.

8. На основании паспортных данных двигателя исследовать на компьютере механическую характеристику во всем диапазоне скольжений.

9. По результатам опытов и расчетов на ЭВМ построить рабочие характеристики сos( ) = f(P2) в одной координатной системе и M= f(P2), = f(P2), n2= f(P2), механическую характеристику M = f(S) - в другой координатной сетке.

10. Сформулировать выводы по работе.

Контрольные вопросы 1. В чем состоит принцип действия трехфазного асинхронного двигателя?

2. Какие виды асинхронных двигателей Вы знаете?

3. Как влияет изменение питающего напряжения на вращающий момент асинхронного двигателя?

4. Перечислите способы регулирования частоты вращения асинхронных двигателей.

5. Что такое номинальное и критическое скольжение?

6. Чем определяется перегрузочная способность асинхронного двигателя?

7. Каковы преимущества и недостатки асинхронных двигателей?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № Исследование синхронного генератора Цель работы: изучить устройство синхронного генератора и приобрести практические навыки в сборке схем и снятии характеристик. Получить экспериментальное подтверждение теоретических сведений о свойствах синхронного генератора.



Pages:   || 2 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.