- •Электрические цепи
- •Анализ электрических цепей. Анализ цепей постоянного тока.
- •1.Определение электротехника.
- •2. Цепи постоянного тока.
- •Определение и временная диаграмма постоянного тока.
- •Элементы электрических цепей.
- •Параметры элементов.
- •5. Классификация электрических схем.
- •6. Топографические параметры схем замещения. Топографические параметры схем замещения.
- •Ход лекции:
- •Условно положительные направления тока, напряжения и эдс
- •Для простых цепей.
- •Для сложных схем с двумя и более источниками питания.
- •Режимы работы электротехнических устройств.
- •Основные законы электрических цепей.
- •Эквивалентное преобразование сопротивления.
- •Расчёт простых цепей постоянного тока методом эквивалентных преобразований сопротивлений.
- •Анализ сложных цепей постоянного тока.
- •Расчёт методом применения закона Кирхгофа.
- •Расчёт методом контурных токов.
- •Расчёт методом суперпозиции.
- •Расчёт методом узловых напряжений.
- •V. Метод эквивалентного генератора.
- •Цепи однофазного переменного тока.
- •Способы представления переменного синусоидального тока и напряжения.
- •Определение схем замещения по заданным векторным диаграммам токов и напряжений.
- •3. Конденсатор в цепи синусоидального тока
- •Анализ цепей синусоидального тока с помощью векторных диаграмм
- •Расчёт электрического состояния цепи с последовательным соединением элементов l, r, c.
- •Расчёт цепи с параллельным соединением r, l, c элементов
- •Мощность цепи синусоидального тока.
- •Коэффициент мощности и пути его улучшения.
- •Расчёт цепей с взаимосвязанными катушками индуктивности.
- •Трёхфазные цепи
- •Определение трёхфазной системы и её преимущество
- •Принцип получения трёхфазной системы эдс.
- •Способы представления.
- •Схемы соединения элементов трёхфазной системы.
- •Условно положительные направления величин.
- •Основные соотношения между напряжениями.
- •Анализ режимов работы трёхфазных нагрузок.
- •I. Соединение по схеме звезда с нейтральным проводом
- •II. Соединение трёхфазной нагрузки звездой без нейтрального провода (симметричная нагрузка).
- •III. Симметричная нагрузка, включённая по схеме «треугольник»
- •IV. Аварийные режимы при соединении нагрузки звездой.
- •Магнитные цепи
- •Основные физические явления, лежащие в основе принципа действия электромагнитных аппаратов.
- •Основные параметры магнитного поля.
- •Поведение веществ в магнитном поле.
- •IV. Определение магнитных цепей и их классификация.
- •Основные законы, используемые при расчёте магнитных цепей.
- •Расчёт магнитной цепи постоянного тока. Решение прямой задачи.
- •Машины постоянного тока.
- •Область применения. Достоинства и недостатки.
- •Устройство мпт.
- •Принцип действия
- •Классификация мпт по способу возбуждения.
- •Потери мощности и кпд мпт
- •Двигатели постоянного тока
- •Двигатель параллельным возбуждением
- •Двигатель с последовательным возбуждением. (Сериесный дпт)
- •Компаудный дпт (Смешанное возбуждение)
- •Однофазный трансформатор
- •Классификация и область применения.
- •Электрическая схема и принцип действия.
- •III. Полная схема замещения трансформатора.
- •Экспериментальное определение параметров схемы замещения трансформаторов.
- •Опыт при холостом ходе.
- •Опыт короткого замыкания.
- •Упрощенная схема замещения трансформатора и внешняя характеристика.
- •Потери мощности и кпд трансформатора.
- •Машины переменного тока.
- •Асинхронный двигатель.
- •I. Устройство и условное обозначение на схемах.
- •II. Получение вращающегося магнитного поля и принцип действия ад.
- •III. Схема замещения и векторная диаграмма асинхронного двигателя
- •IV. Электромагнитный момент
- •V. Механическая характеристика
- •VI. Способы пуска
- •VII. Регулирование частоты вращения двигателя
- •VIII. Однофазный асинхронный двигатель
- •Синхронные машины
- •Назначение, преимущество и недостатки.
- •Устройство Синхронной машины
- •Принцип действия и режимы работы синхронной машины
III. Схема замещения и векторная диаграмма асинхронного двигателя
При анализе работы асинхронной машины используют схему замещения. Переход от схемы с электромагнитной связью к схеме с электрической связью показан на (рис. 11.6). На схеме замещения (рис. 11.6 а) электромагнитная связь осуществляется через основной магнитный поток , который индуктирует в обмотке статора ЭДС , а в обмотке вращающегося ротора – ЭДС , определяемые уравнениями (11.5) и (11.8). Схема замещения (рис. 11.6 б) соответствует неподвижному ротору, для которого индуктивное сопротивление равно , активное – . При этом ЭДС ротора определяется выражением (11.9), а уравнение электрического равновесия для цепи ротора имеет вид
. (11.23)
Умножив это равенство на коэффициент трансформации ЭДС (11.11) с учетом (11.12) и (11.21) получим
, (11.24)
где – приведенное активное сопротивление фазы ротора; – приведенное индуктивное сопротивление фазы ротора.
Рис. 11.6
Уравнение (11.24) позволяет перейти к схеме замещения (рис. 11.6. в) с электрической связью между статором и ротором. В ветви намагничивания протекает ток , который согласно (11.20) и схеме замещения (рис. 11.6 в) определяется по формуле
.
Падения напряжения от этого тока на сопротивлениях и равны ЭДС: .
Уравнение электрического равновесия для цепи статора
(11.25)
аналогично уравнению (9.7) для первичной цепи трансформатора.
Рис. 11.7
В режиме холостого хода ток ротора 0, угол сдвига тока статора относительно напряжения сети близок к .
IV. Электромагнитный момент
Электромагнитная мощность равна произведению электромагнитного вращающего момента и угловой скорости вращения магнитного потока
.
Механическая мощность на валу ротора равна произведению момента на угловую скорость вращения ротора
.
Разность электромагнитной и механической мощностей, затрачиваемая на электрические потери в активном сопротивлении ротора,
.
Рис. 11.9
,
где .
Из векторной диаграммы для ротора (рис. 11.9) получаем
.
Формула для вращающего момента приобретает вид
, (11.42)
где – постоянный коэффициент.
Из (11.42) следует, что вращающий момент пропорционален произведению магнитного потока и активной составляющей тока ротора. Для определения момента через параметры двигателя выразим ток из схемы рис. 11.6 в без учета тока холостого хода
и через параметры ротора
.
Подставив последнее соотношение в (11.42) с учетом
, ,
где – число витков ротора на одну фазу статора (число фаз = 3); р – число пар полюсов; , получаем
. (11.43)
Согласно (11.43) электромагнитный момент при любом скольжении пропорционален квадрату напряжения фазы статора и тем меньше, чем больше и индуктивное сопротивление машины .
Рис. 11.10
Характерными точками для режима двигателя являются:
режим холостого хода: = 0, = 0;
номинальный режим: =0,02…0,06, ;
режим максимального (критического) момента: , ;
режим пуска: = 1,0, .
Максимум вращающего момента разделяет кривую на устойчивую часть от = 0 до и неустойчивую – от до = 1. Увеличение тормозного момента выше максимального ведет к остановке двигателя.
Максимальный момент и критическое скольжение можно выразить через параметры машины, приравняв к нулю первую производную по (11.43)
, (11.44)
. (11.45)
В этих соотношениях знак плюс относится к двигательному, знак минус – к генераторному режиму работы. Напомним, что формулы получены без учета активного сопротивления обмотки статора.
Путем преобразования уравнения (11.43) с учетом (11.44) и (11.45) получим формулу момента в относительных единицах
.