Питання № 41–50
41. Умови одержання обертаючого магнітного поля n1, ковзання.
42 Принцип дії АД. Електричні схеми АД.
43. Призначення і будова щітково-контактного пристрою в АД.
44. Принцип роботи, способи пуску СГ. Намалювати електричну схему для генератора із самозбудженням.
45. Метод точної синхронізації. Електрична схема підключення СГ на паралельну роботу.
46. Від чого залежить нагрівання електричних машин? Класи ізоляції.
47. Механічна характеристика АД, вплив на його характеристики величини напруги й активного опору кола ротора.
48. АД з поліпшеними пусковими властивостями.
49. Швидкісна характеристика n2 = f (P2), регулювання частоти обертання (n) у АД.
50. Робота трансформатора під навантаженням. Вплив характеру навантаження на величину вихідної напруги.
Зовнішня характеристика трансформатора.
Методичні рекомендації до виконання контрольної роботи № 2
При підготовці до контрольної роботи № 2 треба ретельно вивчити матеріал тем по одному з рекомендованих підручників. Кожен варіант завдання на контрольну роботу № 2 містить чотири задачі і одне теоретичне питання.
Нижче наводяться короткі довідки про трансформатори і машини змінного струму і приклади.
У задачах № 1–10 необхідно розрахувати деякі величини трифазних трансформаторів.
Приклад розрахунку трифазного трансформатора.
Приклад 1
Для трифазного трансформатора задані основні величини: номінальна потужність: Sн = 2500 кВА; номінальна напруга U1н = 35 кВ; коефіцієнт трансформації за лінійними напругами Кл = 3,33 ; спосіб з'єднання обмоток « зірка»/ «трикутник».
Визначити номінальну напругу Uн2; коефіцієнт трансформації за фазними напругами Кф; лінійні і фазні струми обмоток вищої і нижчої напруг.
Примітка. Номінальними напругою і струмом трансформатора є їх лінійні значення.
Короткий запис умови прикладу.
Дано: Визначити:
Sн = 2500 кВА U2н, Кф,
U1н=35кВ I1н, I2н,
Кл=3,33 I1ф, I2ф.
Схема з'єднання обмоток: Y / Δ
Рішення:
1) За відомою первинною напругою і коефіцієнтом трансформації визначається вторинна лінійна напруга:
U2н = U1н / Кл=35 / 3,33 = 10,5 кВ.
2) Для визначення коефіцієнта трансформації Кф треба підрахувати фазні напруги обмоток. Первинна обмотка з'єднана зіркою, тому
U1ф
=
кВ.
Вторинна обмотка з'єднана трикутником, тому
U2ф = U2н =10,5кВ.
Коефіцієнт трансформації по фазних напругах:
Кф = U1ф / U2ф = 0,2 / 10,5 =1,92.
3) Лінійні струми визначаються з формули повної потужності
Лінійний струм первинної обмотки
.
первинна обмотка з'єднана зіркою, тому лінійний і фазний струм рівні
І1ф = І1н = 41,4А.
Лінійний струм вторинної обмотки
.
Трифазні асинхронні двигуни
Асинхронним двигуном (АД) називають двигун змінного струму, частота обертання ротора якого залежить від навантаження на валу при постійній частоті струму в обмотці статора.
Принцип дії асинхронного двигуна полягає в наступному. По обмотці статора тече трифазний струм, що створює обертовий магнітний потік. Його частота обертання визначається за формулою:
і називається синхронною частотою обертання.
Магнітний потік статора індукує в обмотці статора ЕРС і, якщо обмотка ротора замкнена, по ній проходить струм. У результаті взаємодії струму ротора з обертовим магнітним потоком статора створюється електромагнітний момент. Під його дією ротор обертається у бік обертання магнітного потоку статора з частотою обертання, яка менше n1
Відносна різниця частот обертання n1 і n , що виражається відносною величиною у частках одиницях чи у відсотках називається ковзанням.
S=n1- n / n1
S
Ковзання в асинхронному двигуні змінюється від 0 до 1. У початковий момент пуску sп =1, при роботі S = 1–6 %.
Електромагнітний момент в асинхронному двигуні залежить від струму ротора і магнітного потоку статора і визначається за формулою:
М =
СмФІ2 · cos
;
де См – коефіцієнт, що залежить від конструкції статора;
І2 – струм ротора;
- кут зсуву фаз струму і ЕРС ротора.
При зміні навантаження від нуля до
номінального кут
2
змінюється мало. Інколи cos
2
може збільшуватись до одиниці. Тоді
спрощено обертаючий момент можна
виразити так:
М = См ФІ2
Важливе значення має залежність обертаючого моменту від ковзання. Ця залежність М=f(s) називається механічною характеристикою асинхронного двигуна.
Пуск асинхронних двигунів характерний кидком струму; пусковий момент невеликий.
У залежності від потужності двигуни з короткозамкненим ротором можуть бути пущені в хід при повній напрузі (Uп=Uс) і зниженій напрузі (Uп<Uс). При потужності до 30–50 кВт застосовується пряме включення в мережу, коли Uп.=Uс .
Великі пускові струми ( порядку сотень ампер ) несприятливо впливають на роботу інших асинхронних двигунів, тому що викликають коливання напруги живильних електричних мереж.
З метою обмеження початкових пускових струмів потужні асинхронні двигуни включаються при зниженій напрузі, коли Uп = (0,5 – 0,8)·Uс .Це досягається включенням двигуна в мережу через трансформатор або дросель. Іноді використовується знижена напруга при пуску переключенням обмотки статора з «зірки» на « трикутник».
Пуск у хід двигунів при зниженій напрузі можливий тільки вхолосту, коли немає гальмового моменту на валу, тому що зменшується пусковий момент. Електромагнітний момент асинхронного двигуна пропорційний квадрату підведеної напруги. Так, наприклад, при зниженні напруги вдвічі, обертаючий момент зменшується в чотири рази.
Двигуни з фазним ротором запускають за допомогою пускових реостатів, що включаються в ланцюг ротора. По закінченні пуску опір пускового реостата виводиться, обмотка ротора замикається накоротко.
Регулювання частоти обертання асинхронних двигунів ускладнене
У двигунів з фазним ротором частота обертання регулюється зміною ковзання за допомогою регулюючого реостата в колі ротора.
У двигунів з короткозамкненим ротором регулювання частоти обертання можливе лише в спеціальних випадках (зміна частоти, зміна числа пара полюсів).
Нижче приводяться приклади, які варто розібрати і вирішити самостійно перш, ніж вирішувати задачі №2 і 3 контрольної роботи №2.