МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«КАМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

ИНЖЕНЕРНО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»

Кафедра «Электротехники и электроники»

Сборник методических указаний

к практическим занятиям по курсу

«Электрические машины»

г. Набережные Челны

2010г.

Сборник методических указаний к практическим занятиям по курсу «Электрические машины» /Составитель: Муратова З.М. - Набережные Челны: Изд-во ИНЭКА, 2011.- 113 с.

Методические указания содержат теоретическую часть, примеры решения и задачи по основным разделам курса «Электрические машины»: машины постоянного тока, асинхронные и синхронные машины, трансформаторы. Могут быть использованы также для соответствующих разделов курса «Электротехника» и «Электромеханика».

Печатается по решению научно-методического совета Камской государственной инженерно-экономической академии

© Камская государственная

инженерно-экономическая

академия,2011 год

Содержание

Трансформаторы………………………………………4

Асинхронные двигатели …………………………….37

Машины постоянного тока…………………………..57

Синхронные машины…………………………………84

Литература………………………………………112

Трансформаторы.

Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство с двумя или большим числом индуктивно связанных обмоток, предназначенное для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения. В трансформаторе передача энергии из сети к приемнику происходит посредством переменного потока.

Принцип действия. Под действием переменного напряжения , подведённого к первичной обмотке, по ней течёт переменный ток , в результате действия которого в сердечнике трансформатора возбуждается изменяющийся магнитный поток (рис.1).

Рис.1.

Этот поток сцеплён с витками обеих обмоток трансформатора и индуктирует в них ЭДС:

, .

В каждый момент времени отношение этих ЭДС пропорционально отношению чисел витков .

При синусоидальном изменении напряжения источника питания с частотой поток магнитопровода оказывается практически синусоидальным

, ,

- коэффициент трансформации.

Если цепь вторичной обмотки замкнута на нагрузку, то под действием ЭДС возникает ток . Он образует свой магнитный поток - направление встречное по отношению к потоку первичного тока. Результирующий магнитный поток образуется действием намагничивающих сил первичной и вторичной обмоток.

Уравнение М.Д.С.: . Согласно уравнению, всякое изменение вторичного тока вызывает соответствующее изменение тока первичной обмотки, но почти не влияет на амплитуду и характер изменения во времени основного потока, следовательно, пока не изменяется входное напряжение , остаётся практически постоянной и амплитуда основного потока , что характерно для рабочего режима силового трансформатор. Уравнение М.Д.С. – это первое уравнение их трёх, характеризующих любой режим работы трансформатора. Два других – это уравнения электрического равновесия для первичной и вторичной обмоток.

.

Для определения величин, характеризующих работу трансформатора под нагрузкой, проводятся два опыта: опыт Х.Х. и опыт К.З.

Опыт Х.Х.: Вторичная обмотка разомкнута, к первичной обмотке подаётся номинальное напряжение. Определяются следующие величины: .

Опыт К.З.: Проводится при пониженном напряжении на первичной обмотке – подчеркнуть отличие от аварийного К.З. Напряжение подводится такое, при котором токи в обмотках достигают номинального значения. Определяются:

, , , .

Сопротивления К.З. позволяют определить активное и реактивное сопротивления обмоток трансформатора

; ;

; .

Мощность К.З. даёт возможность определить потери в обмотках: , .

Напряжение короткого замыкания – очень важная величина для рабочего режима трансформатора, определяет изменение напряжения на вторичной обмотке в зависимости от нагрузки трансформатора

; ; .

При емкостном характере нагрузки , при индуктивном (рис.2).

Для исследования режимов работы трансформаторов целесообразно магнитную связь между первичным и вторичным контурами заменить электрической – эквивалентные схемы замещения.

Рис.2.

На рис.3а приведена Т-образная схема замещения. Схема замещения трансформатора – это сочетание двух схем замещения, для первичной и вторичной обмоток, которые соединены между собой в точках а и в. В цепи первичной обмотки включены сопротивления и , а в цепи вторичной обмотки – сопротивления и . Участок схемы замещения, включённый между точками а и в, по которому проходит ток , называют намагничивающим контуром. Мощность, расходуемая в этом контуре, определяется потерями в стали сердечника .

а) б)

в)

Рис.3.

Участок схемы замещения, включённый между точками а и в, по которому проходит ток , называют намагничивающим контуром. Мощность, расходуемая в этом контуре, определяется потерями в стали сердечника .

Напряжение на зажимах намагничивающего контура

,

где , .

На вход схемы замещения подаётся напряжение , к выходу её подключается переменное сопротивление нагрузки , к которому приложено напряжение - .

На рис.3б приведена упрощённая расчётная Г-образная схема замещения. В ней ветвь с током перенесена на зажимы источника питания. Такой перенос почти не изменяет токов в ветвях, так как падение напряжения незначительно.

Активные сопротивления обмоток и сопротивления рассеяния объединяются:

; ;

;

Параметры такой схемы могут быть определены опытом Х.Х. и К.З. При ориентировочных расчётах используется схема замещения, представленная на рис.3в.

Следует подчеркнуть, что параметры схемы замещения можно считать постоянными только при небольших изменениях первичного напряжения, т.е. в пределах 10%.