1.4 Задачи для самоподготовки

1 По результатам опыта короткого замыкания ( Вт, В, А) определить параметры и схемы замещения трансформатора. Нарисовать Г-образную схему замещения трансформатора для данного режима.

2 Определить параметры Г-образной схемы замещения однофазного трансформатора номинальной мощностью 25 кВ·А по данным опытов холостого хода и короткого замыкания В, В, А, Вт, В при Вт.

3 Определить коэффициент полезного действия и напряжение на зажимах вторичной обмотки однофазного трансформатора при нагрузке, составляющей 50 % от номинальной и , характер нагрузки индуктивный. Номинальные данные трансформатора следующие: кВ·А, кВ, кВ, мощность холостого хода кВт, мощность номинального короткого замыкания кВт при напряжении .

4 Трехфазный трансформатор имеет следующие номинальные данные: потребляемая мощность кВ·А, высшее напряжение В, низшее напряжение В, напряжение короткого замыкания , мощность холостого хода Вт, мощность короткого замыкания Вт, частота сети Гц. Определить коэффициент полезного действия при номинальной нагрузке и коэффициенте мощности .

2 Машины постоянного тока

2.1 Основные понятия и положения

Машины постоянного тока могут работать как в генераторном, так и в двигательном режиме. Независимо от режима работы машины различают следующие способы возбуждения магнитного потока: независимое, параллельное, последовательное и смешанное возбуждение. Генератор постоянного тока работает следующим образом. Первичный двигатель развивает вращающий момент , вращая ротор генератора с частотой . Если к обмотке возбуждения подведено напряжение , то в ней возникает ток , создающий магнитодвижущую силу (МДС) . МДС возбуждает в машине магнитный поток возбуждения . При вращении проводников якоря в магнитном поле, возбуждаемом МДС главных полюсов машины, в них наводятся ЭДС. Сумма ЭДС всех проводников одной параллельной ветви обмотки якоря определяет ЭДС якоря

,

где :

– число пар полюсов,

– число проводников обмотки якоря,

– число пар параллельных ветвей в обмотке якоря.

Уравнение электрического состояния машины постоянного тока:

– в режиме генератора

,

– в режиме двигателя

.

Взаимодействие проводников с током обмотки якоря и магнитного поля машины создает электромагнитный момент, действующий на якорь

,

где

Электромагнитный момент является тормозящим в генераторе и вращающим в двигателе.

Частота вращения якоря в двигателе может быть рассчитана по следующим выражениям

.

Последняя формула является описанием механической характеристики двигателя постоянного тока. При «идеальном» холостом ходе двигателя, когда , частота вращения якоря равна

.

Коэффициент полезного действия машины постоянного тока

,

где – полезная мощность машины:

– в режиме генератора ,

– в режиме двигателя ;

– момент на валу двигателя;

ω – угловая скорость вращения вала;

– мощность подводимой энергии к машине:

– в режиме генератора ,

– в режиме двигателя ,

– момент первичного двигателя, вращающего якорь генератора.

На рисунке 6 представлены электрические схемы генератора и двигателя постоянного тока параллельного возбуждения.

а) б)

Рисунок 6 – Схема генератора (а) и двигателя (б) параллельного возбуждения