Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электрические машины. Учебное пособие.pdf
( )
2 к 1н к 1н
cos sinU RI X I
βφ φ
′
∆= ⋅⋅ + ⋅⋅
2
2
U
U
К
′
∆
∆=
22н2
UU U= −∆
( )
2 к 1н к
1н
cos sinU RI X I
βφ φ
′
∆= ⋅⋅ − ⋅⋅
2
0н кн
2
н 0н кн
1
cos
РР
S РР
β
η
βφ β
+⋅
= −
⋅ + +⋅
cos 0,95
φ
=
cos
φ
2
0н кн
2
н 0н кн
1
cos
РР
S РР
β
η
βφ β
+⋅
= −
⋅ + +⋅
cos
φ
12.1. При включении во вторичную цепь нагрузки индуктивного характера, В:
;
;
.
12.2. При включении во вторичную цепь нагрузки емкостного характера
расчет аналогичен, но необходимо учесть, что sinφ
13. Значения КПД трансформатора.
13.1. При включении во вторичную цепь нагрузки, о.е.:
13.2. При оптимальном коэффициенте загрузки β
мощности
ющих β
опт
и
расчет аналогичен п. 13.1 при подстановке соответству-
.
Сделать вывод, как изменяется КПД при изменении реальных условий
отрицательный, В:
нагр
.
и коэффициенте
опт
нагрузки на оптимальные.
14. Построение внешних характеристик трансформатора и характеристик
КПД для двух условий эксплуатации.
Для построений внешних характеристик (см. рис. 7.12) используем дан-
ные, полученные при расчете в п. 12.
Для построения характеристик КПД используем формулу
чения
и β. Результаты сводим в табл. 9.2.
, подставляя в эту формулу определенные зна-
151
Таблица 9.2
Данные для построения характеристик КПД
β 0 0,3 β
0,6 β
опт
β
опт
1 1,2
опт
cos φ
cos φ = 0,95
Вопросы для самоконтроля
1. Как проводят опыт холостого хода?
2. Что такое «коэффициент трансформации»?
3. Какие параметры определяют при опыте холостого хода?
4. Какие характеристики строят по данным опыта холостого хода?
5. Как проводят опыт короткого замыкания?
6. Какие параметры определяют при опыте короткого замыкания?
7. Какие характеристики строят по данным опыта короткого замыкания?
8. Как изменяется напряжение на зажимах вторичной обмотки трансфор-
матора с увеличением тока при активно-индуктивном характере нагрузки?
9. Как изменяется напряжение на зажимах вторичной обмотки трансфор-
матора с увеличением тока при активно-емкостном характере нагрузки?
10. Как изменяется напряжение на зажимах вторичной обмотки транс-
форматора с изменением угла φ
2
?
11. Как изменяется КПД трансформатора при изменении коэффициента
загрузки 0 < β < β
опт
?
12. Как изменяется КПД трансформатора при изменении коэффициента
загрузки β
< β < 1?
опт
152
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Определяя место силового трансформатора в электрической сети, следует
отметить, что по мере удаления от электростанции единичные мощности
трансформаторов уменьшаются, а удельный расход материалов на изготовление трансформатора и потери, отнесенные к единице мощности, а также цена
1 кВт потерь возрастают. Поэтому значительная часть материалов, расходуемых на все силовые трансформаторы, вкладывается в наиболее отдаленные части сети, т.е. в трансформаторы с высшим напряжением 35 и 10 кВ. В этих же
трансформаторах возникает основная масса потерь энергии, оплачиваемых по
наиболее высокой цене.
Потери холостого хода трансформатора являются постоянными, не зависят от тока нагрузки и возникают в его магнитной системе в течение всего времени, когда он включен в сеть. Потери короткого замыкания (нагрузочные) изменяются с изменением тока нагрузки и зависят от графика нагрузки трансформатора. Характер суточного или годового графика нагрузки трансформатора зависит от его места в сети и характера нагрузки — промышленная, бытовая,
сельскохозяйственная и т.д. Для экономических расчетов трансформаторы сети
принято разделять на трансформаторы электрических станций, основной сети
при напряжениях 110 кВ и выше и трансформаторы распределительной сети,
непосредственно питающие потребителей при напряжениях 10 и 35 кВ.
Уменьшение потерь холостого хода достигается главным образом путем
все более широкого применения холоднокатаной рулонной электротехнической
стали с улучшенными магнитными свойствами — низкими и особо низкими
удельными потерями и низкой удельной намагничивающей мощностью. Применение этой стали, обладающей анизотропией магнитных свойств и очень
чувствительной к механическим воздействиям при обработке: продольной и
поперечной резке рулона на пластины, к толчкам и ударам при транспортировке пластин, к ударам, изгибам и сжатию пластин при сборке магнитной системы и остова — сочетается с существенным изменением конструкций магнитных систем, а также с новой прогрессивной технологией заготовки и обработки
пластин и сборки магнитной системы и остова.
Новые конструкции магнитных систем характеризуются применением
косых стыков пластин в углах системы, стяжкой стержней и ярм кольцевыми
бандажами вместо сквозных шпилек в старых конструкциях и многоступенчатой формой сечения ярма в плоских магнитных системах. Находят приме-
153
нение стыковые пространственные магнитные системы со стержнями, собранными из плоских пластин, и с ярмами, навитыми из ленты холоднокатаной стали, а также магнитные системы, собранные только из навитых элементов. Эти конструкции позволяют уменьшить расход активной стали и потери холостого хода.
Уменьшение расхода электротехнической стали, при стабильности допустимой индукции, достигается в настоящее время за счет изменения конструкции магнитной системы, например, путем перехода от плоских систем к пространственным магнитным системам.
Уменьшение потерь короткого замыкания достигается главным образом
понижением плотности тока за счет увеличения массы металла в обмотках.
В значительной мере это стало возможным после замены медного провода
алюминиевым в силовых трансформаторах общего назначения мощностью
до 16 000 кВ-А.
Дальнейшее расширение применения алюминия в трансформаторах
больших мощностей ограничивается требованиями механической прочности
обмоток при коротком замыкании. Возможность замены меди алюминием
в обмотках некоторых типов трансформаторов общего и специального назначения еще не исчерпана.
Главным изоляционным материалом в силовых трансформаторах является трансформаторное масло — жидкий диэлектрик, сочетающий высокие изоляционные свойства со свойствами активной охлаждающей среды и теплоносителя. Только благодаря трансформаторному маслу удалось создать трансформаторы с рабочим напряжением 500, 750 и 1 150 кВ, а в перспективе и 1 500 кВ.
Ни один жидкий или газообразный диэлектрик не может служить ему заменой.
В отличие от других изоляционных материалов один и тот же объем масла не может использоваться в течение всего срока службы трансформатора,
т.е. не менее 25 лет. При эксплуатации трансформатора вследствие окисления
при повышенной температуре (до 95 °С) и при каталитическом воздействии
присутствующих в масле металлов и твердых изоляционных материалов оно
стареет, т.е. ухудшает свои качества и требует систематического ухода — сушки, фильтрации, очистки и смены.
Существенное удлинение срока службы масла между сменами достигается тем, что основная масса товарного масла содержит антиокислительную присадку, повышающую стабильность масла против окисления — один из основных показателей качества масла. Дальнейшее повышение стабильности масла
может быть достигнуто путем герметизации бака трансформатора.
154
В последние годы усиливается интерес к применению электрооборудования, в том числе и трансформаторов, работающих в автономных электрических системах с повышенной частотой 100–400 Гц. С ростом частоты уменьшается масса электрооборудования (двигателей, трансформаторов и др.) и появляется возможность применения высокоскоростного электропривода. Повышенная частота используется там, где применяется ручной высокоскоростной электроинструмент с электроприводом: на лесоразработках и горных разработках, на морских и речных судах, в прядильных цехах для электропривода
веретен, для электроплавки и электросварки металлов и т.д. Рост мощностей
автономных электрических систем повышенной частоты уже сейчас ставит задачу создания силовых энергетических трансформаторов, рассчитанных на частоты 100–400 Гц.
Асинхронные машины новых серий, выпускаемые в нашей стране, в основном соответствуют уровню мирового машиностроения, а по ряду параметров
превосходят лучшие образцы передовых зарубежных фирм. Из мировой практики известно, что массовые серии асинхронных двигателей меняются на более совершенные в среднем каждые 8–12 лет. Поэтому нашей электропромышленности уже в настоящее время предстоит выполнить большую работу по совершенствованию конструкций и технологии изготовления асинхронных машин.
Сейчас наблюдаются следующие тенденции в развитии проектирования
и технологии изготовления этих машин:
− улучшение конструкций магнитных систем, обмоток и систем охлаждения
с целью снижения массы, габаритных размеров машин и потерь энергии в них;
− повышение надежности путем улучшения качества изоляции и внедре-
ния более совершенной технологии обмоточноизолировочных работ;
− создание новых схем электропривода, сочетающих в себе асинхронный
двигатель с полупроводниковыми регуляторами и преобразователями для повышения надежности и энергетических показателей;
− разработка более технологичных конструкций машин малой и средней
мощности и микромашин, приспособленных для массового и серийного производства;
− усовершенствование методов оптимизационных расчетов асинхронных
машин на основе применения ЭВМ, физического и математического моделирования, внедрения САПР и др.;
− создание единых, разработанных по общим стандартам, унифициро-
ванных серий асинхронных двигателей.
155
Тенденции развития широкорегулируемого электропровода определяют
направления совершенствования машин постоянного тока. В настоящее время
при разработке новых серий машин постоянного тока должны быть решены
следующие задачи:
– максимально возможно расширен диапазон регулирования скорости
вращения якоря;
– максимально возможно увеличен вращающий момент двигателя при
заданном значении высоты оси вращения;
– улучшены динамические свойства двигателя и его виброакустические
характеристики;
– повышена эксплуатационная надежность.
Также должны быть выполнены еще два непреложных требования:
– соответствие установочно-присоединительных размеров и номиналь-
ных данных рекомендациям Международной электротехнической комиссии
(МЭК);
– обеспечение надежной работы от тиристорных и транзисторных преоб-
разователей.
За последнее время в мировом электромашиностроении произошла смена
четырех поколений конструкций двигателей постоянного тока.
Развитие производства машин постоянного тока в последнее время
во всех индустриально развитых странах характеризуется внедрением во все
возрастающих масштабах штамповочных, намоточных, сборочных автоматов,
а также автоматизированных средств испытаний.
Соответствие конструкции электромеханического преобразователя энергии условиям машинного производства является принципиально новым требованием, которому должны удовлетворять машины постоянного тока современных поколений.
156
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. ГОСТ 2.702-2011. Единая система конструкторской документации
(ЕСКД). Правила выполнения электрических схем. — М. : Стандартинформ,
2011. — 22 с.
2. Касаткин, А. С. Электротехника : учебник для вузов / А. С. Касаткин,
М. В. Немцов. — М. : Изд. центр «Академия», 2003. — 544 с.
3. Копылов, И. П. Электрические машины / И. П. Копылов. — М. : Юрайт,
2016. — Т. 2. — 408 с.
4. Полузадов, В. Н. Электрические машины : учебное пособие / В. Н. По-
лузадов. — Екатеринбург : Изд-во УГГУ, 2010. — 512 с.
5. Полузадов, В. Н. Электрические машины : учебное пособие и контроль-
ные задания / В. Н. Полузадов. — Екатеринбург : Изд-во УГГУ, 2012. — 68 с.
6. Электрические машины : учебник для вузов электротехнических специальностей / Д. Э. Брускин [и др.]. — М. : Высшая школа, 1987. — Ч. 1. —
319 с.
7. Электрические машины : учебник для вузов электротехнических специальностей / Д. Э. Брускин [и др.]. — М. : Высшая школа, 1987. — Ч. 2. —
№ 2. — 335 с.
157