эльмаш

Контрольные вопросы

  1. Принципиальное устройство и назначение основных элементов лабораторного стенда.

  2. Устройство и принцип действия трансформатора.

  3. Цель и методика проведения опыта холостого хода. Физический

U(%) и его связь с напряжением короткого замыкания Uk (%). Объясните необходимость введения этого понятия.

 8. Что такое приведенный трансформатор? Объясните связь между параметрами вторичной обмотки приведенного и реального трансформатора.

 9. Физический смысл параметров схемы замещения трансформатора. Объясните соотношение параметров схемы.

10.Объясните характер зависимости η= f (P2 ) . Постоянные и переменные потери. Условия максимума кпд.

1.3. Лабораторная работа 2. Определение групп соединения обмоток трехфазного трансформатора

Цель работы

Ознакомиться с принципом работы, со схемами и группами соединения обмоток трехфазного трансформатора, научиться определять и изменять группы соединения в практических условиях.

Объект и средства исследования

В качестве объекта исследования используется трехфазный трансформатор. Основные технические характеристики трансформатора приведены на стенде. Питание трансформатора осуществляют от сети переменного тока 220В.

31

Рабочее задание

1.Ознакомиться с устройством лабораторного стенда, конструкцией испытуемого трансформатора, записать его номинальные данные и подобрать соответствующие измерительные приборы.

2.С помощью контрольной лампы и вольтметра произвести маркировку начал и концов обмоток трансформатора.

3.Опытным путем определить группы соединения обмоток для заданных схем трансформатора.

4.Теоретически произвести перемаркировку зажимов обмотки НН трансформаторов, имеющих группы соединения У/Д–7 и У/У–2, для их включения на параллельную работу с трансформаторами, соответственно имеющими группы У/Д–11 и У/У–0.

Методические рекомендации к выполнению рабочего задания и обработке результатов эксперимента

Испытания проводятся на трехфазном двухобмоточном трансформаторе с трехстержневым магнитопроводом. Концы всех обмоток выведены на лабораторный стенд, их маркировка неизвестна.

1. Маркировка начал и концов всех обмоток осуществляется с помощью контрольной лампы и вольтметра. При этом предполагается, что направление намотки всех обмоток одинаково.

1.1. Нахождение концов всех шести обмоток производится по схеме, приведенной на рис. 1.9. Контрольную лампу Л подключают одним зажимом к сети, а вторым – к одному концу любой обмотки.

Предполагаемый второй конец обмотки подключается к сети. Если при подключении к сети лампочка загорается, значит цепь замкнута, т. е. определены концы, принадлежащие одной обмотке. Аналогично определяются концы всех обмоток.

Одновременно по степени накала лампы можно определить принадлежность обмоток к стороне ВН и НН: при включении лампы последовательно с обмоткой НН она будет гореть более ярко, чем с обмоткой ВН. Это объясняется тем, что обмотка НН имеет меньшее число витков, наматы-

32

вается проводом большего сечения, вследствие чего ее активное и индуктивное сопротивление оказывается меньше, чем у обмотки ВН.

1.2.Прежде чем производить разметку начал и концов обмотки ВН и НН, следует найти обмотки, расположенные на одном стержне. В этом опыте напряжение подается поочередно на каждую из трех обмоток ВН. Поток, создаваемый обмоткой ВН, разветвляется по двум другим стержням, в результате чего ЭДС, наводимые в обмотках НН, расположенных на соседних стержнях, будут меньше, чем

вобмотке НН, расположенной на том же стержне, что и питаемая обмотка ВН.

1.3.Маркировку начал и концов фаз обмотки ВН производят по схеме 1.10, а.

&

Рис. 1.10. Схемы маркировки начал и концов обмотки:

а – высокого напряжения, б – низкого напряжения

33

Начало и конец одной из фаз, например А, Х, маркируется произвольно. Затем на обмотку А, Х подается напряжение (рис. 1.10, а). Конец Х соединяется с любым концом обмотки фазы В, а между другим концом обмотки фазы В и зажимом А измеряется напряжение.

Если соединенными оказываются концы Х и Y, то ЭДС обмоток фаз А и В складывается (рис. 1.10, а), вольтметр покажет напряжение больше приложенного.

Если же соединенными окажутся зажимы Х и В, то ЭДС обмоток фаз А и В вычитаются и вольтметр покажет напряжение меньше приложенного. Аналогично размечаются концы обмотки С и Z.

1.4.Разметку начал и концов обмотки НН производят по схеме

1.10, б.

Подают напряжение на одну из обмоток ВН, например АХ. Конец фазы Х соединяется с одним из концов обмотки НН, расположенной на том же стержне, а между свободными концами обмотки

ННи зажимом А измеряют напряжение. Если оказывается соединенными конец Х и а, то ЭДС обмоток ВН и НН фазы А складываются (рис. 10, б), вольтметр покажет напряжение больше подводимого от сети на обмотку АХ.

Если соединяются концы Х и х, то ЭДС обмоток ВН и НН вычитаются, вольтметр покажет напряжение меньше подводимого на зажимы АХ. Разметка концов обмоток НН других фаз производится аналогично.

1.5.Группа соединения обмоток трансформатора определяется углом сдвига между одноименными линейными ЭДС обмоток ВН и НН. Угол всегда отсчитывается от вектора ЭДС обмотки ВН к вектору обмотки НН по часовой стрелке. В трехфазном трансформаторе может быть любое, кратное 30° значение угла от 0° до 360°. Следовательно, возможны 12 углов сдвига, 12 групп соединения. Это позволяет для определения группы использовать циферблат часов: если вектор ЭДС обмотки ВН совместить с минутной стрелкой и разместить минутную стрелку на цифре 12 (0), а вектор линейного напряжения НН совместить с часовой стрелкой, то цифра, соответствующая положению часовой стрелки, будет определять номер группы. Номер группы зависит от схемы соединения и маркировки концов обмоток ВН и НН.

Вданной лабораторной работе группы соединения обмоток трехфазного трансформатора определяются методом вольтметра для схем, изображенных на рис 1.11. Точки А и а соединить между собой электрически и в каждой схеме замерить напряжение. Результаты измерений занести в табл. 1.

34

Рис. 1.11. Примеры схем соединения обмоток трансформатора

35

36

включаемые на параллельную работу трансформаторы имеют нестандартные группы соединений, то нужно уметь путем перемаркировки зажимов вторичной обмотки трансформаторов привести их группу к стандартным 11-й или 0-й.

Изменение номера группы может осуществляться одновременным изменением маркировки начал и концов всех фаз, круговой перестановкой фаз или обоими способами одновременно.

Контрольные вопросы

1.Принципиальное устройство и назначение основных элементов лабораторного стенда.

2.Основные схемы соединения обмоток трехфазных силовых трансформаторов; соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами в обмотках.

3.Методика маркировки начал и концов фаз обмоток ВН и НН и ее теоретическое обоснование.

4.Сущность и методика экспериментального определения группы соединения обмоток.

5.Как можно изменить группу соединения обмоток трансформатора?

6.Почему при эксплуатации трансформатора необходимо знать группу соединения обмоток трансформатора?

37

2.Асинхронные двигатели

2.1.Основные теоретические положения

2.1.1.Назначение асинхронных двигателей

Асинхронной машиной называется бесколлекторная машина переменного тока, ротор которой вращается асинхронно (несинхронно) по отношению к вращающемуся магнитному полю, созданному обмоткой статора. Асинхронные машины мо-

гут работать в режимах двигателя и генератора, но наибольшее применение нашли асинхронные двигатели.

Трехфазные и однофазные асинхронные двигатели являются основными преобразователями электрической энергии в механическую. В настоящее время асинхронные двигатели потребляют около половины всей вырабатываемой электроэнергии и находят применение в качестве электропривода большинства механизмов в современных технологических процессах. Электротехническая промышленность выпускает асинхронные двигатели в широком диапазоне мощностей – от нескольких десятков мегаватт, применяемых для привода насосов и компрессоров, до нескольких ватт, применяемых в системах автоматики.

Однофазные асинхронные двигатели питаются от однофазных электрических сетей. Мощность однофазных двигателей невелика, составляет, как правило, несколько киловатт.

Широкое распространение асинхронных двигателей объясняется простотой их конструкции, невысокой стоимостью, надежностью и высоким значением КПД.

38

2.1.2. Устройство асинхронных двигателей

Асинхронная машина состоит из двух основных частей:

1)неподвижная часть – статор;

2)вращающаяся часть – ротор.

Внутренняя поверхность статора и ротор разделены небольшим воздушным зазором, который в двигателях небольшой мощности имеет величину порядка 0,05–0,25 мм.

Основные элементы конструкции асинхронных двигателей с короткозамкнутым и фазным ротором показаны на рис. 2.1, 2.2.

Статор состоит из сердечника (магнитопровода), корпуса (станины) и обмотки. Сердечник с обмоткой запрессовывается в корпус. К корпусу крепятся подшипниковые щиты. В небольших двигателях корпус литой из стали, чугуна или из алюминиевого сплава, в крупных машинах – сварной из стали.

7

3

Рис. 2.1. Трехфазный асинхронный двигатель первого габарита серии АОЛ с короткозамкнутым ротором:

1 − станина; 2 – осевые вентиляционные каналы; 3 – лапы; 4 – обмотка статора; 5 – доска из пластмассы для выводных зажимов; 6 – выводная коробка из алюминия; 7 – сердечник ротора; 8 – обмотка ротора; 9 – подшипниковые щиты; 10 – крышки

подшипников; 11 – вентилятор; 12 – кожух вентилятора

39

4 5

7

1

Рис. 2.2. Трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором:

1 – вал; 2 – сердечник; 3 – обмотка статора; 4 – корпус; 5 – сердечник статора; 6 – подшипниковый щит; 7 – контактные кольца; 8 – контактные щетки;

9 – коробка выводов

Сердечник статора является элементом магнитной цепи двигателя. Так как по магнитной цепи замыкается переменный магнитный поток, то сердечник выполняют шихтованным, т. е. набранным из отдельных пластин. Пластины сердечника штампуют из рулонной изотропной холоднокатаной стали толщиной 0,3 или 0,5 мм. Для ограничения вихревых токов и соответственно для уменьшения потерь на вихревые токи пластины имеют электроизоляционное покрытие (слой лака или оксидную пленку).

После сборки сердечника статора он опрессовывается, стягивается стальными скобами и запрессовывается в корпус на специальные посадочные выступы.

Обмотка статора. В пазы сердечника укладывается трехфазная симметричная обмотка статора, у которой оси фаз AX, BY, CZ сдвину-

ты в пространстве на αгеом = 120 / р где р – число пар полюсов. Обмотка статора наматывается из изолированного провода. Как

видно из рис. 2.3, при укладке обмотки в паз проводники изолируют от стенок и дна пазовой изоляцией. Пазовая изоляция выполняется из изоляционного материала (электрокартона, лакоткани, миканита и пр.). Верхний и нижний слои обмотки изолируют друг от друга межслоевой изоляцией. Чем выше напряжение, при котором работа-

40