шпоры эл маш

54. Угловая характеристика синхронного генератора.

Вопрос устойчивости работы СД и значение допустимого для него Ммакс решается по так называемого угловой характеристике - зависимости М=f(Θ). Углу Θ между векторами U и E соответствует пространственный угол сдвига между осью результирующего магнитного поля СД и осью его полюсов (углу вылета), причем этот угол в р раз меньше угла Θ (р - число пар полюсов).Уравнение угловой характеристики М=f(Θ) ( получается из рассмотрения векторной диаграммы СД.

При пренебрежении весьма малой величины R1 (сопротивление фазы обмотки статора) получается так называемая упрощенная диаграмма Блонделя (рис. 5.2).

По этой диаграмме выводится уравнение угловой характеристики СД-М=f(Θ). При R1=0 можно считать, что электромагнитная мощность СД равна мощности, подводимой к двигателю, то есть без учета потерь в статоре.

электромагнитный момент СД будет равен

По выражению (5.5) строится угловая характеристика СД, показанная на рис. 5.3.

Из диаграммы рис. 5.2. видно, что с ростом нагрузки (I) угол Θ возрастает, увеличивается и момент, развиваемый двигателем, чтобы соответствовать возросшей нагрузке на валу и обеспечить условия устойчивой работы. При Θ>90 условия устойчивой работы СД нарушаются, так как с ростом нагрузки угол продолжает возрастать, а момент, развиваемый двигателем, уменьшается.

Поэтому СД выходит из синхронизма. Левая часть угловой характеристики M=f(Θ) является ее рабочей частью, а правая часть - это характеристики неустойчивой работы. СД конструируются таким образом, что номинальному моменту двигателя Мн соответствует угол Θн=25-30°.

Из двух соотношений следует, что номинальная перегрузочная способность СД может быть кратковременно увеличена за счет увеличения возбуждения машины, роста ее магнитного потока и Э.Д.С

66. Конструкция электрических машин постоянного тока.

Машина постоянного тока — электрическая машина, предназначенная для преобразования механической энергии в электрическую постоянного тока (генератор) или для обратного преобразования (двигатель). Машина постоянного тока обратима.

Особенности конструкций машин постоянного тока Конструкция машин постоянного тока близка к конструкции синхронных машин. Подавляющее число машин постоянного тока выполняется с коллектором — механическим преобразователем частоты (сущ-т и бесколлекторные –униполярные генераторы)

Полисные наконечники из электротехнической стали б=0,5…2мм. В маломощных допускается в виде сплошного элемента. Якорь из шихтованного материала 0,3…0,5 Обмотка якоря: каждая обмотка соединяется контактной пластиной. Выполняется из электротехнической меди.. Щеточно-коллекторный узел (обычно перекрывает 2-3 пластины). Количество щеток определяется количеством пар полюсов. Располагается между полюсов.. Машины постоянного тока обычно используются в качестве двигателей. Мощность от нескольких Вт до 20 000 Вт Число пар полюсов зависит от мощности и частоты вращения. Микро машины имеют 1 пару полюсов имеют большой диапазон регулирования:

Применяются в качестве генератора постоянного тока (свароч генр) Используются для питания синхронных машин.

98. Автоматические выключатели. Конструктивные характеристики.

Автоматический выключатель должен обеспечивать гашение дуги при всех возможных режимах сети.В автоматических выключателях нашли применение два исполнения дугогасительных устройств — полузакрытое и открытое. В полузакрытом исполнении автоматический выключатель закрыт кожухом, имеющим отверстия для выхода горячих газов. Объем кожуха делается достаточно большим, чтобы избежать появления внутри кожуха больших избыточных давлений. При полузакрытом исполнении зона выброса горячих и ионизированных газов составляет обычно несколько сантиметров от выхлопных щелей. Такое конструктивное решение применяется в автоматических выключателях, монтируемых рядом с другими аппаратами, в распределительных устройствах, в автоматах с ручным управлением. Предельный ток автоматического выключателя не превышает 50 кА. При токах 100 кА и выше в автоматических выключателях применяются камеры открытого исполнения с большой зоной выброса. Полузакрытое исполнение применяется, как правило, в установочных и универсальных автоматах, открытое — в быстродействующих и автоматах на большие предельные токи (100 кА и выше) или большие напряжения (выше 1000В).

Способы гашения электрической дуги в установочных и универсальных автоматических выключателях. В автоматических выключателях массового применения (установочных и универсальных) широкое применение получила деионная дугогасительная решетка из стальных пластин. Поскольку автоматические выключатели должны работать как на переменном, так и на постоянном токе, число пластин выбирается из условия отключения цепи постоянного тока. На каждую пару пластин должно приходиться напряжение менее 25 В. В цепях переменного тока с напряжением 660 В такие дугогасительные устройства обеспечивают гашение дуги с током до 50 кА. На постоянном токе эти устройства работают при напряжении до 440 В и отключают токи до 55 кА. В дугогасительных устройствах со стальными пластинами гашение происходит спокойно, с минимальным выбросом ионизированных и нагретых газов из дугогасительного устройства.

97. Предохранитель, достоинства, недостатки, выбор плавной вставки.

Предохранители – это электрические аппараты, предназначенные для защиты электрических цепей от токов КЗ.

К предохранителям предъявляются следующие требования :

1) Время токовая характеристика предохранителя должна проходить ниже, но возможно ближе времятоковой хар-ке защищаемого объекта;

2) Время срабатывания предохранителя при КЗ должно быть минимально возможным, особенно при защите полупроводниковых приборов;

3) При КЗ в защищаемой цепи предохранители должны обеспечить селективность защиты;

4) Характеристики предохранителя должны быть стабильными, а технологический разброс их параметров не должен нарушать надежность защиты;

5) Предохранители должны иметь высокую отключающую способность;

6) Конструкция должна быть наиболее простой.

Основной характеристикой предохранителя является времятоковая характеристика, представляющая собой зависимость времени плавления вставки от протекающего тока.

Существуют предохранители: а) с мелкозернистым наполнителем (в них дуга гаситься за счет взаимодействия с мелким гранулами наполнителя); б) стреляющие предохранители (дуга гаснет за счет её воздействия на газогенерирующий материал). Существуют предохранители с устройством сигнализации о срабатывании, такие предохранители имеют на торце утопленный подпружиненный боек, при срабатывании предохранит. боек пробивает мембрану на 8 мм.

При КЗ плавкая вставка испаряется по всей длине и в цепь вводиться длинная дуга, горящая в узкой щели имеющая высокое сопротивление, особенно в начальной стадии, когда пары металла недостаточно ионизированы. Все это приводит к возникновению больших перенапряжений – до 4,5U_ном на контактах предохранителя. Для ограничения перенапряжений применяются вставки переменного сечения. В начале сгорает участок меньшего сечения, а затем большего. В результате длина дуги растет медленней.

+: низкая стоимость, простота, быстродействие.

-: не используют для защиты от перегрузок, избирательность обеспечивается только в радиальных системах, отключение цепей связанно в основном с перенапряжением.

79. Тормозные режимы работы двигателя постоянного тока независимого возбуждения.

Электрические двигатели используются не только для приведения во вращение механизмов, но и для их торможения. Торможение необходимо, если нужно быстро остановить механизм или уменьшить его частоту вращения. Применение механических тормозов для этого затруднительно из-за нестабильности их характеристик, малого быстродействия и трудностей автоматизации.

Различаются три вида тормозных режимов двигателей постоянного тока :

1) генераторное торможение с отдачей электрической энергии в сеть (рекуперативное торможение);

Двигатель с параллельным возбуждением переходит в режим рекуперативного торможения, если его частота вращения превышает по=и/(се*ф). Тогда ЭДС машины становится больше напряжения сети и ток меняет направление:т. е. двигатель переходит в генераторный режим , создает тормозной момент, а выработанная электрическая энергия отдается в сеть и может быть использована.

2) генераторное торможение с гашением выработанной энергии в реостате, подключенном к обмотке якоря (реостатное, или динамическое, торможение);

При динамическом (реостатном) торможении двигателя с параллельным возбуждением обмотка якоря отключается от сети и к ней присоединяется реостат. При этом машина работает в генераторном режиме и создает тормозной момент.

3) электромагнитное торможение (торможение противовключе-нием).

В этом режиме изменяют направление электромагнитного момента М, сохраняя неизменным направление вращения, т. е. момент делают тормозным . Последнее осуществляют так же, как и при изменении.

Во всех трех режимах электромагнитный момент М воздействует на якорь в направлении, противоположном п, т. е. является тормозным

74. Классификация машин постоянного тока по способу возбуждения. Различаются генераторы независимого возбуждения и генераторы с самовозбуждением. Генераторы независимого возбуждения делятся на генераторы с электромагнитным возбуждением (рис. 9-1, а), в которых обмотка возбуждения ОВ питается постоянным током от постороннего источника (аккумуляторная батарея, вспомогательный генератор или возбудитель постоянного тока, выпрямитель переменного тока), и на магнитоэлектрические генераторы с полюсами в виде постоянных магнитов. Генераторы последнего типа изготовляются только на малые мощности. В данной главе рассматриваются генераторы с электромагнитным возбуждением. В генераторах с самовозбуждением обмотки возбуждения питаются электрической энергией, вырабатываемой в самом генераторе.Во всех генераторах с электромагнитным возбуждением на возбуждение расходуется 0,3—5% номинальной мощности машины. Первая цифра относится к самым мощным машинам, а вторая — к машинам мощностью около 1 кет. Генераторы с самовозбуждением в зависимости от способа включения обмоток возбуждения делятся на 1) генераторы параллельного возбуждения, или шунтовые (рис. 9-1, б), 2) генераторы последовательного возбуждения, или сериесные (рис. 9-1, в), и 3) генераторы смешанного возбуждения, или компаундные (рис. 9-1, г). Генераторы смешанного возбуждения имеют две обмотки возбуждения, расположенные на общих главных полюсах: параллельную и последовательную. Если эти обмотки создают н. с. одинакового направления, то их включение называется согласным; в противном случае соединение обмоток возбуждения называется встречным. Обычно применяется согласное включение обмоток возбуждения, причем основная часть н. с. возбуждения (65—80%) создается параллельной обмоткой возбуждения.

83. Торможение противовключением двигателя постоянного тока независимого возбуждения изменением направления вращения якоря.

Торможение противовключением машины постоянного тока осуществляется путем изменения полярности напряжения и тока в обмотке якоря. При взаимодействии тока якоря с магнитным полем обмотки возбуждения создается тормозной момент, который уменьшается по мере уменьшения частоты вращения электродвигателя. При уменьшении частоты вращения электродвигателя до нуля электродвигатель должен быть отключен от сети, иначе он начнет разворачиваться в обратную сторону.

Торможение электрическое, осуществляемое таким переключением питания обмоток исполнительного электродвигателя, при котором направление тягового усилия изменяется на противоположное. Достигается либо сменой полярности напряжения, подводимого к обмотке вращающегося якоря (ротора) двигателя, либо переключением двух фаз обмотки статора. Величина тормозящего момента регулируется изменением сопротивления в цепи якоря (ротора). При Т. п. сразу же после остановки электропривода он должен быть отключен от сети во избежание изменения направления движения исполнительного двигателя на противоположное. Т. п. применяется в Электроприводах грузоподъёмных и транспортных машин, а также прокатных станов и рольгангов.

107. Назначение рубильников, выключателей. Достоинства и недостатки.Рубильник — простейший электрический коммутационный аппарат с ручным приводом и металлическими ножевыми контактами, входящими в неподвижные пружинящие контакты (гнёзда), применяемый в электротехнических цепях для включения/отключения нагрузки с большой силой тока. Рубильники применяются для включения узлов, находящихся под нагрузкой (с дугогасительной камерой), и систем подачи электроснабжения с большой силой тока (обычно от 20 Ампер). Рубильники без дугогасительной камеры предназначены для включения и отключения сети без нагрузки .+ создание видимого разрыва

- открытые токоведущие части опасны

Высоковольтный выключатель — коммутационный аппарат, предназначенный для оперативных включений и отключений отдельных цепей или электрооборудования в энергосистеме, в нормальных или аварийных режимах, при ручном или автоматическом управлении.

Выключатели с очень большим номинальным напряжением (6 — 1 150 киловольт) и очень большим током отключения (до 50 килоампер) используются на электрических подстанциях. Эти выключатели представляют собой довольно сложную конструкцию, управляемую электромагнитными, пружинными, пневматическими или гидравлическими приводами. В зависимости от среды, в которой производят гашение дуги, различают воздушные выключатели, в которых дуга гасится сжатым воздухом, масляные выключатели, в которых контакты помещаются в ёмкость с маслом, а дуга гасится парами масла, элегазовые выключатели, в которых используется электропрочный газ , и вакуумные выключатели, в которых дугогашение происходит в вакууме. Защитная среда одновременно с дугогашением обеспечивает и диэлектрическую прочность промежутка между контактами в отключенном положении, от чего зависит и величина хода контактов.

*масляных.+ простота конструкций, невысокая цена, универсальность многих узлов.

- пожаро- и взрывонебезопасность, замена и периодическая доливка масла, износ дугогасящих контактов, текущие ремонты.

*вакуумных + отнести большой ресурс отключений-включений номинальных токов, возможность их эксплуатации в агрессивных средах, высокая скорость коммутаций и готовность к повторным включениям

* Элегазовые - пожаро- и взрывобезопасностны

+высокая отключающая способность, Длительный срок службы

* Электромагнитные - пожаро- и взрывобезопасностны, ограничения по величине номинального напряжения(6-10кВ) +малый износ в условиях частых коммутаций