методичка СКЕМ 111 заочн. 2012

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ Запорізький національній технічний університет

ПРОГРАМА, МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ з вивчення дисципліни

«Спеціальний курс електричних машин» та контрольні завдання

для студентів спеціальності 8. 092206 "Електричні машини та апарати"

заочної форми навчання

2009

2

Програма, методичні вказівки з вивчення дисципліни «Спеціальний курс електричних машин» та контрольні завдання для студентів спеціальності 8.092206 «Електричні машини та апарати» заочної форми навчання / Укл.: Т.В. Попова, В.П. Метельський. – Запоріжжя: ЗНТУ, 2009. – 30 с.

Рекомендовано НМО спеціальності для студентів спеціальності 8.092206.01 «Електричні машини та апарати» заочної форми навчання. Протокол № 5 від 18.06.2009 р.

Затверджено на засіданні кафедри «Електричні машини» Протокол № 9 від «21» травня 2009р.

3.Зміст дисципліни. Назва тем, їх зміст, питання для

4

1 ЗАГАЛЬНІ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

У відповідності з навчальним планом дисципліна «Спеціальний курс електричних машин» вивчається студентами спеціальності 8.092206 “Електричні машини та апарати” в 9-му семестрі.

Самостійну роботу над матеріалом дисципліни доцільно організувати наступним чином. Прочитати відповідний параграф підручника, а потім, опрацьовуючи його повторно, законспектувати основні положення, визначення, висновки. В конспекті слід повторити математичні викладки, графіки й рисунки, наведені у підручнику, а також всі проміжні викладки й рисунки, котрі знадобились для розгляду матеріалу, який вивчається. Конспектування при вивченні дисципліни є обов'язковим. Потім слід письмово (в конспекті) відповісти на всі запитання для самоперевірки, подані після методичних вказівок до кожної теми. Відповіді слід давати, використовуючи записи в конспекті, достатньо повно пояснюючи їх фізичними, математичними й іншими причинами, які пояснюють таке положення. Якщо відповіді на питання для самоперевірки становлять труднощі, необхідно відповідну тему опрацювати ще раз більш уважно або звернутися за консультацією з цього питання до викладача.

Працюючи над матеріалом дисципліни, бажано користуватись одним із рекомендованих джерел, оскільки завдяки використанню однозначних позначень та визначень полегшується засвоєння. Додаткову літературу можна використовувати для поглиблення знань з окремих тем після повного попереднього опрацювання розділу дисципліни.

При підготовці до іспиту для швидкого відновлення у пам’яті матеріалу, який вивчається, рекомендується проглянути конспект, звернувши особливу увагу на питання для самоперевірки.

На установчій сесії студенти слухають лекції, виконують лабораторні та практичні роботи. Протягом семестру студенти виконують одну контрольну роботу. До екзаменаційної сесії студенти захищають лабораторні та контрольну роботи, захищають курсову роботу. Під час екзаменаційної сесії студенти складають іспит за розкладом.

5

2 РОБОЧА ПРОГРАМА ДИСЦИПЛІНИ. МЕТА І ЗАВДАННЯ ДИСЦИПЛІНИ, ЇЇ МІСЦЕ

ВНАВЧАЛЬНОМУ ПРОЦЕСІ

2.1Мета викладання дисципліни: вивчення та засвоєння методів і особливостей розрахунку перехідних процесів і сталих режимів трансформаторів з застосуванням ЕОМ, що використовуються при проектуванні й оптимізації конструкції різноманітних трансформаторів і застосуванні одержаних знань в інженерній діяльності.

2.2Завдання вивчення дисципліни: для досягнення вказаних цілей в процесі вивчення студентам необхідно знати:

методи складання математичних моделей трансформаторів;

методику використання сучасних ЕОМ для реалізації різних математичних моделей трансформаторів;

методи розрахунку параметрів трансформаторів.

В результаті вивчення дисципліни студенти повинні вміти:

вибрати найбільш доцільний метод математичного опису процесів перетворювання енергії при розрахунку різних режимів трансформаторів;

скласти алгоритм та програму розрахунків різних режимів на ЕОМ;

провести розрахунок перехідних процесів і сталих режимів з використанням ЕОМ;

знайти аналітичне рішення систем рівнянь, описуючих перехідні процеси в трансформаторах для ряду часткових випадків, провести аналіз результатів розрахунку;

зробити аналіз результатів розрахунків.

2.3 Перелік дисциплін, засвоєння яких необхідне для даної дисципліни: вища математика, фізика, обчислювальна техніка та програмування за фахом, теоретичні основи електротехніки, електричні машини.

6

3 ЗМІСТ ДИСЦИПЛІНИ. НАЗВА ТЕМ, ЇХ ЗМІСТ, ПИТАННЯ ДЛЯ САМОПЕРЕВІРКИ

3.1 Математична теорія трансформаторів

Особливості математичної теорії трансформаторів. Диференційне рівняння однофазного трансформатора. Диференційне рівняння трансформаторів зі складним магнітним колом. Диференційні рівняння трансформатора при концентричному й почерговому розташуванні обмоток на стрижні. Електромагнітні характеристики трансформаторів.

Самостійна робота – 4 год.

Питання для самоперевірки

1 Чому в математичній теорії трансформаторів диференційні рівняння містять парні реактивні опори обмоток, а не реактивні опори окремих обмоток ?

2 Як враховується насичення магнітного кола при рішенні диференційних рівнянь трансформаторів?

3 У якій системі координат можна розв'язати рівняння трансформатора?

4Що таке динамічна індуктивність обмоток трансформаторів?

5Запишіть диференційнї рівняння для однієї фази двообмоткового трансформатора за умови, що обмотка ВН – двоконцентрична.

6Що таке параметри внутрішньої і зовнішньої електромагнітних характеристик трансформатора?

Література: [1] С.49-58 , [3] С.87-97, [5] С.52-58, 164-169.

3.2Розрахунок індуктивних опорів обмоток трансформаторів

Шляхи визначення індуктивних опорів трансформаторів. Застосування методів розрахунку потокозчеплення, еквівалентних площин і середньогеометричних відстаней для визначення опорів простих обмоток.

7

Застосування методу багатообмоточного трансформатора й метода потужностей для визначення індуктивних опорів складних обмоток трансформаторів

Визначення опорів трансформаторів з декількома ступенями свободи.

Самостійна робота – 6 год.

Питання для самоперевірки

1.Розрахунок індуктивних опорів трансформатора методом розрахунку потокозчеплень.

2.Розрахунок індуктивних опорів трансформатора методом середньогеометричних відстаней.

3.Застосування методу потужності для визначення опору складних обмоток з декількома ступенями волі.

4.Визначення індуктивних опорів автотрансформатору при з’єднанні послідовної, спільної та регулювальної обмоток за схемою «в розтин».

5.Визначення індуктивних опорів автотрансформатору при з’єднанні послідовної, спільної та регулювальної обмоток за схемою «вилка».

6.В якому випадку регулювальну обмотку автотрансформатора не можна з’єднати за схемою «реверс».

Література: [1] С.113-139,198-234, [2] С.246-272.

3.3 Аналіз перехідних процесів трансформаторів

Вмикання трансформатора в мережу. Вмикання однофазного трансформатора з різноманітним магнітним колом. Урахування динамічної магнітної провідності вмикання трифазних трансформаторів.

Розрахунок струмів короткого замикання, визначення максимального кидка струму визначенням сталого струму к.з. при однофазному, двофазному й трифазному к.з.

Самостійна робота – 4 год.

8

Питання для самоперевірки

1.У чому сутність графоаналітичного методу рішення перехідного процесу при вмиканні трансформатора в мережу?

2.Який з перехідних процесів: вмикання трансформатора або к.з. затухає швише?

3.Як впливає залишковий магнітний потік на перехідний процес вмикання трансформатора в мережу?

4.Чи буде однаковим кидок струму у фазах при вмиканні трифазного трансформатора, якщо ні, то чому?

5.У якому випадку насичення магнітного кола справляє більший вплив на перехідний процес вмикання трансформатора: при вмиканні в режимі неробочого ходу або при вмиканні з навантаженням у вторинній обмотці?

6.Коли аперіодична (вільна) складова магнітного потоку трансформатора при вмиканні в мережу відсутня?

7.В якому випадку та чому загальний кидок струму більший: при вмиканні в мережу однофазного чи трифазного трансформатора?

Література: [1] С.300-310, [4] С.43-48.

3.4 Електродинамічна стійкість трансформатора

Термічні явища в трансформаторі при к.з.

Динамічна стійкість обмоток трансформатора при к.з. Розрахунок електродинамічної стійкості обмоток під дією осьових зусиль.

Методи розрахунку полів розсіювання трансформатора при к.з.

Самостійна робота – 2 год.

Питання для самоперевірки

1.Аналіз термічних явищ в обмотках трансформатору при короткому замиканні.

2.Механічні напруги, що виникають в елементах обмоток трансформаторів при дії електродинамічних сил.

9

3.Визначити час, в межах якого трансформатор може працювати в режимі к.з. без термічних пошкоджень.

4.Методи розрахунку електродинамічних сил.

5.Назвіть припущення, які приймаються при розрахунку електродинамічних сил, що розраховуються за допомогою магнітного поля розсіювання трансформатора.

6.Від чого залежить частота власних коливань обмоток та її вплив на електродинамічну стійкість обмоток трансформаторів.

Література: [1] С.333-360, 411-425.

10

4 КОНТРОЛЬНІ ЗАВДАННЯ

4.1 Початкові дані

На кожному стрижні трифазної магнітної системи розташовані шість концентрів відповідно до рисунку 4.1

Рисунок 4.1 – Розташування концентрів однієї фази на стрижні.

Число витків в концентрах:

а) W1= W2 =100; б) W3=450;

в) W4=500;

г) W5= W6 =25.

Активні опори концентрів, взаємоіндуктивні опори розсіювання між концентрами, а також активні та реактивні опори нульової послідовності у відносних одиницях вибираються з таблиці 4.1 відповідно з варіантом, що представляє собою шестизначне число з цифр 1 або 2.