Брандина Электрические машины, страница 2

Значение р0 приводитсяв паспортных данных трансформатора.1.5. Режим короткого замыкания (U2 = 0)В режиме короткого замыкания (к.з.) токи I&1 и I&2′ сдвинуты по фазепочти на 180° и примерно равны, поэтомуI&1 + I&2′ = I&10 ≈ 0 .Это позволяет пренебречь контуром намагничивания (ветвью rm , x m ) .Кроме того, если учесть, чтоr1 + r2′ = rk , x1 + x 2′ = x k ,то схема замещения примет вид рис. 1.11.Рис.

1.11Опытное определение параметров производится по схеме рис. 1.12 .Рис.1.12В результате опыта определяем параметры:zК =U 1К;I 1КrК =rxP1К; x К = z 2 К − r 2 К ; r1 ≈ r2′ = K ; x1 ≈ x2′ = K .222I 1К(1.11)Таким образом, опыты х.х. и к.з. позволяют определить всепараметры схемы замещения (рис.1.8).Напряжением короткого замыкания uк называется такоенапряжение, при котором ток короткого замыкания равенноминальному току I к = I н ,uК = IН zК.(1.12)Активная и реактивная составляющие:uКА = IН rК = uК cosϕК , uКР = IН xК = uК sinϕК,(1.13)где cosϕК = rК / zК, sinϕК = xК / zК.(1.14)Напряжение короткого замыкания выражается в процентах:(1.15)uК% = uК / UН 100%и приводится в паспортных данных трансформатора, а также егоактив- ная и реактивная составляющие.

Значение uк% составляет5…10%.Мощность, потребляемая трансформатором в режиме к. з. ,определяется потерями в обмотках. Для номинального значения токаэта мощность равна(1.16)ркн = m I 2н rК .Это значение приводится в паспортных данных.Потери в обмотках для текущего значения тока можно определитьпо формулерк = ркн (к нг)2,(1.17)где коэффициент нагрузкикнг = I / IН.1.6. Внешние характеристики(1.18)Изменение напряжения при нагрузке трансформатора зависит отхарактера нагрузки (коэффициента мощности cosϕ2) и может бытьопределено приближенной формулой [1] :∆u% ≈ (uKAcosϕ2 + uKPsinϕ2) кНГ.(1.19)Вид внешних характеристик показан на рис.

1.13.Рис. 1.13а) активная нагрузка (cosϕ2 = 1); б) активно-индуктивная нагрузка;в) активно-емкостная нагрузка.1.7. КПДтрансформатораКПД [ ] равен отношению полезной мощности Р2 к потребляемоймощности Р1η = Р2 / Р1 ,(1.20)гдеР2 = SН кНГ cosϕ2 ,cosϕ2 - коэффициент мощности нагрузки,SН = m UФН IФН - номинальная мощность трансформатора,Р1 = Р2 + р0 + рК .(1.21)Таким образомη=S Н к НГS Н к НГ cos ϕ 2.cos ϕ 2 + p 0 + p КН к 2 НГ(1.22)Потери в стали р0 называются постоянными потерями ,т.к. они независят от тока нагрузки. Эти потери зависят от Ф2, т.е.

от U21 , и отчастоты f питающей сети.Потери в обмотках рК (1.15) зависят от I 2 и называютсяпеременными.Чтобы определить кНГ , соответствующий максимуму КПД , следуетвзять производную и приравнять ее нулю:dη=0 .dк НГОтсюда получаемp 0 = к 2 НГ р КНик НГ =р0.р КН(1.23)Условие максимума КПД трансформатора, как и электрическихмашин, соответствует равенству постоянных и переменных потерь.1.8. Параллельная работа трансформаторовДля включения трансформаторов на параллельную работусогласно ГОСТ 11677-85 необходимо выполнить ряд условий :- группа соединений трансформаторов должна быть обязательноодинаковой ,- коэффициенты трансформации трансформаторов должны бытьодинаковыми (допускается отклонение не более 5%, а при к>3 неболее 1%),- напряжение uK могут отличаться не более чем на 10%.При отличии напряжений uK распределение мощностей междутрансформаторами определяется формулойS1∗ : SII∗ : SIII∗ = 1 / uK1% : 1 / uK2% :1 / uK3% ,гдеS1∗ =S1=S H1SSu K 1 ∑ Hnn u Kn(1.24)и т.д.S - общая мощность нагрузки.Мощности трансформаторов могут отличаться не более, чем в 3 раза.При несоблюдении всех этих условий возникают уравнительныетоки в обмотках трансформаторов.152.

АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ2.1. Общие сведения2.1.1. УстройствоАсинхронные машины, как и другие электрические машины,обратимы и могут работать в качестве как двигателя, так и генератора.Как правило, асинхронные машины используются в качестведвигателей [10] (асинхронные двигатели - АД).Конструктивное устройство асинхронной машины показано нарис.2.1.Рис.2.1.Асинхронныйдвигатель скороткозамкнутымротором1-вал; 2-подшипниковыйщит; 3-корпус статора; 4обмотка статора; 5сердечник статора; 6сердечник ротора; 7обмотка ротора(короткозамкнутая);8вентилятор; 9-кожухвентилятораНеподвижная часть машины называется статором, подвижная часть ротором.

Сердечники статора и ротора асинхронных машинсобираются (шихтуются) из отдельных листов электротехнической стали(рис. 2.2).Рис.2.2Рис.2.3На внутренней поверхности статора и на внешней поверхностиротора имеются пазы, в которых размещаются проводники обмоток.16Обмотка статора выполняется трехфазной, подсоединяется к сетитрехфазного тока и называется первичной обмоткой.К конструктивным частям статора относятся: станина, в которуюустанавливается магнитопровод, и подшипниковые щиты, служащие дляподдерживания вала.Воздушный зазор между статором и ротором в асинхронных машинахвыполняется минимально возможным по условиям производства инадежности работы. В машинах мощностью в несколько киловаттвеличина зазора составляет около 0,5 мм, с ростом мощности игабаритов машины величина зазора увеличивается.Обмотка ротора может быть выполнена трехфазной аналогичнообмотке статора.

Концы фаз такой обмотки ротора соединяются обычнов «звезду», а начала с помощью контактных колец и металлографитныхщеток выводятся наружу. Такая асинхронная машина называетсямашиной с фазным ротором. К контактным кольцам обычно присоединяется трехфазный пусковой или регулировочный реостат. Фазнаяобмотка ротора выполняется с тем же числом полюсов, как и статорнаяобмотка.Другая разновидность обмотки ротора - обмотка в виде беличьейклетки (рис.2.3).

Концы стержней такой обмотки с обоих торцовсоединены накоротко кольцами, поэтому обмотка выводов не имеет.Такая асинхронная машина называется машиной с короткозамкнутым(к.з.) ротором. В машинах мощностью до 100 кВт обмотка роторавыполняется путем заливки алюминием.

В более крупных машинахприменяется медная сварная обмотка. Отсутствие скользящего контактана роторе обеспечивает высокую надежность работы такого двигателя,а простота технологии изготовления - дешевизну. По этим причинамасинхронные двигатели с к.з. ротором находят широкое применение исоставляют основной парк электрических машин.Следует отметить, что обе эти конструкции трехфазногоасинхронного двигателя были изобретены М.О. Доливо-Добровольскимв 1891 г. и сохранили по существу предложенный им вид.2.1.2. Принцип действияОбмотка статора при питании ее трехфазным током с частотой f1создает вращающейся магнитный поток Ф1 с частотой вращенияn1 = 60 f1 / р,(2.1)где р - число пар полюсов обмотки статора.Частота вращения магнитного поля n1 называется синхронной.Соотношение между р и n1 для f1 = 50 Гц приведено в табл. 2.1.Таблица 2.1р123456n1, об/мин 3000 1500 1000 750 600 50017Вращающийся магнитный поток Ф1 индуктирует ЭДС в обмоткеротора .

Поскольку обмотка ротора замкнута, то возникает систематоков ротора I2 и создается вращающийся поток ротора Ф2. Потокротора вращается относительно статора в ту же сторону и с тойчастотой n1 , что и поток статора Ф1 и имеет то же количество полюсов,но ориентирован, согласно правилу Ленца, практически ему навстречу.В результате взаимодействия неподвижных друг относительно другапотоков статора и ротора образуется результирующий поток Ф.Взаимодействие потока Ф и тока ротора приводит к возникновениюэлектромагнитных сил и электромагнитного момента.В режиме двигателя под действием этого момента ротор вращается всторону вращения магнитного поля. В режиме генератора роторвращается с помощью приводного двигателя со скоростью n > n1 , приэтом ЭДС обмотки статора превышает напряжение сети, и машинаотдает энергию в сеть.Частота вращения n ротора асинхронной машины всегда отлична отчастоты вращения магнитного поля n1, которую называют синхронной.Отсюда происходит название машины - асинхронная, т.е.

несинхронная,в которой n ≠ n1. В противном случае проводники ротора не будутпересекаться магнитными линиями вращающегося поля, в них не будетиндуктироваться ЭДС, не будет возникать тока ротора и момента.2.1.3. СкольжениеОтличие частоты вращения ротора n и магнитного поля n1характеризуется скольжениемs=n1 − n.n1(2.2)Скольжение может выражаться в относительных единицах илипроцентах.Частота вращения ротора(2.3)Ниже приводится связь частоты вращения ротора n и скольжения sс режимом работы машины.n = n1 (1 − s)ГенераторДвигательn > n1-∞ < s < 00 < n < n10<s< 1n=n1s=0( режим идеального х.х.)электродинамическийтормозn<01< s < ∞n=0s=1 (режим к.з.)Для двигательного режима работы 0 < n < n1 и скольжение 0< s ≤ 1.18В начальный момент пуска АД n = 0 (режим к.з.), и скольжениеs=n1 − n=1n1При n = n1 имеем s = 0.