Материал для подготовки к экзамену по электротехнике (1092854), страница 15

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 15)

ΔP_ст = Р₁₀ = const; - постоянны для всех режимов и определяются из опыта хх.

- из опыта короткого замыкания.

Отсюда получаем для любого режима:

Подставляя конкретное значение β, по данной формуле можно рассчитать получаемое при перегрузке η _тр.

Как проводится опыт холостого хода и что из него определяется?

Режим работы трансформатора, где не происходит передачи электрической энергии, называется холостым ходом трансформатора. В этом режиме к первичной обмотке подведено переменное номинальное напряжение U_1ном, а вторичная обмотка разомкнута, т.е. нагрузка к вторичной обмотке трансформатора не подключена, и ток в ней равен нулю I₂₀ = 0. Поскольку передачи электрической энергии в этом случае не происходит, то ток в первичной обмотке - ток холостого хода трансформатора I ₁₀ оказывается небольшим, он составляет где-то 3-5-10% от номинального: I₁₀ = (3 - 5 - 10 %) I_1ном. Трансформатор в режиме холостого хода можно рассматривать как катушку с ферромагнитным сердечником, включенную в цепь переменного тока.

Ток холостого хода является важной характеристикой трансформатора, по его величине можно судить о потреблении трансформатором реактивной энергии на намагничивание.

Также в режиме холостого хода определяют коэффициент трансформации: K=E1E2=W1W2. Во вторичной обмотке Е₂₀ = U₂₀, а в первичной обмотке падение напряжения мало и можно принять Е₁ = U_1ном.

Тогда коэффициент трансформации можно определять как отношение напряжений в опыте холостого хода : K=U1номU20 .

Мощность Р_1о, потребляемая трансформатором в опыте холостого хода, расходуется на нагрев первичной обмотки - потери в меди первичной обмотки ∆Р_1м и на нагрев сердечника - потери в стали ∆Р _с.

Джоулевы потери в меди вторичной обмотки отсутствуют, т.к. I₂₀≈ 0 , а в первичной обмотке ∆Р_1м = I₁₀^2∙R_1о они очень малы по сравнению с номинальными, т. к I ₁₀ = (3 - 5 - 10 %) I _{1 ном}. Поэтому мощность Р_1о , потребляемая трансформатором в опыте холостого хода, расходуется лишь на нагрев сердечника - на потери в стали .

Потери в ферромагнитном сердечнике ∆Р _с ~ Φ². ИЗ формулы E1 = 4,44 f W₁ Ф _мax следует, что рабочий магнитный поток трансформатора Φ прямо пропорционально связан с величиной первичной ЭДС : Φ ~ Е₁ . Т.к. падение напряжения в первичной обмотке трансформатора очень мало - не более 3 - 5 % , поэтому можно принять, что ЭДС первичной обмотки практически равна приложенному напряжению Е1 = U1 . Значит, можно считать, что для всех режимов рабочий магнитный поток трансформатора пропорционален приложенному напряжению Φ ~ U₁.

Т.к. ∆Р с ~ Φ², значит ∆Р_с ~ U₁².

Т.к. в опыте холостого хода приложенное к первичной обмотке напряжение является номинальным U₁ = U_1ном, то потери мощности в сердечнике трансформатора в опыте холостого равны номинальным потерям мощности в сердечнике - следовательно, потребляемая трансформатором мощность в опыте холостого хода равна номинальным потерям в сердечнике трансформатора Р_1о = ∆Р_сном.

Как проводится опыт короткого замыкания и что определяется из этого опыта?

Режимом короткого замыкания называется режим, возникающий при соединении между собой без какого-либо сопротивления зажимов источника или иных элементов электрической цепи, между которыми имеется напряжение.

Режим короткого замыкания трансформатора - это нерегламентированный режим, который возникает в аварийных ситуациях, когда при работе трансформатора под номинальным напряжением U₁ = U_{1 ном} сопротивление нагрузки становится равным нулю Z _н = 0 - т.е. вторичная обмотка W₂ замкнута накоротко - «сама на себя».

В опыте короткого замыкания при помощи ручки автотрансформатора плавно повышают входное напряжение, пока ток в первичной обмотке не достигнет номинального значения. Напряжение, при котором в опыте короткого замыкания устанавливаются номинальные токи, называется напряжением короткого замыкания трансформатора U _кз и обычно составляет несколько процентов от номинального: U_кз=(5-7 %)U_1ном.

По данным опыта короткого замыкания можно определить напряжение короткого замыкания трансформатора U кз, его всегда указывают на щитке трансформатора, и оно является одним из паспортных параметров. Напряжение КЗ определяет нормальную работу трансформаторов при их параллельном включении на общую нагрузку, т.к. определяет величину падения напряжения в трансформаторе при нагрузке в номинальном режиме ΔU _ном = U_кз. В опыте короткого замыкания напряжение на выходе трансформатора равно нулю U₂=0, поэтому приложенное в этом опыте к первичной обмотке напряжение U_кз уравновешивается падением напряжения в трансформаторе U _кз = ΔU . Поскольку в опыте короткого замыкания в обмотках трансформатора протекают номинальные токи I_1ном и I_2ном, то и падение напряжения в трансформаторе в этом опыте также соответствует номинальному U _кз = ΔU _ном. Падение напряжения в трансформаторе при нагрузке в номинальном режиме, определяемое из опыта короткого замыкания, сравнительно невелико и составляет 5 - 7 % .

Также из опыта КЗ можно определить номинальные потери в меди - ∆Р _{м ном}. Потери в стали трансформатора ∆Р_с пропорциональны квадрату приложенного к первичной обмотке напряжения ∆Р_с ~ U₁² , ими в опыте короткого замыкания можно пренебречь, т.к. в этом опыте напряжение на первичной обмотке очень мало по сравнению с номинальным U_кз = ( 5 - 7 % ) U_1ном . Следовательно, мощность, потребляемая трансформатором в опыте короткого замыкания, расходуется лишь на тепловые потери в обмотках - потери в меди Р _кз = ∆Р _м. Т.к. токи в обмотках трансформатора в опыте короткого замыкания являются номинальными, то потери в меди в этом опыте так же являются номинальными Р _кз = ∆Р _{м ном}

Внешняя характеристика трансформатора

Внешняя характеристика трансформатора – это зависимость выходного напряжения U₂ от тока нагрузки I₂ или от коэффициента загрузки β: U₂(I₂); U₂(β).

С увеличением нагрузки трансформатора от хх до номинальной увеличивается ток нагрузки I₂ и увеличивается падение напряжения в обмотках, поэтому результирующее напряжение U₂ = U₂₀ – ΔU снижается на (3..5%), т.е. внешняя характеристика трансформатора U₂ (I₂) имеет слабо падающий вид и является достаточно жесткой.

Абсолютная потеря напряжения в трансформаторе при номинальном режиме (при I_тр = I_ном) Δ U = U₂₀ - U₂ = U_кз (В).

Относительная потеря напряжения в трансформаторе Δ U % = (U₂₀ - U₂ ) 100 / U₂₀ в номинальном режиме невелика и для мощных силовых трансформаторов составляет Δ U % = 3 - 5 % .

26. Электрический привод. Структура и преимущества электропривода. Нагрев и тепловой режим работы электродвигателя. Номинальная мощность. Характеристика нагрузочных режимов работы электродвигателя.

Для приведения в действие различных технологических машин, механизмов, аппаратов и др. используется механическая энергия, в большинстве случаев получаемая от электрического привода, в котором в качестве источника механической энергии применяются различные типы электрических двигателей.

Электрический привод (ЭП) – это электромеханическая система, предназначенная для преобразования ЭЭ в механическую, управление потоком этой энергии и содержащая:

- преобразователь ЭЭ (ПЭЭ) - служит для изменения параметров ЭЭ (трансформаторы, выпрямители, частотные преобразователи);

- электромеханический преобразователь (ЭМП) - преобразует электрическую энергию в механическую (электромагнитные и электромашинные преобразователи - различные типы двигателей);

- преобразователь механической энергии (ПМЭ) - служит для изменения параметров механической энергии (редукторы, кулачковые механизмы, кулисные механизмы и др.);

- система управления ЭП (СУЭП) - управляет режимом работы ЭП (включение, выключение, реверсирование, торможение, изменение частоты вращения ЭП);

- рабочая машина (РМ) или исполнительный механизм (ИМ) - преобразует механическую энергию в требуемую работу.

Структурная схема электропривода

В настоящее время на получение механической энергии в электроприводе расходуется около 80 % электрической энергии, потребляемой в промышленности, или около 60 % всей вырабатываемой электрической энергии. Широкое распространение электропривода связано с такими его преимуществами, как

1. Простота подвода и распределения электрической энергии;

2. Высокая надежность, безопасность и экономичность электрических двигателей;

3. Простота и удобство обслуживания и эксплуатации электрических двигателей, управления, контроля и автоматизации работы электропривода;

4. Широкий выбор типов, конструктивных исполнений и мощностей электрических двигателей;

5. Широкий диапазон регулирования частоты вращения и хорошие регулировочные свойства электрических двигателей;

6. Высокая экологическая чистота производства при использовании электропривода.

ТЕПЛОВЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ И НОМИНАЛЬНАЯ

МОЩНОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ

Рис.1. Нагрузочная диаграмма и график зависимости температуры электродвигателя при длительном режиме работы с постоянной номинальной нагрузкой

(т. А - включение нагрузки Р_НАГР = Р _НОМ ; т. В – установление теплового равновесия при Т _УСТ = const ; т. С - отключение нагрузки Р_НАГР = 0 ; т. D - установление теплового равновесия при Т_ЭД = Т _ОС ; t _Р - продолжительность работы двигателя с нагрузкой; t _О - продолжительность останова двигателя)

При кратковременной работе двигателя тепловое равновесие не наступает, его температура не достигает установившегося значения Т_ЭД < Т _УСТ = const и в таком случае двигатель постоянно работает в неустановившихся тепловых режимах – либо нагрева, либо остывания (рис. 2).

Рис. 2. Нагрузочная диаграмма и график зависимости температуры электродвигателя при кратковременном режиме работы. t _Р - продолжительность работы двигателя с нагрузкой; t _О - продолжительность останова двигателя

Во избежание перегрева и резкого сокращения срока службы электродвигателя для характеристики его теплового режима работы водится понятие допустимой температуры электродвигателя Т _{ЭД. ДОП} , которая в каждом случае определяется качеством (классом нагревостойкости) используемой изоляции его обмоток. Из условия обеспечения работы электродвигателя в допустимом тепловом режиме проектируется и выбирается его номинальная мощность Р _НОМ : Р_НАГР = Р _НОМ Т _УСТ = Т _{ЭД. ДОП} .

Номинальная мощность электродвигателя Р _НОМ - это наибольшая полезная механическая мощность на валу электродвигателя, при которой обеспечиваются высокие технико-экономические показатели его работы и допустимый тепловой режим (без перегрева), гарантирующий длительный срок службы электродвигателя в течение 15 – 20 лет.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)