Шпаргалки по электротехнике (стр. 12 из 16)

2. Изменение вторичного напряжения трансформатора. Внешняя характеристика трансформатора. Из уравнения напряжений для вторичной обмотки трансформатора следует, что с изменением тока нагрузкиI2 напряжение на выходе трансформатора U2 также изменяется, что обусловлено главным образом изменениями падений напряжения jI2x2 и I2r2. Изменение вторичного напряжения U2 при переходе трансформатора от режима холостого хода к режиму нагрузки выражают в процентах от номинального напряжения, за которое в трансформаторе принимают напряжение холостого хода U20. dU%=(U20-U2)*100/U20. С точностью, достаточной для практических расчетов, dU% представим в виде dU% = b(uкa*cosj2+uкр*sinj2), где uка=uk*cosjк — активная составляющая напряжения короткого замыкания; ukр=uк*sinjк — реактивная составляющая напряжения короткого замыкания; j2 — угол сдвига фаз между током нагрузки I2 и напряжением U2. Изменение вторичного напряжения зависит не только от величины нагрузки b, но и от ее характера т. е. коэффициента мощности cosj2. Зависимость напряжения на выходе трансформатора от тока нагрузки U2=f(I2), представленная графически, называется внешней характеристикой трансформатора (рис. 1.6).

Для построения этой характеристики воспользуемся формулой U2*=1-10^-2*dU% или U2=1— b10^-2(uкa*cosj2+uкр*sinj2), где U2*=U2/U20 — напряжение на выходе трансформа тора в относительных единицах. При изменениях нагрузки в

пределах номинальной (b<=1) внешние характеристики трансформатора прямолинейны. При чисто активной нагрузке (созj2=1) внешняя характеристика слабо наклонена к оси абсцисс, при активно-реактивной нагрузке (cos j2 < 1) наклон внешней характеристики увеличивается.

Билет№19

1.Построение механической характеристики асинхронного двигателя по паспортным данным.

На практике широко используют приближенное аналитическое выражение механической характеристики. Электромагнитный момент асинхронного двигателя М=DРэл2/(w1*s)= m2*I2^2*R2/(w1*s)=m2*s*E2^2*R2/(w1(R2^2+s^2*X2^2). Принимая приближенно E2=const, т. е. считая, что магнитный поток машины при изменении нагрузки не меняется, и приравнивая нулю производную dM/ds, можно найти критическое скольжение, соответствующее максимальному моменту: sкр=±R2/X2,(*) и соответственно максимальный момент Ммакс = ± m2*Е^2/(2w1*X2). после преобразования получим М/Ммакс=2/(sкр/s+s/sкр) (**). Формула (*) является приближенной и, конечно, дает погрешность, так как не учитывает падение напряжения в обмотках статора особенно велика погрешность при переходе из двигательного режима в генераторный, где разница в моментах может достигать трехкратной. Однако для исследования одного режима выведенная формула дает приемлемую точность. Объясняется это тем, что в области малых скольжений от s= 0 до sкp магнитный поток изменяется незначительно и следовательно, в этой области формула не может дать большой погрешности, тем более, что точки при s=О и sкр являются фиксированными. При скольжениях, близких к единице, формула (**) казалось бы должна давать завышенные значения момента, так как при больших токах сильнее сказывается падение напряжения в статоре. В реальных машинах при скольженьях, близких к единице, уменьшается сопротивление Х2 из-за явления вытеснения тока в проводниках ротора, что ведет к увеличению момента. В результате оказывается, что погрешность, обусловленная пренебрежением падения напряжения в статоре, и погрешность, вызванная изменением параметров ротора, взаимно противоположны, вследствие чего точность приближенной формулы (**) достаточна для практических целей.

2. Электроизмерительные приборы индукционной системы.

Индукционный механизм состоит из двух неподвижных магнитопроводов Эu и Эi с обмотками и неподвижного алюминиевого диска Д, укрепленного на оси. Магнитные потоки Фu(t)=k1*iu=k1*Imu*sinwt и Фi(t)= k2*i= k2*Im*sin(wt-Y) создаваемые синусоидальными токами iu, i и пронизывающие диск, смещены в пространстве. При этих условиях в диске образуется стоячая волна магнитного поля, одна из составляющих которой создает бегущее магнитное поле, под влиянием которого диск приходит во вращение. Средний вращающий момент Mвр.ср.=1/T*ò^T₀ k*iu*i dt=k3*w*Iu*I*sinY. Вращающий момент относительно оси диска пропорционален частоте, произведению действующих значений токов и косинусу угла сдвига – фаз между токами I, Iu. Магнитный поток Ф_L не пронизывает диск и служит для получения необходимого сдвига фаз напряжения U и магнитного потока Фu. Тормозной момент Mт создается с помощью постоянного магнита ПМ, который охватывает край диска. При вращении диск пересекает магнитные линии и в силу закона Ленца в нем наводятся вихревые токи, стремящиеся препятствовать движению диска. Тормозной момент пропорционален скорости вращения диска: Mт=kт*da/dt. При равенстве вращающего и тормозного моментов диск вращается равномерно с угловой скоростью W=da/dt=k3/kт*Iu*I*siny. Индукционные приборы используют главным образом в качестве однофазных и трехфазных счетчиков количества энергии переменного тока.

Билет №20

1. Двигатели постоянного тока с последовательным и смешанным возбуждение; Характеристики,

Схема двигателя последовательного возбуждения приведена на рис а.

В этом двигателе ток якоря и ток возбуждения один и тот же. Ток якоря электродвигателя зависит от нагрузки на валу. Поэтому с изменением нагрузки в двигателе изменяются магнитные потоки полюсов, а следоват., скорость.

Механическая хар-ка двигателя «мягкая» (рис ).

При нагрузках, близких к номинальной, магнитная система двигателя насыщается, Ф=const и гипербола переходит в наклонную прямую.Пусковой момент при безреостатном пуске и номинальном напряжении был бы очень велик.

При пуске с реостатом Rп, ограничивающим пусковой ток и момент до допустимых значений Iп и Мп, пусковая характеристика( кривая 2 на рис) несколько опускается. Пуск двигателя без нагрузки недопустим, т.к. это приводит к аварии- скорость якоря двигателя превышает допустимую( двигатель идет «вразнос»). Регулирование частоты вращения двигателей последовательного возбуждения производят 3-мя способами.1)Реостатное регулирование (Rд)в цепи рабочего тока дает снижение скорости; неэкономично.2)Безреостатное ступенчатое изменение напряжения на тяговых двигателях электротранспорта достигается групповым параллельным или последовательным подключением их к сети.3)Полюсное рег-е в двигателе послед. возбужд. Осущ-ся шунтированием обмотки возбуждения реостатом (РВ см. рис а). Ум. тока возбуждения приводит к увеличению скорости при небольших нагрузках. Схема двигателя смешанного возбуждения приведена на (рис б)

На каждом полюсе такого двигателя имеются по две катушки: одна принадлежит параллельной, другая последовательной обмотке. В этих двигателях последовательную обмотку вкл. в цепь тока якоря сокласно с параллельной, т.е. так, что создаваемые ими маг. потоки Ф1(I) и Ф2=const оказываются направленными одинаково и склад.

Ф=Ф1(I)+Ф2. С ув. нагрузки на валу возрастает ток якоря и поток послед. обмотки. Результ. поток и момент ув., скорость несколько снижается. Мех. хар-ки приведены на рис.

Смешанное возбуждение (СВ) дает двигателю преимущества разных способов возбуждения и «устраняет» недостатки. Например, двигателю не угрожает «разнас» из-за вспомогательной параллельной обмотки. Двигатели смешанного

возбуждения имеют наиб. пусковой момент. Для двигателя смешанного возбуждения применяют чаще всего полюсное и якорное рег-е , при котором обмотку параллельного возбуждения (ПВ) переключают на независимый источник питания.

2.Спосбы регулирования частоты вращения асинхронных двигателей. Частота вращения асинхр. двигателя опред. по ф-ле:n2=n1(1-s)=60*f1(1-s)/p, из которой следует три принципиально возможных метода регулирования АД- изменение частоты f1, числа полюсов 2p и скольжения s. Скольжение обычно изменяют путем изменения потерь в цепи ротора с помощью реостата, но в некоторых случаях для этого изменяют вел-ну питающего напряжения. Частотное регулирование. Этот способ регулирования частоты вращения позволяет применять наиболее надедные и дешевые АД с короткозамкнутым ротором. Однако для изменения частоты питающего напряжения требуется наличие источника эл. тока переменной частоты. Регулирование путем изменения числа полюсов. Такое рег-е позволяет получить ступенчатое изменение частоты вращения. На рис С-4.35 показана простейшая схема (для одной фазы), позволяющая изменить число полюсов обмотки статора в2 раза. Для этого каждую фазу обмотки статора разделяют на две части. Которые переключают с послед. соед-я на параллельное. Из рис. Видно, что при включении катушек 1-2 и 3-4 в две параллельные ветви число полюсов уменьшается в 2 раза, а следовательно, частота вращения маг. поля ув. в 2 раза. При переключении число послед. вкл. витков в каждой фазе ум. в 2 раза, но так как частота вращения ув. в 2 раза, ЭДС , индуцируемая в фазе остается неизменной. Следовательно, двигатель при обеих частотах вращения может быть подключен к сети с одинаковым напряжением. Чтобы не осуществлять переключения в обмотке ротора, последнюю выполняют короткозамкнутой. Если нужно иметь 3 или 4 частоты вращения, то на статоре располагают еще одну обмотку, при переключении кот. можно получить дополнительно 2 частоты. АД с переключением числа полюсов называют многоскоростными. Многоскоростные двигатели имеют след. недостатки: большие габариты и массу по сравнению с двигателями нормального исполнения, а следовательно и большую стоимость. Кроме того рег-е осущ-ся большими ступенями; при частоте f1=50 Гц частота вращения поля n1 при переключениях изменяется в отношении 3000:1500:1000:750.Регулирование путем включения реостата в цепь ротора. При включении в цепь ротора добавочных активных сопротивлений Rдоб1, Rдоб2, Rдоб3 и других изменяется форма зависимости М=f(s) и механической хар-ки n2=f(M) двигателя (рис С-4.37,а).