Контрольная работа по электрическим машинам

Оглавление:

Готовая контрольная работа по предмету электрические машины.

Трансформаторы. Основные сведения. Элементы конструкции

К оглавлению…

Трансформатор — это электромагнитный аппарат для преобразования электрической энергии одного напряжения в электрическую энергию другого напряжения той же частоты.

Основные элементы конструкции трансформатора: сердечник (магнитопровод) и обмотки, которые помещаются в бак и закрываются крышкой, а также вспомогательные устройства:

Обмотки:

  • первичная и вторичная,
  • высшего, низшего и среднего напряжения,
  • концентрические (однослойные и многослойные, цилиндрические винтовые, спиральные)
  • дисковые чередующиеся.

Требования к обмоткам: экономичность по затратам и КПД,

необходимый тепловой режим, механическая (динамическая) прочность, устойчивость к перенапряжениям. Материалы: медь или алюминий с эмалевой или хлопчатобумажной изоляцией

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис.1.1. Устройство и принцип действия трансформатора

• Трансформаторы:

  • понижающие и повышающие,
  • двухобмоточные и трехобмоточные,
  • сухие и масляные,
  • однофазные и трехфазные.

• Основные типы трансформаторов:

  • силовые,
  • силовые специального назначения,
  • индукционные регуляторы,
  • автотрансформаторы,
  • измерительные трансформаторы тока и напряжения,
  • испытательные трансформаторы.

Материал магнитопроводов: электротехническая сталь, магнитодиэлектрики.

  • Номинальные величины. Номинальный режим- это режим для которого данный трансформатор спроектирован. Он характеризуется номинальной мощностью, кВА, номинальными первичными и вторичными напряжениями, кВ, и номинальными токами, А, номинальной частотой, Гц.
  • Синусоидальность напряжения и тока
  • Симметричность трехфазной системы напряжений и токов
  • Сердечники трансформаторов: стержневые и броневые. Шихтовка встык и впереплет, материал- листовая электротехническая сталь,
  • Обмотки
Контрольная работа по электрическим машинам с решением
Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 1.3. Сердечники трансформаторов

• Баки масляных трансформаторов:

  • гладкие (до 20 кВ А),
  • трубчатые (до 1800 кВ А),
  • с пристроенными радиаторами- охладителями (до 10000 кВ-А), о с принудительной циркуляцией масла и обдувом (более 10000 кВА).

• Крышка бака:

  • выводные изоляторы обмоток высшего и низшего напряжения,
  • маслорасширитель (более 100 кВ-А),
  • выхлопная труба (более 1000 кВ-А),
  • газовое реле,
  • переключатель числа витков обмотки с приводом,
  • кран для заливки масла.
Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 1.4. Дисковая чередующаяся обмотка.

• Трансформаторное масло- для охлаждения и изоляции: электрическая прочность 20-35 кВ/мм , температура вспышки 135°С, горюче, взрывоопасно, гигроскопично. Заменитель — совтол.

Электромагнитные процессы при работе трансформатора

К оглавлению…

• Принцип действия — закон электромагнитной индукции.

• Уравнение МДС (2 закон Кирхгофа для магнитной цепи)

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

• Магнитные потоки и ЭДС обмоток

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 1.6. Физическая схема замещения трансформатора

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

• Уравнения напряжений обмоток на основании 2 закона Кирхгофа

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

• Уравнения МДС и напряжений обмоток в комплексной форме

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

• ЭДС обмоток

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

• Индуктивные сопротивления рассеяния обмоток

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

• Коэффициент трансформации

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

• Приведенный трансформатор. Приведенный ток и приведенная ЭДС

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Приведенные сопротивления вторичной обмотки из условия неизменности потерь при приведении

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

• Окончательно уравнения МДС и напряжений обмоток приведенного трансформатора в комплексной форме

Контрольная работа по электрическим машинам с решением
Контрольная работа по электрическим машинам с решением
Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 1.7. Т-образная схема замещения трансформатора

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Ток холостого хода и напряжение короткого замыкания трансформатора Контрольная работа по электрическим машинам с решением.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 1.8. Векторная диаграмма трансформатора

Процессы в трансформаторе при холостом ходе и коротком замыкании Холостой ход однофазного трансформатора

К оглавлению…

• Эквивалентная схема режима холостого хода

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 1.9. Холостой ход трансформатора

• Простейший трансформатор-это трансформатор без потерь, в котором

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Напряжение, ЭДС и магнитный поток

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

При синусоидальном изменении подводимого напряжения магнитный поток простейшего, а также и реального трансформатора, синусоидален, а кривая намагничивающего тока несинусоидальна и содержит явно выраженные 3-ю и кратные ей гармоники. Несинусоидальную кривую намагничивающего тока заменяют эквивалентной синусоидой, действующее значение которой равно корню квадратному из суммы квадратов действующих значений высших гармоник намагничивающего тока. Эквивалентный

намагничивающий ток представляют в виде вектора, который отстает в простейшем трансформаторе на 90 градусов от приложенного напряжения. Реальный трансформатор для покрытия потерь в стали потребляет еще и активную составляющую тока холостого хода, которая совпадает по фазе с питающим напряжением. Полный ток холостого хода равен

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Потери холостого хода состоят из потерь в меди первичной обмотки, которыми в расчете пренебрегают, и потерь в стали на перемагничивание (гистерезис) и на вихревые токи, основных и добавочных. Добавочные потери в стали составляют 15…20% основных потерь и учитываются введением соответствующего коэффициента. Потери холостого хода и основные потери в стали могут быть определены как

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Испытательный режим короткого замыкания однофазного трансформатора

• Опыт короткого замыкания проводят при напряжении короткого замыкания Контрольная работа по электрическим машинам с решением, где Контрольная работа по электрическим машинам с решением — параметр трансформатора — напряжение короткого замыкания в % от номинального, которому при работе в режиме короткого замыкания соответствуют токи в обмотках, равные номинальным токам.

• Уравнения

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

• Схема замещения

• Мощность короткого замыкания равна потерям в обмотках при номинальном токе Контрольная работа по электрическим машинам с решением. Потери в стали малы.
• Векторная диаграмма

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 1.10. Схема замещения трансформатора в режиме короткого замыкания

Параметры схемы замещения определяют для одной фазы на основании:

1) опыта холостого хода при номинальном напряжении (пренебрегая потерями в первичной обмотке, измеряя подведенную мощность, фазный ток холостого хода и фазные напряжения, первичное и вторичное)

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

2) и опыта короткого замыкания при номинальном токе (пренебрегая потерями в стали, измеряя первичное фазное напряжение, равное напряжению короткого замыкания, фазные токи в обмотках и потребляемую мощность, которая равна мощности короткого замыкания (сумме потерь в первичной и вторичной обмотках при номинальном токе)).

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Для трехфазного трансформатора все величины относятся к одной фазе.

Трансформация трехфазных токов

К оглавлению…

Магнитные системы трехфазных трансформаторов: независимая, связанная и почти независимая

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 1.11 Магнитные системы трехфазных трансформаторов

Схемы соединения трансформаторов: Контрольная работа по электрическим машинам с решением

ЭДС трехфазной обмотки.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением
Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 1.12. Высшие гармоники фазных ЭДС.

Гармонический состав ЭДС при соединении обмоток Контрольная работа по электрическим машинам с решением Присоединении Y:

• 3 и кратные ей гармоники фазных ЭДС совпадают по фазе, направлены навстречу друг другу и в линейных ЭДС отсутствуют.

• Гармоники порядка Контрольная работа по электрическим машинам с решением образуют симметричные системы векторов прямой последовательности. Гармоники порядка Контрольная работа по электрическим машинам с решением образуют симметричные системы векторов обратной последовательности. Для них справедливы соотношения:

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

При соединении Контрольная работа по электрическим машинам с решением:

• 3 и кратные ей гармоники фазных ЭДС совпадают по фазе, действуют в одном направлении и создают 3 и кратные ей гармоники тока. В линейных ЭДС они отсутствуют, т.к. целиком используются на преодоление падения напряжения от этих гармоник.

• Гармоники порядка Контрольная работа по электрическим машинам с решением образуют симметричные системы векторов прямой и обратной последовательности. Для них справедливы те же соотношения, что и при соединении Y, но:

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Группы соединения (векторная группа). Группа соединения — это угол сдвига линейных ЭДС первичной и вторичной обмоток, выраженный в часах. Группа соединения зависит от схемы соединения обмоток, направления намотки и маркировки зажимов.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 1.13.Определение групп соединения

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 1.14. Определение групп соединения

Всего может быть 12 групп. ГОСТ допускает только группы: Контрольная работа по электрическим машинам с решением, Контрольная работа по электрическим машинам с решением, а также группы Контрольная работа по электрическим машинам с решением.

Группы Контрольная работа по электрическим машинам с решением применяются для питания смешанной (силовой и осветительной) нагрузки при мощности трансформаторов до 1800 кВА , при высшем напряжении до 35 кВ , низшем напряжении до 0,4 кВ.

Группа Контрольная работа по электрическим машинам с решением применяется при мощности трансформаторов до 5600 кВА, при высшем напряжении до 35 кВ, низшем напряжении более 0,4 кВ.

Группа Контрольная работа по электрическим машинам с решением применяется при мощности трансформаторов более 3200кВА, при высшем напряжении более 35 кВ, низшем напряжении не менее 3,ЗкВ.

Эксплуатационные характеристики

К оглавлению…

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 1.15. Т-образная схема замещения трансформатора

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 1.16. Векторная диаграмма трансформатора

Изменение напряжения трансформатора — это выраженная в % или о.е. от номинального напряжения, арифметическая разность между номинальным напряжением вторичной обмотки Контрольная работа по электрическим машинам с решением и напряжением Контрольная работа по электрическим машинам с решением при номинальной нагрузке.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Потери и КПД

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Полезная активная мощность

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Параллельная работа трансформаторов

К оглавлению…

Назначение параллельного включения:

• трансформация больших мощностей при ограниченной мощности единичного трансформатора,

• повышение надежности электроснабжения,

• снижение мощности резерва,

• возможность выбора оптимального числа работающих трансформаторов в зависимости от нагрузки.

Условия параллельной работы:

• равенство коэффициентов трансформации при одинаковых первичных и вторичных номинальных напряжениях

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

• одинаковые группы соединения,

• равенство напряжений короткого замыкания

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

При выполнении условий векторные диаграммы трансформаторов совпадают и токи складываются арифметически. Нагрузка распределяется пропорционально их номинальной мощности, отсутствуют уравнительные токи. При включении на параллельную работу трансформаторы должны быть сфазированы. Порядок фазировки изучается в лаборатории.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 1.17. Схема замещения параллельно работающих трансформаторов

Параллельная работа трансформаторов при различных коэффициентах трансформации при соблюдении двух других условий сопровождается возникновением уравнительного тока.

Трансформатор с меньшим коэффициентом трансформации имеет большую ЭДС вторичной обмотки. Возникает разностная ЭДС, которая и создает в обмотках трансформаторов уравнительные токи. При большой разнице в коэффициентах трансформации величина уравнительных токов может превысить номинальный ток трансформаторов и сделать их параллельную работу невозможной. ГОСТ допускает параллельную работу трансформаторов с коэффициентами трансформации, отличающимися не более, чем на 0,5%, а при коэффициенте трансформации, меньшем 3 — до 1%.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

При нагрузке трансформаторов уравнительные токи складываются с токами нагрузки и вызывают при чисто активной или активно-индуктивной нагрузке перегрузку трансформатора с меньшим коэффициентом трансформации и недогрузку трансформатора с большим коэффициентом трансформации.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 1.18. Векторные диаграммы параллельно включенных трансформаторов с различными коэффициентами трансформации при холостом ходе и нагрузке

Параллельная работа трансформаторов при различных группах соединения при соблюдении двух других условий также сопровождается возникновением уравнительного тока, который даже при ближайших группах, например 0 и 11, равен току короткого замыкания трансформатора

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Поэтому параллельная работа трансформаторов с различными группами соединения не допускается.

Параллельная работа трансформаторов при различных напряжениях короткого замыкания при соблюдении двух других условий не сопровождается возникновением уравнительного тока, но нагрузка между трансформаторами распределяется обратно пропорционально их внутренним сопротивлениям, то есть пропорционально номинальной мощности и обратно пропорционально напряжению короткого замыкания.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Допускается параллельная работа трансформаторов, отличающихся величиной напряжения короткого замыкания не более, чем на 10% от среднего значения Контрольная работа по электрическим машинам с решением, а по номинальной мощности — не более, чем в 3 раза.

Трехобмоточные трансформаторы. Автотрансформаторы

К оглавлению…

Трехобмоточные трансформаторы выпускаются трехфазными и однофазными. ГОСТ допускает группы соединения Контрольная работа по электрическим машинам с решением11

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 1.19.Схема замещения трехобмоточного трансформатора

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Параметры трехобмоточного трансформатора определяются из трех опытов КЗ и трех опытов XX. На основании опытов составляется система уравнений для определения параметров трансформатора. Трансформатор характеризуется тремя значениями коэффициента трансформации, тремя значениями тока XX, тремя значениями мощности XX, тремя значениями мощности КЗ, тремя значениями напряжения КЗ.

Автотрансформаторы

Автотрансформатор отличается от обычного трансформатора наличием электрической связи между обмотками.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 1.20. Схема понижающего трансформатора и автотрансформатора

Соотношение между токами обмоток автотрансформатора установим на основании известных соотношений

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Ток в общей части обмотки автотрансформатора меньше тока вторичной обмотки обычного трансформатора в Контрольная работа по электрическим машинам с решением раз. Полная (внешняя или проходная) мощность от первичной обмотки ко вторичной в автотрансформаторе передается электромагнитным (электромагнитная, внутренняя, расчетная мощность) и электрическим (электрическая мощность) путями Контрольная работа по электрическим машинам с решением

кА Размеры автотрансформатора зависят только от мощности, передаваемой электромагнитным путем. Поскольку ток на общем участке обмотки меньше тока вторичной обмотки обычного трансформатора в Контрольная работа по электрическим машинам с решением раз, во столько же раз меньше сечение и расход меди. Поэтому автотрансформатор имеет меньшие размеры и стоимость, чем обычный трансформатор. Сопротивление автотрансформатора, однако, меньше, и это является причиной увеличения ТКЗ. Автотрансформатор отличается большим расходом электроизоляционных материалов.

Принцип действия и устройство асинхронных машин. Обмотки электрических машин переменного тока

К оглавлению…

Режимы работы: двигатель, генератор, электромагнитный тормоз. Элементы конструкции:

• Корпус алюминиевый или стальной , лапы или фланец для крепления, ребра для охлаждения, осевой вентилятор, болт заземления, рым-болт, клеммная коробка.

• Статор — шихтованный из электротехнической стали магнитопровод, запресован в корпус, 3-фазная обмотка статора из медного провода с изоляцией, уложенная в пазах статора, присоединена к зажимам клеммной коробки

• Ротор- шихтованный магнитопровод-сердечник, 3-фазная обмотка из медного провода с изоляцией в пазах ротора, контактные кольца, щетки (машина с фазным ротором) или литая алюминиевая короткозамкнутая обмотка, стержни, короткозамыкающие кольца с вентиляционными лопатками (машина с короткозамкнутым ротором типа “беличья клетка»)

• Вал, подшипники, подшипниковые щиты, подшипниковые крышки, уплотнения, смазка.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис.2.1. Конструкция асинхронного двигателя

Основные соотношения:

• Симметричная трехфазная система токов симметричной трехфазной обмотки статора создает вращающееся магнитное поле с МДС

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Частота вращения поля

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

• ЭДС обмоток статора и ротора (при вращении)

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

где Контрольная работа по электрическим машинам с решением— обмоточный коэффициент

• Ток ротора

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

• Вращающий момент

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

• Частота вращения ротора

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

• Высшие гармоники ЭДС статора и ротора

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

• Высшие гармоники МДС и потока однофазной и трехфазной обмоток

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Частота вращения полей высших гармоник

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Обмотки машин переменного тока

Обмотки двухслойные: петлевые и волновые.

Обмотки однослойные: эвольвентная, «в развалку», «цепная», концентрическая.

ЭДС обмоток машин переменного тока

ЭДС машины создается обмоткой, в которой отдельные проводники соединяются в витки, витки — в катушки, катушки — в катушечные группы, а катушечные группы составляют фазную обмотку. ЭДС характеризуется величиной, частотой и формой кривой.

ЭДС проводника, движущегося в магнитном поле, или расположенного в движущемся поле

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

где: Контрольная работа по электрическим машинам с решением— индукция в некоторой точке воздушного зазора Контрольная работа по электрическим машинам с решением, 1-длина проводника, V-линейная скорость движения проводника в магнитном поле или поля относительно неподвижного проводника.

Действующее значение ЭДС при синусоидальном распределении индукции в воздушном зазоре (1-я гармоника ЭДС проводника)

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

ЭДС высших нечетных гармоник ЭДС (четные гармоники отсутствуют)

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

ЭДС витка с полным (диаметральным) шагом

ЭДС витка с укороченным шагом

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

ЭДС катушки

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Коэффициент укорочения 1-ой гармоники обмоток с укороченным шагом меньше 1. Коэффициент укорочения высших гармоник значительно меньше коэффициента укорочения 1-ой гармоники. ЭДС двухслойных обмоток с укороченным шагом меньше, чем ЭДС обмоток с полным (диаметральным) шагом, но обмотки с укороченным шагом создают лучшую форму кривых ЭДС, подавляя высшие гармоники.

Электромагнитные процессы в трехфазной асинхронной машине при неподвижном роторе

Рассматриваются процессы в асинхронной машине:

• при неподвижном роторе,

• при вращающемся роторе,

• режимы работы,

• вращающие моменты и мощности,

• механические и рабочие характеристики.

При неподвижном роторе асинхронная машина является трансформатором

• с вращающимся (а не пульсирующим) магнитным потоком,

• с магнитной системой, содержащей воздушный зазор,

• с распределенными (а не сосредоточенными) обмотками статора и ротора,

• с различными числами фаз статора и ротора.

Схема замещения, векторная диаграмма и уравнения напряжений и токов не отличаются от обычного трансформатора

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

где : Контрольная работа по электрическим машинам с решением— фазное напряжение. В,

Контрольная работа по электрическим машинам с решением-ЭДС — статора _ приведенная _ ЭДС _ ротора,В

Контрольная работа по электрическим машинам с решением ток статора,приведенный ток ротора,ток холостого хода. А,

Контрольная работа по электрическим машинам с решением -полное сопротивление обмотки статора,приведенное полное сопротивление ротора,приведенное сопротивление нагрузки,Ом, s-скольжение,о.е.

ЭДС обмоток, соответственно, равны

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Коэффициент трансформации по ЭДС и приведенная ЭДС ротора

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Ток холостого хода и напряжение короткого замыкания такого трансформатора составляют Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Уравнения МДС и токов с учетом коэффициента трансформации по току

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Приведенные сопротивления ротора Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Основные режимы работы асинхронного двигателя при неподвижном заторможенном роторе:

• Индукционный регулятор,

• Сдвоенный индукционный регулятор,

• Фазорегулятор.

Электромагнитные процессы в трехфазной асинхронной машине при вращающемся роторе

Уравнения ЭДС и МДС.

Асинхронная машина при вращающемся роторе — это универсальный трансформатор, который преобразует напряжение, ток, число фаз, частоту и род энергии.

Уравнение напряжений первичной обмотки (статора) такого трансформатора

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Частота ЭДС и ЭДС вращающегося ротора

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Аналогично и для приведенных величин

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

ЭДС рассеяния ротора

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Уравнение э.д.с. ротора:

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Скорость вращения МДС ротора относительно ротора Контрольная работа по электрическим машинам с решением, а относительно неподвижного статора

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Т.е. основная гармоника м.д.с. ротора вращается в пространстве с той же скоростью и в том же направлении, что и м.д.с. статора и они неподвижны друг относительно друга

Неподвижные друг относительно друга МДС Контрольная работа по электрическим машинам с решением создают общую вращающуюся волну м.д.с. Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Скорость вращения МДС ротора слагается из скорости вращения самого ротора n и скорости вращения МДС относительно ротора Контрольная работа по электрическим машинам с решением. В генераторном режиме Контрольная работа по электрическим машинам с решением имеет отрицательное значение, т.е. МДС ротора вращается навстречу вращению ротора.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

При этом неизменными остаются величины: угла Контрольная работа по электрическим машинам с решением токов Контрольная работа по электрическим машинам с решением и мощности.

Мощность, выделяемая в добавочном сопротивлении Контрольная работа по электрическим машинам с решением при протекании тока Контрольная работа по электрическим машинам с решением, представляет собой механическую мощность. Это позволяет анализировать вместо вращающегося ротора — неподвижный с добавочным сопротивлением Контрольная работа по электрическим машинам с решением, потребляемая которым мощность равна механической мощности, развиваемой вращающимся ротором.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением
Контрольная работа по электрическим машинам с решением
Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Г-образная схема замещения, рис.2.5. Параметры Г- образной схемы замещения:

ток главной цепи Контрольная работа по электрическим машинам с решением

ток статора, одинаковый для Г-образной и Т-образной схем,

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

ток намагничивающего контура

Контрольная работа по электрическим машинам с решением
Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Параметры Г-образной схемы замещения

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Коэффициент Контрольная работа по электрическим машинам с решением изменяет параметры главной и намагничивающей цепей и токи по величине и по фазе и не зависит от скольжения.

В приближенных расчетах пренебрегают величиной Контрольная работа по электрическим машинам с решением и считают Контрольная работа по электрическим машинам с решением , что составляет Контрольная работа по электрическим машинам с решением.

В приближенной Г- образной схеме замещения вместо комплексного коэффициента Контрольная работа по электрическим машинам с решением используют Контрольная работа по электрическим машинам с решением — вещественный, а в отдельных случаях не учитывают коэффициент Контрольная работа по электрическим машинам с решением, полагая Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис.2.4. Схема замещения асинхронной машины как трансформатора

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис.2.5. Г-образная схема замещения асинхронной машины

Режимы работы асинхронной машины

К оглавлению…

Двигательный режим, генераторный режим, режим электромагнитного тормоза.

• Двигательный режим. Уравнения. Схема замещения. Векторная диаграмма. Диаграмма преобразования мощности. Потери и КПД

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Контрольная работа по электрическим машинам с решением — ток статора, приведенный ток ротора и ток холостого хода (ток намагничивающего контура),

где: Контрольная работа по электрическим машинам с решением — фазное напряжение, В,

Контрольная работа по электрическим машинам с решением-ЭДС статора и приведенная ЭДС ротора,

Контрольная работа по электрическим машинам с решением — полные комплексные сопротивления статора и ротора, активное сопротивление ротора, Ом,

s — скольжение, о.е.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис.2.6. Диаграмма преобразования мощности в двигателе

На основании диаграммы преобразования мощности легко устанавливаются соотношения между подведенной и полезной мощностью, КПД, а также соотношение между электромагнитной и механической мощностью

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

• Генераторный режим. Для перевода работающего асинхронного двигателя в генераторный режим вначале при постоянном напряжении и частоте питающего напряжения разгружают двигатель, снижая момент нагрузки на валу до 0. Ток Контрольная работа по электрическим машинам с решением уменьшается до величины тока холостого хода, а вектор тока совмещается с током холостого хода Контрольная работа по электрическим машинам с решением. Затем с помощью приводного двигателя ускоряют ротор так, что Контрольная работа по электрическим машинам с решением. Магнитный поток и ток холостого хода не изменяются. Это режим идеального холостого хода. Мощность для покрытия потерь Контрольная работа по электрическим машинам с решением поступает из сети, для покрытия механических и добавочных потерь Контрольная работа по электрическим машинам с решением поступает от первичного двигателя.

После этого ротор ускоряют до Контрольная работа по электрическим машинам с решением и скольжение становится отрицательным. Магнитный поток и ток холостого хода при не изменяются. Это генераторный режим. Изменяется направление вращения ротора относительно основного магнитного потока. Изменяется знак ЭДС Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Если ток ротора в двигательном режиме разложить по осям и принять, что обе его составляющие имеют положительные значения, то при переходе в генераторный режим при отрицательном скольжении активная составляющая меняет знак:

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

а вектор тока ротора смещается из 3-го квадранта во 2-ой. С учетом этого векторная диаграмма генератора имеет вид рис. 2.7.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис.2.7. Векторная диаграмма асинхронного генератора

Вращающий момент, механические и рабочие характеристики асинхронного двигателя.

Уравнение моментов асинхронного двигателя в установившемся режиме:

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

где: Контрольная работа по электрическим машинам с решением — электромагнитный момент, развиваемый двигателем,

Контрольная работа по электрическим машинам с решением — момент потерь холостого хода,

Контрольная работа по электрическим машинам с решением — момент нагрузки на валу двигателя,

Контрольная работа по электрическим машинам с решением — механическая мощность,

Контрольная работа по электрическим машинам с решением — электромагнитная мощность

Потери в обмотке ротора

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

• Вращающий момент и механическая характеристика

На основании Г-образной схемы замещения асинхронной машины и соотношений потерь в обмотке ротора

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

и тока ротора

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

определяется зависимость вращающего электромагнитного момента от скольжения и частоты вращения

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Эта зависимость представляет собой механическую характеристику двигателя. Она приведена на рис.2.8. На графике видны характерные точки: критический (максимальный или опрокидывающий) момент и скольжение, пусковой момент и скольжение, точка холостого хода, номинальная точка соответствующая номинальному моменту и скольжению (номинальной частоте вращения).

Критический (максимальный или опрокидывающий) момент и скольжение Контрольная работа по электрическим машинам с решением. определяются из условия Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Выводы:Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Пусковой момент при скольжении Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Из условия максимума пускового момента Контрольная работа по электрическим машинам с решением полное сопротивление цепи ротора должна быть Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Механическая характеристики асинхронного двигателя при различных значениях Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Расчет механических характеристик по номинальным данным

Формула Клосса представляет собой выражение механической характеристики асинхронного двигателя в относительных единицах.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рабочие характеристики — это зависимости КПД, Контрольная работа по электрическим машинам с решением, скольжения, вращающего момента от мощности на валу двигателя

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 2.9. Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Лекция 2.7. Пуск асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель характеризуется большим пусковым током и малым пусковым моментом. При пуске при скольжении s=l ток ротора, вращающий момент и Контрольная работа по электрическим машинам с решением соответственно равны:

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Пуск короткозамкнутого асинхронного двигателя.

Возможен прямой пуск или пуск при пониженном напряжении (реакторный, автотрансформаторный, пуск с переключением обмоток с треугольника в звезду), а также частотный пуск двигателя при питании его от автономного преобразователя частоты.

При включении асинхронного двигателя пусковой ток намного превышает номинальный Контрольная работа по электрическим машинам с решением, а пусковой момент невелик Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Прямой пуск возможен при выполнении условий:

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Пуск при пониженном напряжении следует применять, если Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Коэффициент снижения напряжения Контрольная работа по электрическим машинам с решением.

Реакторный пуск

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

После окончания пуска пусковой реактор закорачивается.

Автотрансформаторный пуск при применении автотрансформатора с коэффициентом трансформации

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

После окончания пуска пусковой автотрансформатор выводится

Пуск с переключением с треугольника на звезду возможен, если двигатель нормально работает при соединении в треугольник. Фазное напряжение при переключении на звезду снижается в Контрольная работа по электрическим машинам с решением раз, а сопротивление увеличивается в Контрольная работа по электрическим машинам с решением раз: Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Частотный пуск с плавным повышением частоты и напряжения может быть выполнен при включении двигателя через статический или электромашинный преобразователь частоты

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис.2.10. Прямой и частотный пуск асинхронного двигателя

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис.2.11. Пуск асинхронного двигателя при пониженном напряжении (реакторный и автотрансформаторный)

Пуск асинхронного двигателя с фазным ротором

Для уменьшения пускового тока и увеличения пускового момента в цепь ротора асинхронного двигателя с фазным ротором включают пусковой реостат, состоящий из нескольких ступеней сопротивления. Схема включения реостата аналогична включению регулировочного реостата. Сопротивления ступеней пускового реостата и момент их переключения должны обеспечить поддержание пускового момента в процессе разгона в некоторых пределах от максимального до минимального значения.

Для расчета используется упрощенная формула Клосса

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Откуда путем решения квадратного уравнения по известным величинам критического скольжения, критического и текущего значения моментов определяется скольжение

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

и зависимость критического скольжения от сопротивления

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис.2.12. Схема включения реостата в цепь ротора и пусковые характеристики при реостатном пуске

Максимальный пусковой момент (точка 1) при неподвижном роторе при скольжении Контрольная работа по электрическим машинам с решением равен критическому моменту. Он может быть получен, если в цепь ротора ввести добавочное сопротивление

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

При разгоне двигателя с этим сопротивлением в цепи ротора до скольжения Контрольная работа по электрическим машинам с решением (точка 2) пусковой ток спадает, а пусковой момент снижается до минимального значения Контрольная работа по электрическим машинам с решением. Затем закорачивается первая ступень пускового реостата при скольжении

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

После закорачивания 1 ступени вращающий момент опять достигает максимального значения (точка 3). Этому соответствует критическое скольжение на новой механической характеристике

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

и добавочное сопротивление в цепи ротора

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

При разгоне двигателя с этим сопротивлением в цепи ротора до скольжения Контрольная работа по электрическим машинам с решением (точка 4) пусковой ток опять спадает, а пусковой момент снижается до минимального значения Контрольная работа по электрическим машинам с решением Затем закорачивют вторую ступень пускового реостата при скольжении

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

и добавочное сопротивление в цепи ротора

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Если скольжение равно критическому скольжению естественной механической характеристики Контрольная работа по электрическим машинам с решением, то эта ступень реостата последняя. Далее разгон

продолжается по естественной характеристике до точки 6, соответствующей моменту нагрузки на валу Контрольная работа по электрическим машинам с решением.

Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Регулирование возможно: изменением числа полюсов, изменением частоты подведенного напряжения и изменением скольжения.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Регулирование изменением числа полюсов осуществляется в специальных многоскоростных (двух-, трех-, четырехскоростных) асинхронных двигателях, которые могут быть выполнены однообмоточными и двухобмоточными. Принцип переключения числа полюсов поясняется рисунками

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис.2.13. Переключение полюсов в схеме Y-Y при постоянной мощности.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 2.14.Переключение полюсов в схеме Y-YY при постоянном моменте.

При переключении числа полюсов изменяется также напряжение Контрольная работа по электрическим машинам с решением, число витков Контрольная работа по электрическим машинам с решением, величины электромагнитных нагрузок (индукция В, ток I, и обмоточные коэффициенты). Вращающий момент асинхронного двигателя при переключении полюсов изменяется пропорционально индукции

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

На основании выражения

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

получаем

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

откуда

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

В схеме Y-Y с переключение полюсов, например, Контрольная работа по электрическим машинам с решением переключение осуществляется при постоянной мощности (крановая нагрузка -механизм подъема)

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

В схеме Y-YY — переключение осуществляется при постоянном моменте нагрузки (механизм передвижения транспортного средства, крана)

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Механические характеристики двухскоростного двигателя при переключении полюсов при постоянной мощности и при постоянном моменте приведены на рис.2.15.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 2.15. Механические характеристики двухскоростного двигателя при переключении полюсов при постоянной мощности и при постоянном моменте.

Регулирование изменением частоты подведенного напряжения.

При регулировании изменением частоты Контрольная работа по электрическим машинам с решением для получения наилучших техникоэкономических показателей асинхронного двигателя напряжение регулируется по закону Костенко:

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

при котором поддерживается постоянным магнитный поток асинхронного двигателя, и остаются постоянными высокие энергоэкономические показатели двигателя (КПД и cos).

При постоянном моменте Контрольная работа по электрическим машинам с решением этот закон принимает вид

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

При постоянной мощности Контрольная работа по электрическим машинам с решением закон регулирования напряжения Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис.2.16. Механические характеристики двигателя при частотном регулировании при постоянной мощности и при постоянном моменте.

Регулирование изменением скольжения возможно изменением сопротивления цепи ротора или изменением подводимого напряжения, при котором изменяется наклон механических характеристик двигателя. Скольжение изменяется обратно пропорционально квадрату напряжения.

При регулировании изменением подведенного напряжения скольжение изменяется обратно пропорционально квадрату напряжения

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

где

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

При регулировании изменением активного сопротивления в цепи ротора при постоянном моменте

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Таким образом, скольжение изменяется пропорционально сопротивлению цепи ротора Контрольная работа по электрическим машинам с решением и в таком же соотношении с увеличением скольжения возрастают потери Контрольная работа по электрическим машинам с решением

скольжение и снижение частоты вращения пропорционально сопротивлению в цепи ротора. Пропорционально снижению скорости (увеличению скольжения) возрастают потери и снижается КПД. Диапазон регулирования зависит от нагрузки на валу. Скорость холостого хода двигателя (при М=0) не регулируется.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Характеристика способов регулирования частоты вращения

Регулирование изменением числа полюсов и изменением частоты питающего напряжения осуществляется без потерь — экономично.

Регулирование изменением скольжения сопровождается увеличением потерь. Чем больше скольжение, тем больше потери. Частота вращения холостого хода не регулируется, диапазон регулирования зависит от нагрузки, возможна неустойчивая работа, регулирование — вниз от номинальной частоты.

Регулирование изменением числа полюсов — ступенчатое (2,3,4 ступени), может осуществляться только в специальных многоскоростных двигателях.

Регулирование изменением частоты питающего напряжения — плавное, в широком диапазоне, особенно совместно с системой автоматического регулирования, вверх и вниз от номинальной частоты. Источник питания регулируемый СПЧ — дорогое устройство.

Синхронные машины. Устройство и принцип действия. Возбуждение

К оглавлению…

Режимы работы: режим синхронного генератора, режим синхронного двигателя и режим синхронного компенсатора. Основное применение: синхронные генераторы электрических станций, крупные синхронные двигатели промышленных потребителей и синхронные компенсаторы крупных подстанций энергосистемы.

Явнополюсные и неявнополюсные конструкции синхронных машин. Неявнополюсный синхронный генератор — турбогенератор (неявнополюсный ротор) Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Явнополюсный синхронный генератор (гидрогенератор, дизель-генератор) Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Турбогенераторы и гидрогенераторы. Генераторы гидроаккумулирующих электростанций.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 3.1. Конструкция турбогенератора и неявнополюсного ротора: 1- корпус, 2-шихтованный магнитопровод статора, 3-трехфазная силовая обмотка статора (якоря), 4-неявнополюсный кованый ротор турбогенератора с обмоткой возбуждения постоянного тока 10 (обмотанная часть ротора, зубцы и пазы ротора, большой зубец ротора), 5-вал ротора, 6-подшипники, установленные в подшипниковых щитах 7, 8- контактные кольца ротора, 9-электрические щетки, другие элементы: возбудитель, бандажные кольца ротора, крепление обмотки статора, коробка выводов, лапы или фланец для крепления машины, успокоительная обмотка (стержни, короткозамыкающие кольца), система охлаждения

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 3.2. Конструкция явнополюсного ротора (шихтованный полюсный сердечник с полюсным наконечником и Т-образным хвостовиком), обмотка возбуждения, успокоительная обмотка, стяжные шпильки, обод ротора

Рабочий процесс в синхронном генераторе при возбуждении вращающегося ротора постоянным током возбуждения: Контрольная работа по электрическим машинам с решением

МДС обмотки возбуждения на 1 полюс Контрольная работа по электрическим машинам с решением.

МДС трехфазной обмотки якоря (вращающаяся МДС реакции якоря) Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Частота вращения ротора (индуктора) и частота вращения поля

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

ЭДС обмотки якоря от вращающегося магнитного поля Контрольная работа по электрическим машинам с решением,

где: Контрольная работа по электрическим машинам с решением -число витков ОВ на полюс, Контрольная работа по электрическим машинам с решением — число витков на пару полюсов.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 3.3.Конструктивная схема гидроагрегата с реактивной гидротурбиной и синхронным гидрогенератором: 1 -гидротурбина, 2 — нижняя крестовина гидрогенератора с нижним направляющим подшипником, 3 — корпус гидрогенератора, 4 — статор гидрогенератора с трехфазной обмоткой якоря, 5 — ротор (индуктор) гидрогенератора с с обмоткой возбуждения постоянного тока и контактными кольцами, 6 — верхняя крестовина гидрогенератора с верхним направляющим подшипником, 7 — корпус подпятника турбогенератора с масляной ванной и системой охлаждения масла, 8 — опорная пята, укрепленная на валу, 9 — подпятник, 10 — направляющий аппарат гидротурбины и рабочий поток воды.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 3.4.Заполнение паза статора и ротора

Охлаждение: при мощности до 30 МВА применяется замкнутая система косвенного воздушного охлаждения,

до 150 МВА — замкнутая система косвенного водородного охлаждения с избыточным давлением 0,05 атм,

до 300 МВА- замкнутая система косвенного водородного охлаждения с избыточным давлением 3-5 атм,

до 500 МВА- замкнутая система косвенного водородного охлаждения с избыточным давлением 3-5 атм с непосредственным внутренним охлаждением проводников статора водой или водородом,

более 500МВА — замкнутая система косвенного водородного охлаждения с избыточным давлением 3-5 атм с непосредственным внутренним охлаждением проводников статора и ротора водой или водородом.

Возбуждение синхронных машин

Функции системы возбуждения: питание обмотки возбуждения постоянным током, регулирование тока возбуждения и напряжения на якоре генератора или реактивной мощности, автоматическая форсировка возбуждения АФВ при удаленных коротких замыканиях и снижении напряжения на зажимах генератора, автоматическое гашение поля АГП при внутренних коротких замыканиях.

Схемы возбуждения:

Контрольная работа по электрическим машинам с решением
Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Электромагнитные процессы при холостом ходе и нагрузке. Реакция якоря

Магнитное поле (магнитный поток возбуждения Контрольная работа по электрическим машинам с решением) синхронной машины при холостом ходе создается индуктором (обмоткой возбуждения) и проходит по магнитной цепи: полюсный сердечник, полюсный наконечник ротора (индуктора), воздушный зазор между статором и ротором, зубцовая зона статора, спинка (ярмо) статора, зубцовая зона статора, воздушный зазор, полюсный наконечник ротора, полюсный сердечник.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис.3.8. Магнитное поле синхронной машины при холостом ходе и нагрузке

Воздушный зазор синхронной машины вдоль окружности якоря — неравномерен, и магнитное сопротивление прохождению магнитного потока различно на различных участках магнитной цепи (продольная и поперечная оси машины). Поэтому индукция в зазоре распределяется несинусоидально. При расчете машины важно выделить действие основной гармоники кривой магнитного поля. Отношение амплитуды основной гармоники индукции от поля возбуждения к максимальному значению несинусоидальной кривой -это коэффициент формы поля возбуждения

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Его величина зависит от: Контрольная работа по электрическим машинам с решением. При Контрольная работа по электрическим машинам с решением Контрольная работа по электрическим машинам с решением

При неявнополюсном роторе близкая к синусоидальной форма кривой индукции достигается выбором соотношений длин обмотанной ОС и необмотанной Контрольная работа по электрическим машинам с решением частей ротора. Коэффициент формы поля возбуждения

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

При Контрольная работа по электрическим машинам с решением

При нагрузке машины трехфазная система токов статора (якоря) создает вращающееся магнитное поле реакции якоря (магнитный поток реакции якоря Контрольная работа по электрическим машинам с решением), которое вращается синхронно с ротором, взаимодействует с полем возбуждения и создает единое магнитное поле машины. Характер взаимодействия полей зависит от характера нагрузки.

При чисто активной нагрузке ЭДС и ток якоря совпадают по фазе, ЭДС и ток имеют максимальное значение в витках под серединой полюса, а МДС поля реакции якоря направлена по поперечной оси машины и является поперечной по отношению к МДС поля возбуждения.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

При индуктивной нагрузке ток отстает от ЭДС на 90 град во времени, а МДС и магнитный поток поля реакции якоря отстает от МДС и магнитного потока поля возбуждения на 180 град в пространстве и направлена вдоль продольной оси машины в направлении, противоположном МДС поля возбуждения, т.е. размагничивает машину. Реакция якоря характеризуется как продольно — размагничивающая.

При емкостной нагрузке ток якоря опережает ЭДС на 90 град во времени, а МДС и поток поля реакции якоря совпадает с МДС и потоком поля возбуждения в пространстве и направлена вдоль продольной оси машины в том же направлении, что и МДС поля возбуждения, т.е. подмагничивает машину. Реакция якоря характеризуется как продольная подмагничивающая. В общем случае активно-индуктивной или активно-емкостной нагрузки ток и созданную им МДС вращающегося магнитного поля раскладывают на две составляющие: продольную Контрольная работа по электрическим машинам с решением и поперечную Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

А процесс рассматривают отдельно по продольной оси машины d и поперечной оси q.

Магнитное поле синхронной машины при нагрузке машины состоит из поля возбуждения, созданного индуктором, и поля реакции якоря. Индукция в зазоре так же, как и при холостом ходе, несинусоидальна. Отношение амплитуды основной гармоники индукции от поля реакции якоря к максимальному значению несинусоидальной кривой — это коэффициент формы поля реакции якоря.

Коэффициенты формы поля продольной и поперечной реакции якоря

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

зависят от отношения геометрических размеров машины: Контрольная работа по электрическим машинам с решением.

МДС продольной и поперечной реакции якоря проводят свои магнитные потоки по продольной и поперечной осям Контрольная работа по электрическим машинам с решением , а эти потоки наводят в обмотке якоря (статора) ЭДС продольной реакции якоря

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

и ЭДС поперечной реакции якоря

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Векторные диаграммы магнитных потоков и ЭДС неявнополюсной и явнополюсной машин поясняют происходящие процессы.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Результирующий магнитный поток в воздушном зазоре

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

определяет степень насыщения магнитной цепи машины и положение рабочей точки на кривой намагничивания ее магнитной цепи.

Аналогично результирующая ЭДС от результирующего магнитного потока косвенно определяет степень насыщения машины

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Для удобства анализа ЭДС продольной и поперечной реакции якоря явнополюсной машины заменяют произведениями составляющих токов на некоторые индуктивные сопротивления, которые называют сопротивлениями продольной и поперечной реакции якоря,

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Величина этих сопротивлений зависит от геометрических размеров и обмоточных данных машины

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

ЭДС поля рассеяния представляют тоже в виде произведения тока якоря на некоторое индуктивное сопротивление, которое называют индуктивным сопротивлением рассеяния

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Результирующие синхронные ЭДС

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

где Контрольная работа по электрическим машинам с решением — индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора, которое состоит из пазового рассеяния, рассеяния лобовых частей, дифференциального рассеяния,

Контрольная работа по электрическим машинам с решением — продольное и поперечное индуктивные синхронные сопротивления. Для неявнополюсной машины эти соотношения принимают вид:

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Лекция 3.3.Векторные диаграммы синхронных генераторов

Неявнополюсный СГ. Уравнение напряжений обмотки якоря на основании закона Кирхгофа для контура

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

где Контрольная работа по электрическим машинам с решением— индуктивное синхронное сопротивление якоря машины.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением
Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис.3.13. Векторные диаграммы неявнополюсного синхронного генератора при активно-индуктивной и активно-емкостной нагрузке

Явнополюсный СГ. На основании закона Кирхгофа для контура уравнение напряжений

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

При Контрольная работа по электрическим машинам с решением

где Контрольная работа по электрическим машинам с решением— продольное индуктивное синхронное сопротивление якоря машины, Контрольная работа по электрическим машинам с решением— поперечное индуктивное синхронное сопротивление якоря машины уравнение напряжений имеет вид

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

причем величиной падения напряжения в активном сопротивлении обмотки якоря по сравнению с другими векторами настолько мала, что ею часто пренебрегают.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением
Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис.3.14. Векторные диаграммы явнополюсного синхронного генератора при активно-индуктивной и активно-емкостной нагрузке

Характеристики синхронного генератора при работе на автономную нагрузку

Характеристики синхронного генератора при работе на автономную нагрузку — это: XXX — характеристика холостого хода, ХКЗ — характеристика короткого замыкания, ВХ — внешняя характеристика, РХ — регулировочная характеристика, ИНХ — индукционная нагрузочная характеристика.

Характеристики строятся расчетным путем или снимаются экспериментально при постоянной номинальной частоте, постоянной номинальной частоте вращения и Контрольная работа по электрическим машинам с решением в установившемся режиме при симметричной нагрузке.

XXX это характеристика намагничивания машины, т.е. зависимость ЭДС генератора от тока или МДС возбуждения в именованных или относительных единицах при разомкнутой цепи статора (якоря) и токе якоря Контрольная работа по электрическим машинам с решением . Часто в расчетах пользуются нормальными XXX, а также прямолинейными расчетными характеристиками, насыщенной или ненасыщенной. Нормальная XXX — это усредненная XXX ряда машин в о.е. Ненасыщенная прямолинейная характеристика холостого хода XXX-1 проводится через начало координат как касательная к начальной части XXX. Насыщенная прямолинейная характеристика ХХХ-2 проходит через начало координат и точку С на XXX с ординатой, равной ЭДС от результирующего магнитного потока в воздушном зазоре Контрольная работа по электрическим машинам с решением

ХКЗ — это зависимость тока якоря от тока или МДС возбуждения в именованных или относительных единицах при замкнутой накоротко обмотке якоря и Контрольная работа по электрическим машинам с решением. В режиме КЗ Контрольная работа по электрическим машинам с решением. Ток якоря отстает от ЭДС на Контрольная работа по электрическим машинам с решением и является продольно — размагничивающим. ЭДС от результирующего магнитного потока

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

невелика и магнитная цепь машины не насыщена, т.е. ХКЗ — прямая линия, проходящая через начало координат и точку с координатами Контрольная работа по электрическим машинам с решением, где Контрольная работа по электрическим машинам с решением — ток короткого замыкания при токе возбуждения Контрольная работа по электрическим машинам с решением, которому в режиме XX соответствует номинальное напряжение.

На основании XXX и ХКЗ могут быть определены некоторые параметры генератора: синхронное сопротивление турбогенератора или продольное синхронное сопротивление явнополюсного генератора и ОКЗ (отношение короткого замыкания).

Синхронные: ненасыщенное Контрольная работа по электрическим машинам с решением насыщенное Контрольная работа по электрическим машинам с решением сопротивления и коэффициент насыщения магнитной цепи машины

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Отношение короткого замыкания (ОКЗ) — это отношение тока установившегося тока короткого замыкания при токе возбуждения, которому в режиме холостого хода соответствует номинальное напряжение на зажимах генератора

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Оно невелико и для турбогенератора составляет 0,4-0,8, для гидрогенератора — 0,6-1,7 о.е. То есть этот ТКЗ невелик, что объясняется размагничивающим действием ТКЗ и небольшой величиной тока возбуждения. ОКЗ и Контрольная работа по электрическим машинам с решением определяют предельную нагрузку генератора по условиям статической устойчивости при параллельной работе генератора в системе. Чем больше ОКЗ (и меньше Контрольная работа по электрическим машинам с решением), тем большую нагрузку может взять на себя генератор при параллельной работе. А это может быть достигнуто при конструировании путем увеличения воздушного зазора машины. Но такая машина получается дороже из-за необходимости усиления обмотки возбуждения и увеличения габаритов.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис.3.15.Определение ОКЗ синхронного генератора

ВХ — это зависимость напряжения на зажимах генератора от тока якоря (нагрузки) при постоянном токе возбуждения, равном номинальному, т.е. такому, которому при номинальном токе якоря и Контрольная работа по электрическим машинам с решением соответствует номинальное напряжение на зажимах генератора. Вид характеристик, падающая или восходящая с увеличением тока якоря, зависит от характера нагрузки (активно-индуктивная, активно-емкостная или активная). Это поясняется векторными диаграммами.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Номинальное изменение напряжения синхронного генератора Контрольная работа по электрическим машинам с решением — это изменение напряжения при изменении нагрузки генератора от номинальной Контрольная работа по электрическим машинам с решениемдо 0 при неизменном токе возбуждения, равном номинальному току Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Величина Контрольная работа по электрическим машинам с решением составляет 25-35%, причем для турбогенераторов его величина больше, чем для гидрогенераторов.

РХ — это зависимость тока возбуждения генератора от тока якоря при постоянном напряжении на зажимах и Контрольная работа по электрическим машинам с решением. РХ показывает, и как нужно регулировать ток возбуждения при изменении тока нагрузки генератора, чтобы напряжение на зажимах оставалось неизменным. Вид характеристик также зависит от характера нагрузки и поясняется теми же векторными диаграммами.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис.3.17. Регулировочные характеристики

инх — это зависимость напряжения на зажимах генератора от тока или М.Д.С. возбуждения при постоянном номинальном токе якоря Контрольная работа по электрическим машинам с решениеми чисто индуктивной нагрузке. ИНХ повторяет форму XXX, но проходит ниже вследствие размагничивающего действия реакции якоря и падения напряжения в якоре.

На основании известных XXX и ИНХ можно построить реактивный треугольник (треугольник Потье), который определяет соотношения между этими характеристиками. Для построения реактивного треугольника определяют положение точки В с ординатой Контрольная работа по электрическим машинам с решением на XXX. Сторона АС треугольника представляет собой падение напряжения в индуктивном сопротивлении рассеяния. Точка А нагрузочной характеристики — это точка пересечения ИНХ с осью абсцисс. Отрезок ОА в масштабе тока возбуждения (МДС) — это ток возбуждения (МДС), которому соответствует режим короткого замыкания с номинальным током якоря. Сторона СА реактивного треугольника пропорциональна току (МДС) возбуждения, который компенсирует размагничивающее действие реакции якоря.

Реактивный треугольник может быть построен и на основании XXX и ХКЗ. Построение реактивного треугольника и индукционной нагрузочной характеристики синхронного генератора по известным: XXX, току якоря, индуктивному сопротивлению рассеяния якоря представлено на рис.

На основании XXX и ИНХ и тока якоря можно определить индуктивное сопротивление рассеяния якоря Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 3.18. Построение реактивного треугольника и индукционной нагрузочной характеристики синхронного генератора по известным: XXX, току якоря, индуктивному сопротивлению рассеяния якоря

Параллельная работа синхронных генераторов

Параллельная работа синхронных генераторов в современных энергосистемах обеспечивает: повышение надежности электроснабжения, повышение маневренности, повышение экономичности благодаря возможности выбора наиболее экономичных станций, агрегатов, режимов работы, уменьшение мощности необходимого резерва. При параллельной работе синхронных генераторов в мощной энергосистеме:

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Векторная диаграмма напряжений синхронного генератора и системы при их параллельной работе Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Включение генератора на параллельную работу.

Точная и грубая синхронизация.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

При точной синхронизации генератор предварительно приводится во вращение до подсинхронной скорости и возбуждается.

Порядок точной синхронизации, при котором будут отсутствовать чрезмерные токи при включении:

1. Фазировка — должен быть установлен одинаковый порядок чередования фаз.

2. Регулирование напряжения генератора — должно быть установлено равенство напряжений Контрольная работа по электрическим машинам с решением и совпадение их по фазе.

3. Регулирование частоты генератора — должно быть установлено равенство частот Контрольная работа по электрическим машинам с решением.

4. Выбор момента включения и включение на параллельную работу -синхронизация с использованием синхроноскопа.

При грубой синхронизации (самосинхронизации) — генератор предварительно приводится во вращение до подсинхронной скорости с обмоткой возбуждения, замкнутой на гасительное сопротивление, обмотка якоря подключается к сети, что сопровождается толчками тока якоря, и затем ток возбуждения подается в обмотку возбуждения. Генератор втягивается в синхронизм, что сопровождается большими толчками тока. Их величина согласно ГОСТ ограничивается только 3,5 кратной номинальной величиной тока генератора.

Ламповый синхроноскоп с лампами, включенными на вращение света. Ламповый синхроноскоп с лампами, включенными на погасание. Стрелочный синхроноскоп.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Характеристики синхронных генераторов при параллельной работе

Характеристики снимаются при Контрольная работа по электрическим машинам с решением, Контрольная работа по электрическим машинам с решением. Угловые характеристики активной мощности представляют собой зависимость Контрольная работа по электрическим машинам с решением и V-образные характеристики —Контрольная работа по электрическим машинам с решением при Контрольная работа по электрическим машинам с решением

V- образные характеристики

V-образные характеристики — это зависимость тока якоря от тока возбуждения Контрольная работа по электрическим машинам с решением при параллельной работе генератора с сетью и Контрольная работа по электрическим машинам с решением. Они могут быть построены на основании векторных диаграмм, поясняющих порядок регулирования реактивных нагрузок.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Угловые характеристики активной мощности Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Явнополюсный СГ

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис.3.22. Векторная диаграмма синхронного явнополюсного синхронного генератора к выводу выражения угловой характеристики

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Где Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Выражение угловой характеристики явнополюсного синхронного генератора

Контрольная работа по электрическим машинам с решением
Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис.3.23. Угловая характеристика явнополюсного синхронного генератора: Контрольная работа по электрическим машинам с решением — максимальная мощность, Контрольная работа по электрическим машинам с решением— критический угол нагрузки

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

При отсутствии возбуждения (Контрольная работа по электрическим машинам с решением) явнополюсный синхронный генератор развивает активную мощность в синхронном режиме

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

за счет несимметрии магнитной цепи ротора, при которой ротор стремится занять в магнитном поле реакции якоря положение, соответствующее минимальному магнитному сопротивлению или минимальной величине энергии.

Понятие о статической устойчивости

Максимальная мощность, развиваемая синхронным генератором при Контрольная работа по электрическим машинам с решением может быть определена из условия Контрольная работа по электрическим машинам с решением. Для турбогенератора, например, она равна

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

и обратно пропорциональна величине Контрольная работа по электрическим машинам с решением. При мощности приводного двигателя Контрольная работа по электрическим машинам с решением и моменте Контрольная работа по электрическим машинам с решением возможна работа генератора с приводным двигателем при углах нагрузки Контрольная работа по электрическим машинам с решением (точка 1 или точка 2 на угловой характеристике).

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

При работе в точке 1 при возникновении некоторого небольшого возмущения (например, увеличения или уменьшения напряжения, тока возбуждения или нагрузки), при увеличении угла нагрузки, возрастает отдаваемая генератором мощность, возрастает его противодействующий момент, который обеспечивает замедление ротора, уменьшение угла нагрузки. Это устойчивый режим работы. Это возможно при выполнении условия статической устойчивости Контрольная работа по электрическим машинам с решением при угле нагрузки Контрольная работа по электрическим машинам с решением

При работе в точке 2 при угле нагрузки Контрольная работа по электрическим машинам с решением при увеличении угла нагрузки отдаваемая генератором мощность уменьшается, уменьшается его противодействующий момент, а угол нагрузки возрастает до величины 180°. Ротор генератора ускоряется, и генератор выпадает из синхронизма. Это неустойчивый режим работы. Он возникает при Контрольная работа по электрическим машинам с решением при угле нагрузки Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Режим работы синхронного генератора является статически устойчивым, если при наличии небольших возмущений изменения угла нагрузки и отдаваемой мощности также невелики и при прекращении действия возмущений восстанавливается режим работы. Мощность ДР , под воздействием которой восстанавливается режим работы, называется синхронизирующей мощностью.

Коэффициент синхронизирующей мощности

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Статическая перегружаемость

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Величина Контрольная работа по электрическим машинам с решением нормируется ГОСТ. Для турбо — и гидрогенераторов она находится в пределах 1,6-1,7

Синхронные двигатели и компенсаторы

К оглавлению…

  • Конструкции синхронных двигателей и компенсаторов.
  • Обратимость СМ. Работа СМ на ГАЭС.
  • Физическое представление о двигательном режиме СД.
  • Уравнение напряжений и векторная диаграмма
Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 3.25. Векторная диаграмма синхронного двигателя в режиме перевозбуждения .

  • Преобразование мощности и энергии, потери и КПД
Контрольная работа по электрическим машинам с решением
  • Активная электрическая мощность
Контрольная работа по электрическим машинам с решением
  • Угловая характеристика явнополюсного СД
Контрольная работа по электрическим машинам с решением
  • Реактивная мощность и V-образные характеристики
  • Механические и рабочие характеристики
  • Способы пуска:

Асинхронный пуск при номинальном или пониженном напряжении,

Частотный пуск с плавным повышением напряжения от 0 до номинального (синхронный пуск),

Пуск с разгонным двигателем.

  • Достоинства и недостатки:
  1. Способность работать с cos$9=1 и опережающим током в режиме перевозбуждения для компенсации реактивной мощности,
  2. Возможность регулирования максимального момента и меньшая его зависимость от напряжения сети, чем у асинхронного двигателя,
  3. Высокий КПД,
  4. Стабильность частоты вращения,
  5. Малая чувствительность к колебаниям напряжения
  6. Высокая стоимость и сложность,
  7. Сложность пуска,
  8. Нерегулируемость частоты вращения.

Синхронный компенсатор — это синхронная машина, предназначенная только для выработки или потребления реактивной мощности — это синхронный двигатель без нагрузки на валу или синхронный генератор без приводного двигателя.

Назначение, особенности конструкции и режима работы синхронного компенсатора:

  1. Генерирование реактивной мощности и уменьшение потерь в сетях в режиме перевозбуждения,
  2. Регулирование напряжения при спадах нагрузки путем их загрузки реактивными токами в режиме недовозбуждения,
  3. Отсутствие активной нагрузки, отсутствие выступающих концов вала, возможность герметизации, применения водорода при повышенном давлении для охлаждения, меньшие размеры и стоимость по сравнению с двигателем или генератором,
  4. Порядок пуска — как у синхронного двигатели.

Пуск синхронного двигателя и компенсатора

Возможен асинхронный пуск: прямой пуск или пуск при пониженном напряжении (реакторный, автотрансформаторный, пуск с переключением обмоток с треугольника в звезду), а также частотный (синхронный) пуск двигателя при питании его от автономного преобразователя частоты и пуск с помощью разгонного двигателя.

Асинхронный пуск осуществляется с использованием пусковой обмотки и обмотки возбуждения, замыкаемой при пуске на гасительное сопротивление. Порядок пуска: включение с обмоткой возбуждения, замкнутой на гасительное сопротивление, разгон до подсинхронной скорости, синхронизация.

При включении асинхронного двигателя пусковой ток намного превышает номинальный Контрольная работа по электрическим машинам с решением, а пусковой момент невелик Контрольная работа по электрическим машинам с решением

  • Прямой пуск возможен при выполнении условий:
Контрольная работа по электрическим машинам с решением
  • Пуск при пониженном напряжении (реакторный пуск, автотрансформаторный пуск, пуск с переключением с треугольника на звезду) следует применять при Контрольная работа по электрическим машинам с решением. Коэффициент снижения напряжения
Контрольная работа по электрическим машинам с решением
  • Реакторный пуск.
Контрольная работа по электрическим машинам с решением
  • Автотрансформаторный пуск при применении автотрансформатора с коэффициентом трансформации Контрольная работа по электрическим машинам с решением
Контрольная работа по электрическим машинам с решением
  • Пуск с переключением с треугольника на звезду возможен, если двигатель нормально работает при соединении в треугольник. Фазное напряжение при переключении на звезду снижается в Контрольная работа по электрическим машинам с решением раз, а сопротивление фазы увеличивается в Контрольная работа по электрическим машинам с решением раз. Поэтому:
Контрольная работа по электрическим машинам с решением
  • Частотный (синхронный) пуск с плавным повышением частоты и напряжения может быть выполнен при включении двигателя через статический (С’ПЧ) или электромашинный преобразователь частоты.
  • Пуск с помощью разгонного двигателя.

Устройство и принцип действия машин постоянного тока

К оглавлению…

Принцип действия генератора основан на явлении электромагнитной индукции — на наведении ЭДС в витке, вращающемся в магнитном поле внешним приводным двигателем. Концы витка выведены на две пластины коллектора. К коллекторным пластинам прижимаются неподвижные щетки, к которым подключается внешняя цепь. Проводники активной части витка пересекают магнитное поле и в них, по закону электромагнитной индукции, наводятся ЭДС, пропорциональные индукции , длине проводника и скорости его движения в магнитном поле Контрольная работа по электрическим машинам с решением, направление которых определяется по правилу правой руки. При вращении витка в нем наводится знакопеременная ЭДС. С помощью неподвижных щеток, которые являются простейшим механическим выпрямителем, эта ЭДС преобразуется в пульсирующую ЭДС постоянного направления. Если внешняя цепь замкнута, то по ней, под действием этой ЭДС, будет протекать ток постоянного направления. В реальной машине на якоре, находится большое количество витков, присоединенных к своим коллекторным пластинам, соединенных между собой параллельно и последовательно.

Поэтому пульсации ЭДС и тока на выходе невелики, и можно говорить, что ток и ЭДС на выходе машины являются постоянными.

Для реального генератора справедливо уравнение напряжений:

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

где:

Контрольная работа по электрическим машинам с решением — ток якоря;

Контрольная работа по электрическим машинам с решением — сопротивление цепи якоря;

Контрольная работа по электрическим машинам с решением — ЭДС якоря;

Контрольная работа по электрическим машинам с решением — электромашинная постоянная, зависящая от параметров машины:

N — число проводников,

р — число пар полюсов,

а — число параллельных ветвей обмотки якоря

При протекании тока в проводниках витка, вращающихся в магнитном поле, возникает сила Ампера Контрольная работа по электрическим машинам с решениемпрепятствующая вращению витка,

направление которой определяется правилом левой руки. Эта сила в реальной машине образует противодействующий вращающий момент. Для реального генератора справедливо уравнение моментов

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

где:

Контрольная работа по электрическим машинам с решением противодействующий момент,

Контрольная работа по электрическим машинам с решением— момент холостого хода.

Принцип действия двигателя. То же устройство работает в режиме электрического двигателя, если к щеткам подвести постоянное напряжение. Под действием напряжения через щетки, пластины коллектора и виток потечет ток. Коллектор в режиме двигателя обеспечивает контакт внешней цепи с витком, но и выполняет функцию механического инвертора, т.е. преобразует постоянный ток во внешней цепи в переменный ток в витке.

При протекании тока в проводниках витка, находящегося в магнитном поле, возникает сила Ампера Контрольная работа по электрическим машинам с решением, приводящая виток во вращение, направление которой определяется правилом левой руки. Эта сила в реальном двигателе образует движущий вращающий момент, приводящий ротор (якорь) двигателя во вращение

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

где Контрольная работа по электрическим машинам с решением движущий момент

Для реального двигателя справедливо уравнение напряжений

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

где Контрольная работа по электрическим машинам с решением — противо — ЭДС

Машина постоянного тока может работать в режиме генератора и в режиме двигателя, т. е. обладает свойством обратимости.

Устройство машины постоянного тока.

Конструкция машины представлена на рис. 4.1., 4.2., где:

1 -станина (чугунная или стальная) на лапах или с фланцем,

2 — лапы станины с отверстиями для крепления,

3 — главный полюс (сердечник и полюсный наконечник из конструкционной стали, цельный литой или шихтованный),

4 — обмотка (обмотки) возбуждения (медный изолированный провод), ОВ

5 — дополнительный (коммутационный) полюс, из конструкционной стали, цельный литой или шихтованный,

6 — обмотка дополнительного полюса, ОДП

7 — якорь (ротор) с шихтованным цилиндрическим магнитопроводом из электротехнической стали с пазами для укладки обмотки, с обмоткой якоря, коллектором, подшипниками,

8 — вал,

9 — зубцовая зона якоря,

10 — клеммная коробка,

11 — рым болт,

12 — коллектор,

13 — подшипники, устанавливаемые в подшипниковых щитах,

14 — обмотка якоря.

Кроме того, на рисунках не показаны: щеточный аппарат (щетки, щеткодержатели, щеточные пальцы, щеточные траверсы), подшипниковые щиты, подшипниковые крышки, обмотка якоря

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Магнитное поле при XX и нагрузке

К оглавлению…

При XX магнитное поле создается индуктором, является однородным (рис 4.4.а) и распределяется под полюсом по трапециедальному закону (рис 4.5 тонкая линия). При щетках, установленных на геометрической нейтрали, поле реакции якоря направлено вдоль поперечной оси машины (рис 4.4.6). Результирующий магнитный поток показан на рис 4.4.в.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 4.4. Магнитное поле машины постоянного тока при щетках, установленных на геометрической нейтрали. Действие реакции якоря

При нагрузке машины при щетках, установленных на линии геометрической нейтрали, картины магнитного поля искажаются. Увеличивается плотность магнитного потока под сбегающим краем полюса в генераторе (под набегающим краем в двигателе), и физическая нейтраль смещается относительно геометрической нейтрали в сторону вращения якоря в генераторе (в сторону, противоположную вращения, в двигателе). Кривая индукции поля отличается от кривой МДС наличием седлообразных провалов. Результирующая кривая индукции проходит через «О» в зоне физической нейтрали

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 4.5. Магнитное поле машины постоянного тока при щетках, установленных на геометрической нейтрали. Действие реакции якоря

Процессы коммутации тока. Настройка коммутации

Коммутация — это совокупность явлений, связанных с изменением тока в секции, замыкаемой накоротко щеткой при переключении секции из одной параллельной ветви в другую. Качество коммутации оценивается пятью классами (табл.4.1.). Первые три класса, указанные в таблице, допускаются для длительной работы.

Таблица 4.1. Классы коммутации:

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Сущность процесса коммутации: в процессе коммутации ток секции меняет свое направление (рис.4.6), поэтому внутри МПТ протекает переменный ток. При этом в секции коммутирующего контура действуют ЭДС, приведенные в таблице 4.2.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Таблица 4.2. ЭДС коммутирующего контура

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

На основании вышеизложенного, уравнение коммутации имеет вид:

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Если предположить, что Контрольная работа по электрическим машинам с решением, тогда уравнение коммутации

примет вид

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Это прямолинейная коммутация или коммутация сопротивлением (рис.4.7).

При прямолинейной коммутации плотность тока постоянна по всей длине щетки. При этом условия коммутации наилучшие.

Выражение Контрольная работа по электрическим машинам с решением является решением уравнения прямолинейной коммутации с учетом соотношений

Контрольная работа по электрическим машинам с решением
Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Характеристики генераторов постоянного тока

Диаграмма преобразования мощности и уравнение напряжений ГПТ

Энергетическая диаграмма ГПТ приведена на рис.4.8. Генератор приводится в движение приводным двигателем. Мощность на валу генератора равна мощности приводного двигателя:

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Контрольная работа по электрическим машинам с решением— потери мощности на возбуждение ГПТ;

Контрольная работа по электрическим машинам с решением механические потери (на трение подшипников, вентиляционные потери, потери на трение щеток);

Контрольная работа по электрическим машинам с решением — потери в стали якоря (на гистерезис, вихревые токи);

Контрольная работа по электрическим машинам с решением. потери в меди якоря.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 4.8. Диаграмма преобразования мощности и уравнение напряжений генератора постоянного тока

В соответствии с приведенной диаграммой можно записать следующие уравнения:

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Преобразовав приведенные выражения, получим уравнение напряжений для генератора:

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

ЭДС обмотки якоря МПТ

При вращении якоря в магнитном поле, в проводниках обмотки якоря наводится ЭДС. На основании закона электромагнитной индукции, ЭДС МПТ пропорциональна магнитному потоку и частоте вращения:

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

где

Контрольная работа по электрическим машинам с решением -ЭДС проводника,

Е- ЭДС обмотки якоря,

С — машинная постоянная:

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

При работе МПТ в режиме генератора, направление ЭДС определяется по правилу правой руки.

Направление действия силы на проводник с током, находящимся в магнитном поле определяется по правилу левой руки

Электромагнитный момент и уравнение моментов МПТ

Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле и соответствующий врашаюший момент определяются по формулам

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Тогда с учетом числа проводников, находящихся под полюсом Контрольная работа по электрическим машинам с решением, находим электромагнитный момент машины М:

Контрольная работа по электрическим машинам с решением
Контрольная работа по электрическим машинам с решением

В генераторе электромагнитный момент является противодействующим, т.е. направлен в сторону, противоположную моменту приводного двигателя. Уравнение моментов генератора:

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Способы возбуждение генераторов постоянного тока (ГПТ)

К оглавлению…

По способу возбуждения ГПТ делятся на (рис.4.9) :

  • ГПТ независимого возбуждения. Обмотка возбуждения питается от независимого источника. К этому типу генераторов относятся ГПТ с постоянными магнитами;
  • ГПТ параллельного возбуждения. Обмотка возбуждения подключена параллельно обмотке якоря:
  • ГПТ последовательного возбуждения; Обмотка возбуждения подключена последовательно с обмоткой якоря:
  • ГПТ смешанного возбуждения. Генератор такого типа имеет две обмотки возбуждения — последовательную и независимую.
Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Характеристики генератора независимого возбуждения.

Характеристика холостого хода (XXX) снимается в 4х квадрантах. Расчетная XXX проводится как средняя линия между нисходящей и восходящей линиями петли гистерезиса.

Характеристика короткого замыкания ХКЗ.

Внешняя характеристика ВХ. Напряжение на зажимах генератора при увеличении тока нагрузки и постоянном токе возбуждения Контрольная работа по электрическим машинам с решением уменьшается из-за увеличивающего падения напряжения якоря и размагничивающего действия реакции якоря.

Регулировочная характеристика РХ. Зависимость тока возбуждения от тока якоря при постоянном напряжении. РХ показывает, как нужно регулировать ток возбуждения, чтобы при изменении тока якоря напряжение оставалось постоянным.

Нагрузочная характеристика НГ. Зависимость напряжения от тока возбуждения при постоянном токе якоря, равном номинальному. НХ имеет такую же форму, как и XXX, но проходит ниже из — за падения напряжения в обмотке якоря и размагничивающего действия реакции якоря. Если к НГ добавить падение напряжения Контрольная работа по электрическим машинам с решением, то получим внутреннюю характеристику генератора и характеристический треугольник АВС. Катет АВ- соответствует падению напряжения в якоре, катет ВС- соответствует размагничивающему действию реакции якоря.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением
Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Характеристики генераторов с самовозбуждением

К генераторам с самовозбуждением относятся генераторы параллельного, последовательного и смешанного возбуждения.

Для того, чтобы произошло самовозбуждение, необходимо соблюдение следующих условий :

  1. Наличие остаточного магнитного потока. Для самовозбуждения достаточно 2-3% от номинального,
  2. Совпадение созданного и остаточного магнитного потоков по направлению,
  3. Скорость вращения при данном сопротивлении обмотки возбуждения RB , должна быть выше некоторого критического значения Контрольная работа по электрическим машинам с решением
  4. Сопротивление цепи возбуждения при данной скорости вращения должно быть меньше критического Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Процесс самовозбуждения происходит следующим образом:при вращении якоря в магнитном поле, в нем наводится ЭДС, под действием которой начинает протекать ток. Ток создает дополнительный магнитный поток, совпадающий по направлению с остаточным магнитным полем. Происходит дальнейшее увеличение ЭДС и тока Контрольная работа по электрическим машинам с решением. Увеличение магнитного потока происходит до тех пор, пока не установиться равновесие Контрольная работа по электрическим машинам с решением Графически процесс самовозбуждения при холостом ходе можно пояснить с помощью рис.4.14. Самовозбуждение ГПТ возможно при наличии точки пересечения XXX и характеристика цепи возбуждения Контрольная работа по электрическим машинам с решением.

В процессе самовозбуждения ток возбуждения увеличивается и нарастание U происходит сначала медленно, затем ускоряется и к концу процесса вновь замедляется из-за криволинейности XXX. Процесс самовозбуждения прекращается в точке пересечения характеристик.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Лекция 4.5. Характеристики двигателей постоянного тока

Принцип обратимости электрических машин

Принцип обратимости электрической машины сформулировал Э.Х.Ленц в 1833г. Принцип обратимости заключается в том, что любая электрическая машина может работать в генераторном и двигательном режимах. .При работе машины в режиме генератора, она развивает электрический момент Мг, который является тормозным по отношению к вращающемуся моменту Контрольная работа по электрическим машинам с решением приводного двигателя и преобразовывает подводимую к ней механическую мощность в электрическую. При работе в режиме двигателя, машина развивает вращающий момент М и преобразовывает подводимую к ней электрическую мощность в механическую.

Классификация ДПТ

Двигатели постоянного тока классифицируются по способу включения обмотки возбуждения по отношению к якорю. ДПТ бывают (рис.4.15):

  • независимого возбуждения (НВ). Обмотка возбуждения питается от независимого источника. К этому типу относятся ДПТ с постоянными магнитами;
  • параллельного возбуждения. Обмотка возбуждения подключена параллельно обмотке якоря:
  • последовательного возбуждения (ПВ). Обмотка возбуждения подключена последовательно с обмоткой якоря:
  • смешанного возбуждения (СВ). Двигатель такого типа имеет две обмотки возбуждения — последовательную и независимую.
Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Характеристики ДПТ параллельного возбуждения

Скоростная и механическая характеристики ДПТ параллельного возбуждения представлены на рис 4.16 ,а, б.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 4.16 Характеристики ДПТ параллельного возбуждения а. скоростная характеристика
б. механическая характеристика
в. рабочие характеристики

На рис.4.16 в. представлены рабочие характеристики двигателя -зависимости КПД, скорости, вращающего момента от нагрузки при Контрольная работа по электрическим машинам с решением. Регулировочные характеристики определяют собою свойства двигателей при регулировании скорости их вращения.

Характеристики ДПТ смешанного возбуждения

Так как ток возбуждения последовательной обмотки возбуждения равен току якоря и изменяется одновременно с ним, то магнитный поток ДПТ последовательного возбуждения зависит от нагрузки, что составляет его характерную особенность:

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

то момент двигателя (рис. 4.17): Контрольная работа по электрическим машинам с решением — парабола

С учетом вышесказанного, можно записать уравнения для скоростной и механической характеристик:

Скоростная характеристика Контрольная работа по электрическим машинам с решением — гипербола

Механическая характеристика Контрольная работа по электрическим машинам с решением — гипербола

При значительном уменьшении нагрузки, двигатель начинает развивать все большую скорость ( идет «вразнос»). При холостом ходе поток стремится к нулю и скорость двигателя приобретает значения, опасные по своим механическим последствиям — разрыв бандажей, порча обмотки якоря… Поэтому ДПТ последовательного возбуждения не должны работать на холостом ходу. ГОСТ устанавливает минимальную нагрузку на валу 25% от номинальной нагрузки, для предотвращения работы ДПТ в режиме холостого хода. Скоростная и механическая характеристики ДПТ последовательного возбуждения представлены на рис 4.17 ,а, б.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 4.17 Скоростная (а) и механическая (б) характеристики ДПТ последовательного возбуждения

Рабочие характеристики двигателя — зависимости КПД, скорости, вращающего момента от нагрузки аналогичны рабочим характеристикам ДПТ параллельного возбуждения.

Характеристики ДПТ смешанного возбуждения

У ДПТ смешанного возбуждения имеется две обмотки возбуждения -последовательная и параллельная Последовательная обмотка возбуждения может быть включена по отношению к параллельной (основной) обмотке как согласно, так и встречно. При согласном включении обмоток возбуждения их МДС складываются, вследствие чего результирующий поток возбуждения усиливается. При встречном включении обмоток результирующий поток представляет собой разность потоков параллельной и последовательной обмоток возбуждения.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 4.18 Скоростная характеристика ДПТ смешанного возбуждения

Механические характеристики электродвигателей и механизмов. Статическая устойчивость.

Главными частями электропривода механизма являются исполнительный механизм и электродвигатель, сообщающий механизму тот или иной вид движения. Для их согласованной работы необходима определенная взаимосвязь между механическими характеристиками двигателя Контрольная работа по электрическим машинам с решением и исполнительного механизма Контрольная работа по электрическим машинам с решением, как в установившемся режиме работы, так и в переходных режимах. Под устойчивостью работы двигателя понимается его способность вернуться к исходному, установившемуся режиму работы. Установившийся режим работы характеризуется работой двигателя с неизменной скоростью. Значение скорости и момента в установившемся режиме электропривода определяются точкой пересечения механических характеристик двигателя и исполнительного механизма М = Мс, рис.4.19. В общем случае устойчивая работа электропривода обеспечивается при условии Контрольная работа по электрическим машинам с решением, рис.4.20.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением
Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 4.20 Статическая устойчивость электропривода.

Пуск двигателей постоянного тока.
Реостатный пуск

К оглавлению…

На основании скоростной характеристики двигателя при неподвижном роторе в начале пуска ток превышает номинальную величину в 20 и более раз Контрольная работа по электрическим машинам с решением Пусковой момент также значительно превышает номинальное значение поскольку Контрольная работа по электрическим машинам с решением. Поэтому для ограничения пускового тока и пускового момента в цепь ротора (якоря) вводят дополнительное сопротивление (пусковой реостат). Схема реостатного пуска ДПТ параллельного возбуждения приведена на рис.4.21, . процесс пуска изображен на рис.4.22.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 4.21 Схема реостатного пуска ДПТ параллельного возбуждения

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 4.22 Реостатный пуск ДПТ параллельного возбуждения

В момент пуска угловая скорость равна нулю. Тогда, с учетом пускового реостата, уравнение скоростной характеристики будет иметь вид:

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Зная сопротивление якоря, можно определить необходимую величину пускового реостата:

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Согласно рис.4.22, при пуске двигателя с данным пусковым реостатом, двигатель будет разгоняться по прямой на отрезке 1-2, и в точке 2 при достижении тока значения Контрольная работа по электрическим машинам с решением, первая ступень реостата отключается. Двигатель переходит на работу в точку 3. Расчет сопротивления реостата осуществляется по приведенным ниже формулам:

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

На участке прямой 3-1 двигатель продолжает разгон, в точке 4 пусковой реостат отключают и двигатель начинает работу на естественной характеристике. Последняя ступень реостата рассчитывается аналогично:

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Пуск при плавном повышении напряжения

Плавный пуск ДПТ возможен при повышении подводимого напряжения от О до номинального значения. Представленная на рис.4.23.схема плавного пуска включает в себя питание ДПТ от управляемых выпрямителей. Для осуществления плавного пуска ДПТ также применяется система Г-Д

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 4.23 Пуск ДПТ при плавном повышении напряжения

Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока

Из уравнения скоростной характеристики следует, что частоту вращения двигателей постоянного тока можно регулировать тремя способами:

  • изменением реостата в цепи якоря;
  • изменением напряжения сети;
  • изменением потока возбуждения.

Скоростные и механические характеристики двигателей, снятые при номинальном напряжении, номинальном магнитном потоке, отсутствии добавочных сопротивлений в цепи якоря называются естественными. При введении добавочного сопротивления в цепь якоря, или же изменении других номинальных параметров (напряжения, потока) получают семейство искусственных скоростных и механических характеристик двигателя постоянного тока.

При введении добавочного сопротивления в цепь якоря получаем семейство реостатных характеристик.

Регулирование частоты вращения изменением сопротивления в цепи якоря

ДПТ параллельного возбуждения. Схема реостатного регулирования ДПТ параллельного возбуждения представлена на рис.4.24.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Для двигателя параллельного возбуждения уравнение скоростной характеристики имеет вид

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Величину угловой скорости на естественной характеристике при отсутствии реостата в цепи якоря и на искусственной характеристике при включенном сопротивлении реостата можно определить следующим образом:

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

На основании чего, можно рассчитать отношение скоростей на естественной характеристике при отсутствии реостата в цепи якоря и на искусственной характеристике при включенном сопротивлении реостата. При регулировании частоты вращения реостатом в цепи якоря подводимая к двигателю из сети мощность Контрольная работа по электрическим машинам с решением остается без изменений , полезная мощность двигателя уменьшается пропорционально угловой скорости Контрольная работа по электрическим машинам с решением. КПД снижается пропорционально снижению частоты вращения, ухудшаются условия охлаждения, возможна неустойчивая работа при значительном снижении частоты вращения, диапазон регулирования зависит от нагрузки, а скорость холостого хода вообще не регулируется (рис.4.25.).

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис.4.25. Скоростные (механические) характеристики двигателя параллельного возбуждения при регулировании частоты вращения реостатом в цепи якоря

Сопротивление якоря не является паспортной величиной. Для расчетов его приближенное значение можно определить, исходя из предположения о равенстве постоянных и переменных потерь:

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

ДПТ последовательного возбуждения. Регулирование частоты вращения двигателя последовательного возбуждения реостатом в цепи якоря представлено на рис.4.26. Для двигателя последовательного возбуждения процесс реостатного регулирования усложняется тем, что одновременно с током якоря изменяется ток возбуждения. Уравнение скоростной характеристики двигателя последовательного возбуждения для данного способа регулирования имеет вид:

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис.4.26. Регулирование частоты вращения двигателя последовательного возбуждения реостатом в цепи якоря

Скоростные (механические) характеристики двигателя параллельного возбуждения при регулировании частоты вращения реостатом в цепи якоря представлены на рис. 4.27.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис.4.27. Скоростные (механические) характеристики двигателя параллельного возбуждения при регулировании частоты вращения реостатом в цепи якоря

Регулирование частоты вращения двигателя параллельного возбуждения изменением магнитного потока

На рис 4.28. представлена схема регулирования частоты вращения двигателя параллельного возбуждения изменением магнитного потока при постоянном напряжении. Магнитный поток уменьшается, при введении сопротивления в цепь обмотки возбуждения, при этом частота вращения увеличивается.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис.4.28. Регулирование частоты вращения двигателя параллельного возбуждения изменением магнитного потока

Механические (скоростные) характеристики двигателя параллельного возбуждения при регулировании изменением магнитного потока представлены на рис.4.29. Регулирование однозонное вверх от основной скорости. Диапазон регулирования в данном случае не более 1:3, так как при сильном ослаблении магнитного потока нарушается устойчивость работы двигателя.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис.4.29. Механические (скоростные) характеристики двигателя параллельного возбуждения при регулировании изменением магнитного потока

Регулирование частоты вращения двигателя последовательного возбуждения изменением магнитного потока

Существует два способа регулирования частоты вращения двигателя последовательного возбуждения изменением магнитного потока :

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис.4.30. Регулирование частоты вращения двигателя последовательного возбуждения изменением магнитного потока

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис. 4.31. Механические (скоростные) характеристики двигателя последовательного возбуждения при регулировании изменением магнитного потока

При шунтировании обмотки возбуждения ток обмотки становится меньше тока якоря, увеличивается подводимая к двигателю мощность Контрольная работа по электрическим машинам с решением, полезная мощность Контрольная работа по электрическим машинам с решением. КПД двигателя почти не изменяется. Шунтирование обмотки возбуждения применяется в электротяге.

При шунтировании обмотки якоря ток якоря становится меньше тока обмотки возбуждения. В этом случае потребляемая двигателем мощность Контрольная работа по электрическим машинам с решением увеличивается, полезная мощность двигателя Контрольная работа по электрическим машинам с решением уменьшается. Регулирование однозонное вниз. Диапазон регулирования в данном случае составляет 1:5

Регулирование частоты вращения двигателя параллельного возбуждения изменением напряжения и магнитного потока

Для такого способа регулирования частоты вращения обычно применяется система Г-Д (рис.4.32)

Функции системы Г-Д:

1) пуск с плавным повышением напряжения от 0 до номинального при полном возбуждении двигателя,

2) двухзонное регулирование частоты вращения двигателя: 1 зона — от 0 до Контрольная работа по электрическим машинам с решением плавным изменением напряжения на двигателе при постоянном номинальном токе возбуждения двигателя Контрольная работа по электрическим машинам с решением и 2 зона — от Контрольная работа по электрическим машинам с решением вверх изменением (уменьшением) тока возбуждения двигателя при постоянном напряжении на двигателе Контрольная работа по электрическим машинам с решением, (рис.4.32),

3) реверсирование двигателя изменением полярности подводимого к двигателю от генератора напряжения,

4) рекуперативное торможение при снижении ЭДС генератора путем уменьшения тока возбуждения генератора.

5) Система обеспечивает широкий диапазон регулирования частоты вращения двигателя, особенно в автоматической системе регулирования с обратными связями по току и частоте вращения двигателя.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис.4.32. Регулирование частоты вращения двигателя параллельного возбуждения изменением напряжения и магнитного потока в системе Г-Д

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис.4.33. Механические характеристики двигателя параллельного возбуждения при регулировании частоты вращения изменением напряжения и магнитного потока в системе Г-Д

Система ГД позволяет получить быстрый пуск и реверсирование исполнительного двигателя. Для осуществления реверса достаточно изменить на обратное направление ток возбуждения генератора. Торможение двигателя также производится путем регулирования напряжения генератора (рекуперативное торможение).

Контрольная работа по электрическим машинам с решением
Рис.4.34. Характеристики двигателя параллельного возбуждения при регулировании частоты вращения изменением напряжения и магнитного потока в системе Г-Д

Характеристики двигателя параллельного возбуждения при регулировании частоты вращения изменением напряжения и магнитного потока в системе Г-Д представлены на рис.4.34.

При изменении напряжения поток возбуждения остается неизменным, поэтому в этой зоне характеристика момента и мощности представляют собой прямые, далее, при изменении потока возбуждения при неизменном напряжении, подводимая мощность остается постоянной, момент будет изменяться по гиперболическому закону.

Торможение двигателей постоянного тока

К оглавлению…

В ряде установок режимы электрического торможения двигателей имеют существенное значение. Существует следующие виды торможения двигателей постоянного тока :

  • динамическое;
  • противовключением;
  • рекуперативное (генераторное) с возвратом электроэнергии в сеть.

Динамическое торможение

При динамическом торможении ДПТ параллельного возбуждения якорь двигателя отключается от сети и замыкается на сопротивление Контрольная работа по электрическим машинам с решением, а ток в цепи возбуждения оставляют без изменения (рис.4.35). Машина начинает работать в режиме генератора независимого возбуждения, используя запас кинетической энергии агрегата.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Уравнение напряжений ДПТ во общем виде: Контрольная работа по электрическим машинам с решением

При динамическом торможении и Контрольная работа по электрическим машинам с решением уравнение напряжений ДПТ принимает вид:

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

откуда

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Вращающий момент Контрольная работа по электрическим машинам с решением становится отрицательным, т.е. тормозящим. Торможение интенсивное. Время торможения можно регулировать сопротивлением в цепи якоря. Торможение остановочное. Сопровождается потерей запасенной вращающимся ротором энергии. Эта энергия идет на нагрев реостата и обмотки якоря. Торможение неэкономичное. Механические (скоростные) характеристики двигателя параллельного возбуждения при динамическом торможении приведены на рис. 4.36. Режим динамического торможения изображен отрезком 2-3.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис.4.36. Механические (скоростные) характеристики двигателя параллельного возбуждения при динамическом торможении

Торможение противовключением

Режим торможения противовключением осуществляется двумя способами:

  • когда исполнительный механизм приводит машину во вращение в сторону, противоположную той, в какую действует развиваемый двигателем момент (например, при включении в цепь якоря двигателя, поднимающего груз, достаточно большого сопротивления);
  • при переключении направления вращения двигателя на противоположное путем изменения направления тока в якоре.

Уравнение напряжений Контрольная работа по электрическим машинам с решением при торможении противовключением Контрольная работа по электрическим машинам с решением принимает вид

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

откуда

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Вращающий момент Контрольная работа по электрическим машинам с решением становится тормозящим. Торможение интенсивное. Время торможения можно регулировать сопротивлением в цепи якоря. Торможение остановочное.

Подводимая к двигателю со стороны сети и с вала мощность теряется, т.е. расходуется на нагрев реостата и обмотки якоря. Торможение неэкономичное.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Механические (скоростные) характеристики двигателя параллельного возбуждения при торможении противовключением представлены на рис.4.38. В данном случае при необходимости затормозить двигатель необходимо контролировать частоту вращения ротора и производить отключение ДПТ при скорости ротора равной нулю (отрезок 2-3).

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рекуперативное (генераторное) торможение

Такой вид торможения для ДПТ параллельного возбуждения применяется, например, когда машина, работающая в режиме двигателя со скоростью Контрольная работа по электрическим машинам с решением переходит на работу с более низкой скоростью Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Решение уравнения напряжений Контрольная работа по электрическим машинам с решениемпри рекуперативном торможении при Контрольная работа по электрическим машинам с решением имеет вид

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Вращающий момент Контрольная работа по электрическим машинам с решением становится тормозящим. Торможение интенсивное. Торможение может применяться как для остановки, так и для подтормаживания. Энергия торможения возвращается в сеть. Торможение экономичное.

Контрольная работа по электрическим машинам с решением

Рис.4.39. Механические (скоростные) характеристики двигателя параллельного возбуждения при рекуперативном (генераторном) торможении.

Возможно эти страницы вам будут полезны: