электротехника лекция. Ннноу экономикоправовой колледж
 Скачать 1.64 Mb.
|
|
5.3 Трехфазная цепь, соединенная треугольником. Трехфазная цепь, соединенная треугольником. Кроме соединения звездой, генераторы, трансформаторы, двигатели и другие потребители трехфазного тока могут включаться треугольником. Соединение обмоток генератора или фаз приемника, при котором начало одной фазы соединяется с концом другой, образуя замкнутый контур, называется соединением треугольником (  ). Таким образом, нагрузка включается между линейными проводами. Соединение треугольником выполняется таким образом, чтобы конец фазы А был соединен с началом фазы В, конец фазы В соединен с началом фазы С и конец фазы С соединен с началом фазы А. К местам соединения фаз присоединяют линейные провода. Подобным образом соединяют треугольником и фазы приемника, сопротивления которых обозначены двумя индексами, соответствующими началу и концу фазы. У потребителя, соединенного треугольником, линейное напряжение подключается к зажимам фазного сопротивления. Следовательно, линейное напряжение равно фазному напряжению:  При симметричной нагрузке величины линейных и фазных токов связаны соотношением:  => Алгоритм расчета трехфазной цепи, при соединении треугольником. В трехфазную сеть включили треугольником несимметричную нагрузку. В фазу АВ – емкостный элемент СAВ , в фазу ВС – индуктивный элемент с активным сопротивлением RВС и индуктивностью LBC , в фазу С – резистор с сопротивлением RСА . Линейное напряжением сети UH. Определить фазные токи IAВ, IBС, ICА, активную мощность цепи P, реактивную мощность Q и полную мощность трехфазной цепи S. 
При соединении потребителей треугольником выполняется соотношение:  2. Определить сопротивление емкостного элемента в фазе АВ:  3. Определить сопротивление индуктивного элемента в фазе ВС:  4. Определить полное сопротивление фазы ВС:  5. Определить фазные токи:    6. Определить активную мощность фаз:     7. Определить реактивную мощность фаз:     8. Определить полную мощность трехфазной цепи:    6. ТРАНСФОРМАТОРЫ. 6.1 Устройство и принцип работы трансформатора Трансформатор – это статический электромагнитный аппарат, преобразующий переменный ток одного напряжения в переменный ток той же частоты, но другого напряжения. Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. При прохождении переменного тока по первичной обмотке в железном сердечнике появляется магнитный поток Ф0, который возбуждает ЭДС индукции в каждой обмотке. Это означает, что повышая с помощью трансформатора напряжение в несколько раз, мы во столько же раз уменьшаем силу тока, и наоборот. Трансформатор состоит из двух основных частей: магнитопровода (сердечника, магнитной системы) и обмоток. Конструкции магнитных систем трансформаторов можно разделить на два вида: СТЕРЖНЕВЫЕ и БРОНЕВЫЕ. Типы магнитных систем: по расположению стержней и ярм могут иметь ПЛОСКОЕ и ПРОСТРАНСТВЕННОЕ выполнение; по способу соединения стержней с ярмами делятся на СТЫКОВЫЕ, ШИХТОВАННЫЕ и НАВИТЫЕ. Определяющими для конструкции обмотки являются: число витков, сечение витка и класс напряжения. Разновидности обмоток: по способу размещения обмоток на стержне различают КОНЦЕНТРИЧЕСКИЕ и ДИСКОВЫЕ или ЧЕРЕДУЮЩИЕ; по конструктивно-технологическим признакам обмотки делятся на следующие основные типы: ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ, ВИНТОВЫЕ и НЕПРЕРЫВНЫЕ. Элементы обмотки: основным элементом обмотки является ВИТОК, который выполняется одним или группой параллельных проводов; ряд витков на цилиндрической поверхности называется СЛОЕМ; витки могут группироваться в катушки; по направлению обмотки делятся на ПРАВЫЕ и ЛЕВЫЕ подобно резьбе винта; большинство обмоток для удобства изготавливают с левой намоткой. КПД трансформатора определяется отношением мощности на выходе к мощности на входе и в зависимости от нагрузки. ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ПЕРЕГРЕВА ТРАНСФОРМАТОРА ПРИМЕНЯТ МАСЛЯНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ И УВЕЛИЧИВАЮТ ВОЗДУШНЫЙ ЗАЗАР МЕЖДУ ПЕРВИЧНОЙ И ВТОРИЧНОЙ ОБМОТКОЙ. Обычно напряжение на первичной и вторичной обмотках неодинаковы. Если первичное напряжение меньше вторичного трансформатор, называется ПОВЫШАЮЩИМ, если больше ПОНИЖАЮЩИМ. Отношение ЭДС обмоток трансформатора, равное отношению числа витков, называется КОЭФФИЦИЕНТОМ ТРАНСФОРМАЦИИ (К): К=Е1/Е2; К=U1/U2. При К >1 – понижающий, К<1 – повышающий. Режимы работы трансформаторов. Режим работы трансформатора, при котором его вторичная обмотка разомкнута, называют РЕЖИМОМ ХОЛОСТОГО ХОДА (трансформатор работает без нагрузки). Режим работы трансформатора, при котором во вторичную обмотку включена нагрузка, называют РАБОЧИМ. Режим работы трансформатора, при котором ток вторичной обмотке велик, даже при малом входном напряжении ток в первичной обмотки достигает больших значений, это может привести к перегрузу или даже перегоранию одной из обмоток. Такой режим называют КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ. 6.2 Виды трансформаторов. Виды трансформаторов. Однофазные трансформаторы; Трехфазный трансформатор; Многообмоточные трансформаторы – применят в энергетических установках, бытовых электроприборах, аппаратуре радио и автоматики; Автотрансформаторы; Силовые трансформаторы; Сварочные трансформаторы – применяют для дуговой сварки; Измерительные трансформаторы – в электрических установках высокого напряжения и тока. Расчет основных параметров трансформатора. Основными параметрами при расчете трансформатора являются: Номинальные токи:   если номинальная мощность в кВА значит * на 1000; Коэффициент нагрузки трансформатора:  , Р  2 - активная мощность на выходе вторичной обмотки трансформатора.Токи при фактической нагрузки: Суммарные потери мощности в трансформаторе:  ,  мощность потери в стали,  мощность холостого хода.Число витков на обмотках: При холостом ходе   Числа витков обмоток находим из формулы:  Тогда   КПД при фактической нагрузке:  Коэффициент трансформации:  Пример: Однофазный понижающий трансформатор номинальной мощностью Sном = 500ВА служит для питания ламп местного освещения металлорежущих станков. Номинальные напряжения обмоток Uном1 = 380В; Uном2 = 24B. К трансформатору присоединены десять ламп накаливания мощностью 40Вт каждая, из них коэффициент мощности  Магнитный поток в магнитопроводе Фт = 0,005Вб. Частота тока в сети f = 50 Гц. Потерями в трансформаторе пренебречь. Определить: 1) номинальные токи в обмотках; 2) коэффициент нагрузки трансформатора; 3) токи в обмотках при действительной нагрузке; 4) числа витков обмоток; 5) коэффициент трансформации.Решение: Номинальные токи: если номинальная мощность в кВА значит * на 1000; если номинальное напряжение в кВ значит * на   К  оэффициент нагрузки трансформатора:  3. Токи при фактической нагрузки: 4.Число витков на обмотках: При холостом ходе Числа витков обмоток находим из формулы: Тогда   5.Коэффициент трансформации:  7. эЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ. 7.1 Асинхронные и синхронные машины. Асинхронная машина - это машина, в которой при работе возбуждается вращающееся магнитное поле, но ротор вращается асинхронно, т.е. с угловой скоростью, отличной от угловой скорости магнитного поля. Наибольшее распространение получили асинхронные двигатели, причем из всех электрических двигателей они являются самыми распространенными. Их преимущества: - простота устройства, - простота изготовления и эксплуатации, - большая надежность и сравнительно низкая стоимость. Широкое применение находит трехфазный асинхронный двигатель, изобретенный в 90-х годах прошлого века русским электротехником М.О.Доливо-Добровольским. Асинхронные машины малой мощности часто выполняются однофазными, что позволяет использовать их в устройствах, питающихся от двухпроводной сети. Такие машины находят широкое применение в бытовой технике. Асинхронные машины могут работать в режиме генератора. Но асинхронные генераторы как источники электрической энергии не применяются, так как они не имеют собственного источника возбуждения магнитного потока и могут работать только параллельно с другими (синхронными) генераторами, имеющими лучшие показатели. Асинхронные двигатели применяются для привода машин и механизмов, к скорости вращения, которых не предъявляются жесткие требования. Недостатком асинхронных машин является относительная сложность и неэкономичность регулирования их эксплуатационных характеристик. Асинхронная машина состоит из статора - неподвижной части - и ротора - вращающейся части (рис. 3.2). Статор представляет собой полый цилиндр, набранный из стальных пластин, имеющих вид кольца и изолированных друг от друга. Стальной сердечник магнитопровода статора закрепляется в стальном или алюминиевом корпусе, охватывающем его со всех сторон. На внутренней поверхности сердечника в его пазах закладывается обмотка статора, которая у трехфазного асинхронного двигателя состоит из трех фазных обмоток, смещенных по окружности цилиндра друг относительно друга на 120.  Рис.32 Ротор асинхронной машины также набирают из стальных штампованных листов в форме диска, насажанных на вал. Они образуют ротор, имеющий форму цилиндра. По окружности диска выштамповывают отверстия, образующие пазы ротора, в которые закладывают обмотку. По конструктивному исполнению обмотки ротора асинхронные машины подразделяют на двигатели с короткозамкнутым ротором и двигатели с фазным ротором. Короткозамкнутая обмотка образуется медными неизолированными стержнями, помещаемыми в пазы ротора. Поперечное сечение этих стержней имеет форму паза. Такие стержни иногда получают методом заливки в пазы ротора расплавленного алюминия. По торцам стержни объединяются короткозамыкающими кольцами, выполненными из однородного металла. Получается обмотка, не имеющая никаких выводов, по внешнему виду напоминающая конструкцию колеса, называемого "беличьей клеткой". 2. Синхронные машины: назначение, устройство, области применения. Отличительная особенность синхронной машины заключается в том, что скорость вращения ее ротора равна скорости вращения магнитного поля статора и сохраняется постоянной независимо от нагрузки. Это достигается тем, что ротор синхронной машины представляет собой электромагнит или постоянный магнит с числом пар полюсов, равным числу пар полюсов вращающегося магнитного поля. Взаимодействие данных полюсов обеспечивает постоянную угловую скорость вращения ротора независимо от момента на валу. Основная область применения синхронных машин - использование их в качестве промышленных генераторов для выработки электрической энергии на электростанциях. Применяются и в качестве двигателей, но не так широко, как генераторы. Синхронные двигатели имеют постоянную частоту вращения, поэтому используются там, где нет необходимости в регулировании частоты или, где необходимо обеспечить ее постоянство. Двигатели большой мощности применяют на металлургических заводах, в шахтах и т.д. Специальные синхронные микродвигатели используются в автоматике, звукозаписи, в самопищущих приборах и других случаях. Работа синхронной машины в режиме ненагруженного двигателя соответствует работе синхронного компенсатора, который используется для увеличения коэффициента мощности электромеханических установок, компенсируя индуктивную мощность. Конструкция всех машин одинакова. Статор (якорь) - неподвижная часть, устроен подобно статору асинхронной машины. В пазах статора располагается трехфазная распределенная обмотка. Обычно обмотку статора соединяют звездой. Сердечник статора набран из листов стали. Ротор синхронной машины представляет собой электромагнит, возбуждаемый постоянным током Iв. Создаваемый этим током магнитный поток вращается с неизменной частотой. Концы обмотки возбуждения ротора выводят к двум контактным кольцам на валу. К ним прижимаются щетки, к которым присоединяется источник питания обмотки возбуждения. Электромагнит представляет собой сердечник с обмоткой возбуждения. Мощность для питания обмотки возбуждения составляет 1-3% от всей мощности машины. |