- •2. Принцип действия и конструкция однофазного и трехфазного тр-ра.
- •3. Конструкция ад. Схема замещения ад.
- •3 . Принцип работы ад.
- •2. Эдс, индуцируемые в обмотках статора и ротора.
- •3. Схемы замещения. Векторные диаграммы.
- •3) Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя
- •3 . Коэффициент мощности и его зависимость от нагрузки ад.
- •Вопрос 2. Принцип действия машины постоянного тока в генераторном и двигательном режимах. Направление тока, эдс, электромагнитного момента.
- •Вопрос 3. Асинхронный двигатель с двойной «беличьей клеткой». Частотное регулирование частоты вращения ад. Как изменяется при этом механические характеристики.
- •3) Рабочие характеристики асинхронного двигателя
- •1. Комплексная мощность фазы генератора
- •2. Сравнение внешних характеристик гпт при различных способах возбуждения
- •3. Проанализируйте влияние реакции якоря на величину напряжения сг при неизменных эдс и тока статора при активной нагрузке. Изобразить соответствующую векторную диаграмму.
3 . Коэффициент мощности и его зависимость от нагрузки ад.
Коэффициент мощности определяется соотношением cosφ1=P1/S1=P1/ , где: Р1, Q1, S1 – активная, реактивная и полная мощность двигателя.
Р1 = Р2 + ∆P, где: Р2 – мощность на валу (полезная мощность); ∆P – мощность потерь. ∆P = ∆Pэл + ∆Pст + ∆Pмех,
где: ∆Pэл – электрические потери (потери на нагрев обмоток); ∆Pст – потери в стали (потери на нагрев сердечника);
∆Pмех – механические потери. Электрические потери ∆Pэл зависят от токов в обмотках и возрастают при увеличении нагрузки на валу. Потери в стали не зависят от нагрузки на валу, а зависят от подведенного к обмотке статора напряжения. Механические потери относятся к постоянным потерям. В номинальном режиме cosφн = 0,75÷0,95, cosφхх = 0,08÷0,15.
Снижение cosφхх объясняется тем, что активная мощность мала (P1хх = ∆Pэл + ∆Pст + ∆Pмех), а реактивная мощность Q1 остается такой же, как и в номинальном режиме. На рис. 2.28 показана зависимость коэффициента мощности асинхронного двигателя от нагрузки на валу. При большой недогрузке асинхронного двигателя он имеет низкий коэффициент мощности, что экономически невыгодно.
Для повышения cosφ при малой нагрузке рекомендуется понижать подведенное к двигателю напряжение. При этом уменьшается реактивная мощность, а коэффициент мощности повышается.
Билет 6. 1. Комплексное число, модуль и аргумент которого соответственно раны амплитуде и начальной фазе син. тока, называют комплексной амплитудой тока: .
2 . Внешней характеристикой трансформатора называют зависимость вторичного напряжения от тока нагрузки при постоянных значениях первичного напряжения и коэффициента мощности нагрузки: U2’= f(I2’) или U2= f(I2) при U1 = U1ном = const и cosφ2 = const.
При холостом ходе трансформатора можно считать, что U2’=U20’=U1, поэтому U'2 = U'20 - ΔU, т. е. напряжение на вторичной обмотке отличается от напряжения при холостом ходе на значение потери напряжения в трансформаторе. Для последнего уравнения имеем (%): U'2 = U2 = 100 - ΔU.
Для трансформаторов большой мощности (%): U2 = 100 - βUksinφ2. (7.20)
На рис. 7.24а представлены внешние характеристики трансформатора для нескольких значений cosφ2. В силовых трансформаторах при соsφ2 = 1 будет sinφ2 = 0, и напряжение U2 остается неизменным при всех значениях нагрузки. При активно-индуктивной нагрузке φ2 положителен, и чем он больше, тем больше потери напряжения и тем значительнее снижение напряжения U2 с ростом тока нагрузки. При активно-емкостной нагрузке φ2 отрицателен и потеря напряжения ΔU= - βUksinφ2 также отрицательна. Уравнение (7.20) принимает вид U2 = 100 + βUksinφ2 , откуда следует, что с ростом β, т. е. с ростом тока нагрузки, напряжение U2 увеличивается по сравнению с U20. Для трансформаторов малой мощности нельзя пренебрегать активной составляющей напряжения короткого замыкания. В этом случае для определения потери напряжения нужно пользоваться уравнением, в котором все члены выражены в процентах:U2 = 100 - β(Uкаcosφ2 + Uкрsinφ2).
Наличие составляющей Uка обусловливает снижение напряжения U2 при активной нагрузке (соsφ2 = 1) и уменьшение отклонения напряжения от номинального значения при наличии реактивной составляющей тока нагрузки (как индуктивной, так и емкостной). Внешние характеристики трансформаторов являются практически прямыми линиями. Снижение напряжения при номинальной нагрузке в очень большой степени зависит от коэффициента мощности нагрузки и напряжения короткого замыкания, но не может превышать значения Uк.
С хемы соединения обмоток трехфазного тр-ра.Первичные и вторичные обмотки трехфазных трансформаторов (групповых и трехстержневых) соединяют звездой или треугольником. В некоторых случаях обмотки трансформаторов соединяют по схеме «зигзаг». При соединении обмоток звездой с выводом нейтральной точки это соединение обозначают знаком Y-. Схемы соединения первичной и вторичной обмоток двухобмоточного трансформатора обозначают дробью, в числителе которой указывают схему соединения первичной обмотки, а в знаменателе — схему соединения вторичной обмотки, например Y/Y-, Δ/Δ, Y-/Δ. Схемы соединения обмоток трехобмоточных трансформаторов обозначают следующим образом: Y/Y/Δ. Обмотку высшего напряжения трансформатора с экономической точки зрения выгоднее соединять звездой, так как для получения заданного линейного напряжения Uл требуется фазное напряжение Uф =Uл / , и следовательно, меньшее число витков обмотки и меньший расход изоляционных материалов. Обмотка, соединенная треугольником, также имеет свои преимущества. Ток холостого хода несинусоидален. При соединении обмоток звездой без нейтрального провода гармоники третьего порядка, совпадающие по фазе во всех фазных токах холостого хода, отсутствуют. Это приводит к искажению магнитных потоков и возникновению гармоник ЭДС третьего порядка. Напряжение вторичной обмотки становится несинусоидальным. При наличии обмотки, соединенной треугольником, под действием ЭДС третьего порядка в замкнутом треугольнике обмоток появится ток и падение напряжения в обмотках уравновесит ЭДС третьей гармоники. Линейные напряжения обмотки, соединенной треугольником, будут синусоидальными. Поэтому у трансформаторов большой мощности одну из обмоток обычно соединяют треугольником. Схемы соединения обмоток трансформатора на электрических схемах показаны на рис. 7.28. Начала и концы первичных обмоток фаз обозначают прописными буквами (А, В, С и X, У, Z), а начала и концы вторичных обмоток фаз — строчными (а, b, с и х, у, z).
П араллельная работа тр-ров. При некоторых условиях может оказаться, что для питания электроприемникоз мощности одного трансформатора недостаточно, тогда применяют два или более параллельно включенных трансформатора. Такое положение создается, если суммарная мощность приемников, подключенных к вторичной обмотке трансформатора, больше мощности трансформатора или если для питания приемников требуется большая надежность, не обеспечиваемая одним трансформатором. В больших энергосистемах по линиям передачи высокого напряжения передается электроэнергия, мощность которой чаще всего превышает мощность одного трансформатора, и на такую линию работают несколько трансформаторов.
В подобных случаях трансформаторы включают параллельно (рис. 7.31). При параллельной работе к первичным обмоткам всех трансформаторов (двух или более) подводят одно и то же напряжение U±. Вторичные обмотки всех трансформаторов подключают к одним и тем чсе общим шинам, к которым и подключают нагрузку. Для нормальной работы в режиме параллельного соединения трансформаторы должны удовлетворять следующим условиям:
1) коэффициенты трансформации всех трансформаторов должны быть равны, т. е. k1 = k2 = k3 = ... = kn;
2) напряжения короткого замыкания всех трансформаторов должны быть равны, т. е. uk1=uk2=uk3=…=ukn ;
3) трехфазные трансформаторы должны иметь одинаковую группу соединения обмоток.
Так как первичные обмотки трансформаторов подключены к одному источнику с напряжением U1, то при холостом ходе для равенства вторичных напряжений всех трансформаторов необходимо, чтобы были равны их вторичные ЭДС. Это имеет место только при равенстве коэффициентов трансформации. Если у трансформатора Т1 (рис. 7.31а) коэффициент трансформации больше, чем у трансформатора Т2, то E21 > Е22. В замкнутом контуре вторичных обмоток трансформаторов под действием ЭДС ΔЕ2 = E21 - Е22 ≠ 0 возникнет уравнительный ток I2y, который будет трансформироваться в первичные обмотки. Значение этого тока зависит также от сопротивления обмоток трансформаторов, а фаза тока — от составляющих полных сопротивлений трансформаторов (рис. 7.32). Уравнительный ток в обмотках не является током нагрузки, он нагревает обмотки и
снижает полезную мощность трансформатора. Считается допустимым для практики отклонение значения коэффициентов трансформации друг от друга на 0,5%.
В режиме нагрузки вторичное напряжение U2 каждого трансформатора зависит от его внешней характеристики (рис. 7.33). При этом отклонение напряжения U2 от напряжения холостого хода U20. равного для всех параллельно работающих трансформаторов, пропорционально напряжению короткого замыкания Uк трансформатора. Если трансформаторы имеют разные напряжения Uк, то наклон их внешних характеристик будет разный. На рис. 7.33 представлены внешние характеристики трансформаторов, у которых Uк2 > Uk1.
Так как вторичные обмотки обоих трансформаторов подключают к общим шинам, то напряжения на их вторичных обмотках будут всегда одинаковы и равны напряжению на шинах U2ш. При некоторой нагрузке напряжение U2ш будет иметь значение, соответствующее штриховой линии на рис. 7.33, точки пересечения которой с внешними характеристиками трансформаторов являются рабочими точками для данного режима. Абсциссы этих точек определяют ток нагрузки каждого трансформатора, причем I22 < I21.
Таким образом, трансформаторы с разными Uк загружаются по-разному: трансформатор с меньшим ик загружается большим током, чем трансформатор с большим Uк. При увеличении мощности приемников увеличивается нагрузка на оба трансформатора. Однако когда нагрузка трансформатора Т1 достигнет номинального значения, нагрузка трансформатора Т2 будет еще далека от номинальной. Полностью мощность трансформатора Т2 не может быть использована, так как трансформатор Т1 окажется перегруженным. Поэтому включаемые на параллельную работу трансформаторы должны иметь равные значения Uк. Допускается отклонение от среднеарифметического значения не более чем на ±10%.Третье условие является абсолютно жестким. Если трансформаторы принадлежат к разным группам соединения обмоток, то между векторами линейных вторичных ЭДС (следовательно, и напряжений) сдвиг фаз будет отличаться от 0°, а их векторная разность не будет равна нулю. На рис. 7.34 показана векторная диаграмма линейных вторичных ЭДС трансформаторов, принадлежащих к нулевой и одиннадцатой группам соединения обмоток. Возникающая ЭДС ΔE2=E21 – E22 настолько велика, что создаваемый ею уравнительный ток превышает номинальный ток в несколько раз и режим оказывается аварийным.
3. Зависимость электромагнитного момента от скольжения: M=3I22R2/(SΩ1), где М – эл/маг. момент, I2 – ток ротора, S – скольжение, Ω1 – угловая скорость вращения поля.
Зависимость тока ротора от S: Под действием ЭДС ротора E2S, индуцируемой вращающимся магнитным полем, в замкнутой обмотке ротора возникает ток I2, определяемый по закону Ома: (12.12)
где R2 — активное сопротивление фазы ротора; Z2S — полное сопротивление фазы ротора.
Т ок I2 в обмотке ротора имеет такую же частоту f2=sf, как и ЭДС Е2S. Так как полное сопротивление фазы ротора имеет индуктивную составляющую Х2S, то ток I2 отстает по фазе от Е2S на угол ψ2=arctg(X2S/R2) (12.13).
Так как Е2S = sЕ2 и Х2S = sХ2, получаем: , или, разделив на s: .
При критическом скольжении момент машины достигаем максимального значения: . Скольжение, при котором момент равен максимальному, можно найти, взяв производную от M и S и приравняв их: Sкр= ±(R2/X20).
Из графиков и формул видно, что:
1)АМ может работать и в двигательном, и в генераторном режимах, в зависимости от скольжения;
2) АМ работает устойчиво при значениях скольжения
от - Sкр до + Sкр;
3) численное значение Sкр в основном определяется параметрами ротора, изменяя R2 можем увеличить или уменьшить Sкр.
Билет №9
Вопрос 1. Резонанс в контуре достигается при угловой частоте W0=1/(LC), следовательно при подключении к клеммам конденсатора сопротивления R, частота изменяться не будет.