Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
где UA, UB,UC – комплексные напряжения источника питания. ⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 7 Yַa = 1/Za ; Yb = 1/Zb; Yc= 1/Zc; YN = 1/ZN – комплексные проводимости фаз и нейтрального провода. Комплексный ток в нейтральном проводе находят в соответствии с уравнением, составленным по первому закону Кирхгофа для нейтральнoй точки n цепи:
In۠=Ia+Ib+Ic. Комплексные фазные напряжения приёмника электроэнергии находят из уравнений; составленных по второму закону Кирхгофа для замкнутого контура:
Ua=UA- UnN; Ub=UB- UnN; Uc=UC- UnN.
При этом фазные токи приёмника определяют по закону Ома для соответствующих участков цепи:
Ia=Ua/Za; Ib=Ub/Zb; Ic=Uc/Zc.
Трёхфазная система обеспечивает приёмники электроэнергии симметричным питанием. При этом активная, реактивная и полная мощности могут быть определены по следующим формулам с учётом знака реактивных сопротивлений: P = IА²Rа + IВ²Rb + IС²Rc =UaIA cosφа + Ub IB cosφb +UcIC cosφс; Q= IА²Xa + IВ²Xb + IС²Xc =Ua IA sinφа + Ub Ib sinφb + Uc IС sinφс; S = √P²+Q² = IА²Za + IВ²Zb + IС²Zc;
где cosφа= Ra/ Za; cos φb = Rb/ Zb; cos φс= Rc/ Zc sin φа= Xa/ Za; sin φb = Xb/ Zb; sin φс = Xc/ Zc. При симметричной нагрузке эти формулы приводят к виду: P= 3 Iф²Rф= √3UЛ IЛ cos φф; Q= 3 Ia²Xa= √3UK IK sin φa$ S= √P²+Q² = √3UЛ IЛ, где cos φф = Rф/ Zф; sin φф = Xф/ Zф.
6.3 Несимметричные режимы в трёхфазной электрической цепи при соединении приёмников электроэнергии “звездой” При обрыве линии (или фазы приёмника электроэнергии) в трёхпроводной системе Y-проводимость соответствующей фазы приёмника, например фазы С равна нулю, т.к. сопротивление равно ∞. Следовательно, несколько изменится напряжение между нейтральными точками системы UnN: UnN= , где Yc=0 Фазные напряжения приёмника определяют как: Ua=UА- UnN; Ub=UВ- UnN; Uc=UС- UnN. Фазные токи приёмника по закону Ома: Ia=Ua/Za; Ib=Ub/Zb; Ic=0. Векторная диаграмма напряжений при обрыве фазы (холостой ход) приёмника изображена на рис.6. При коротком замыкании фазы С приёмника электроэнергии в трехпроводной системе потенциалы нейтральной точки n и начала фазы с приёмника будут равны, т.е. φn = φc. Векторная диаграмма напряжений при коротком замыкании фазы с приёмника электроэнергии представлена на рис.7. Напряжение смещения UnN= UC, а фазные напряжения приёмника определяются как:
Ua=UA- UnN= UA- UC; Ub=UB- UnN= UB- UC; Uc=0. Фазные токи приёмника по закону Ома: Ia=Ua/Za; Ib=Ub/Zb: Ток короткого замыкания по первому закону Кирхгофа для нейтральной точки n ۠Iкз= Iа + Ib.
Таблица 3
Задача 4. Анализ трёхфазной электрической цепи при схеме соединения приёмников “треугольником”. Потребитель электроэнергии, фазы которого имеют комплексные сопротивления: Zab, Zbc, Zca и соединены в трёхфазную электрическую цепь “треугольником” (рис.8), питается симметричной системой линейных напряжений: UAB= UBC= UCA= Uл. С учётом данных, приведённых в таблице 4. Для каждого варианта задания, определить: 1. фазные и линейные токи потребителя; 2. активную Р, реактивную Q и полную S мощности потребителя; 3. показания ваттметров W1,W2; 4. построить векторную диаграмму токов и напряжений;
7) Краткие теоретические положения. 7.1 Трёхфазные электрические цепи при соединении фаз приёмника “треугольником”.
В связанных трёхфазных системах наряду с соединением трёхфазных потребителей “звездой” применяется соединение фаз “треугольником”. При этом не имеет значения как соединены фазы источника - “звездой ” или “треугольником”. При соединении “треугольником” фазные напряжения оказываются равными линейным напряжением: UЛ=UФ
UАВ= Uав; UBC =Uвс; UСA=Uса. Соотношение между линейными и фазными токами определяют из уравнений, составленных для токов в соответствии с первым законом Кирхгофа для узлов a,b,c разветвления электрической цепи:
IА=Iав- Iса; IВ=Iвс- Iав; IС=Iса- Iвс. При симметричной нагрузке линейные токи IA= IB= IC= IЛ и фазные токи Iaв= Iвс= Iса= Iф. При этом угол сдвига фаз между фазными токами и напряжениями φab= φbc= φca= φф. В соответствии с этим при симметричной нагрузке имеет место соотношение: IЛ=√3 Iф. При обрыве любой линии питания приёмник оказывается включён на соответствующее линейное напряжение источника, причём две фазы приёмника будут включены последовательно. В таком случае необходимо воспользоваться схемой замещения. Это будет однофазная цепь, имеющая направления токов и напряжений согласно исходной трёхфазной системе. Таблица 4.
Задача 5. Анализ работы однофазного трансформатора Однофазный трансформатор имеет напряжение U1/U2 B. Номинальная мощность трансформатора S,кВА. Опыт xолостого xода проведён при номинальном напряжении в первичной обмотке. Данные опытов холостого хода и короткого замыкания: PХХ; IХХ; PКЗ; UК%; частота f=50Гц. PХХ=3,6%Sном; PКЗ=4,8%Sном.
Магнитопровод трансформатора изготовлен из пластин толщиной 0,5мм; удельные потери р10 [Вт/(кг. Тл²)] Определить: а) массу магнитопровода mст., если максимальное значение индукции в стержне и в ярме Вмах [Тл]; б) действительное поперечное сечение стержня Аст., если коэффициент заполнения пакета сталью кЗ и w2; в) сопротивления магнитопровода трансформатора полное, активное и реактивное и угол магнитного запаздывания α; г) параметры обмоток трансформатора R1,R2,X1,X2. При расчёте принять, что в опыте короткого замыкания мощность потерь делится поровну между первичной и вторичной обмотками. д) кпд трансформатора при активно-индуктивной нагрузке при cosφ2 и значениях коэффициента загрузки: 0,1; 0,25; 0,5; 0,75; 1,0.
8) Краткие теоретические положения. 8.1 Однофазный трансформатор. Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство с двумя или большим числом индуктивно связанных обмоток, предназначенное для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения. В трансформаторе передача энергии из сети к приёмнику происходит посредством переменного потока. При синусоидальном изменении напряжения источника питания U1 с частотой f поток магнитопровода Ф оказывается практически синусоидальным. ЭДС самоиндукции и взаимоиндукции: E1=4,44 W1 f Фm, E2=4,44 W2 f Фm. Коэффициент трансформации трансформатора может быть определён как: К = E1/E2 = L1/L2 = W1/W2= U1/U2 ≈ I2/I1. Для определения величин, характеризующих работу трансформатора под нагрузкой, проводятся два опыта: опыт холостого хода и опыт короткого замыкания. Опыт холостого хода. Вторичная обмотка разомкнута, к первичной подаётся номинальное напряжение. Определяются следующие величины: IХХ; PХХ=PСТ.; K; U2ХХ. По опытным данным холостого хода можно вычислить параметры сердечника магнитопровода: Rm = PХХ/IХХ²; Zm = UХХ/IХХ; Xm= √Zm²-Rm²; Коэффициент мощности холостого хода: cos φ XX =Rm/Zm, Угол магнитного запаздывания: α = 90˚- φ ХХ.
Опыт короткого замыкания проводится при пониженном напряжении на первичной обмотке в отличие от аварийного короткого замыкания. Напряжение подводится такое, при котором токи в обмотках достигают номинальных значений. Определяется: РКЗ, UКЗ=(UКЗ% UН /100%). Опытные данные позволяют определить сопротивления короткого замыкания.: RК = PКЗ/I1Н²; ZК = UКЗ/I1Н; XК= √ZК²-RК². Для силовых трансформаторов можно принять, что мощность потерь короткого замыкания делится поровну между первичной и вторичной обмотками. Это позволяет определить параметры обмоток трансформатора: RК = R1 +R2΄ = R1 +R2К²; R1≈ R2К² XК = X1 +X2΄ = X1+X2К²; X1 ≈ X2К² ZК = Z1 +Z2΄ = Z1 +Z2К². Мощность короткого замыкания даёт возможность определить потери в обмотках: РМ=β²PКЗ, где коэффициент загрузки трансформатора β = I2/I2Н. Коэффициент полезного действия трансформатора η = P2/P1= P2/(P2+PМ+РКЗ)=SН β cos φ2 / (SН β cos φ2+ β² PКЗ+ +PСТ) кпд имеет максимальное значение при загрузке β = √РСТ/PКЗ Массу магнитопровода можно рассчитать, если известны полные и удельные потери в стали. Удельные потери при заданной индукции р = р10 Вm2; полные потери в стали РСТ=РХХ, тогда масса магнитопровода mСТ =РСТ/Р: Для определения поперечного сечения стержня необходимо знать магнитный поток, которое можно рассчитать через напряжение на один виток: UВИТ = U2/W2 =4,44 f Фm; Фm=Вm S Откуда действительное поперечное сечение АCТ =S/kЗ=Фm/Bm kЗ, где kЗ - коэффициент заполнения пакета сталью. Таблица 5.
Задача 6. Расчёт режима работы асинхронного двигателя.
Трёхфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором питается от сети с линейным напряжением 320В. Величины, характеризующие номинальный режим электродвигателя: мощность на валу Р2Н, скорость вращения ротора n2Н; коэффициент мощности cos φ1Н; КПД ηН. Обмотки фаз статора соединены по схеме “звезда”. Кратность критического момента относительно номинального КМ=МКР/МН. Определить: а) номинальный ток в фазе обмотки статора, б) число пар полюсов обмотки статора, в) номинальное скольжение, г) номинальный момент на валу ротора, д) критический момент, е) критическое скольжение, пользуясь формулой М=2МКР / (S/SКР + SКР/S); ж) значение моментов, соответствующее значениям скольжения: Sн; Sкр; 0,1;0,2;0,4;0,6;0,8;1,0: з) пусковой момент при снижении напряжения в сети на 10% и) построить механическую характеристику электродвигателя n=f(М)
Таблица 6.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ДИСЦИПЛИНЕ (по теоретическому курсу) 1. Понятие об электрических цепях. Назначение. Классификация. Генерирующие устройства (источники напряжения и тока реальные и идеальные, их ВАХ). Приемные устройства. Режимы работы электрической цепи постоянного тока: номинальный, холостого хода, короткого замыкания, согласованный. Схемы соединений. 2. Условные графические изображения электротехнических устройств. Источники питания: гальванические элементы, электромеханические генераторы, термопары, фотоэлементы. Приемные устройства: двигатели, нагревательные элементы, осветительные элементы, резисторы, конденсаторы, дроссели. Выключатели, переключатели, штепсельные розетки, предохранители плавкие, электроизмерительные приборы. 3. Схема замещения. Схемы реальных электрических цепей постоянного тока: эскизное изображение, принципиальная схема (качественная модель), схема замещения (количественная модель). Примеры схем замещения отдельных электротехнических устройств. 4. Основные энергетические соотношения в электрических цепях. Закон Ома для пассивной и активной ветвей. Законы Кирхгофа. Уравнение баланса мощностей. 5. Понятие об электрических измерениях. Классификация методов электрических измерений: прямые, косвенные, совокупные. Методы непосредственной оценки и методы сравнения. Энергетические электрические измерения электрических и неэлектрических величин. Преимущества электрических методов измерения физических величин. 6. Типы электроизмерительных приборов. Электромеханические приборы (магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические и ферродинамические): устройство и принцип действия, условное обозначение системы. 7. Средства электрических измерений. Погрешности измерений. Погрешности измерительных приборов: абсолютная, относительная, приведенная; классы точности; систематическая и случайная погрешности. Погрешности метода измерения. 8. Электрические цепи однофазного переменного тока. Способы представления синусоидальных величин. Периодические синусоидальные и несинусоидальные токи. Понятие: период, частота, мгновенные и амплитудные значения. Особенности электромагнитных процессов в электрических цепях переменного тока; идеализированные пассивные элементы схем замещения: Графический способ представления синусоидальных величин; запись уравнениями с тригонометрическими функциями: представление в виде вращающихся радиус-векторов на декартовой плоскости и комплексной плоскостях. 9. Амплитудные, действующие, средние и мгновенные значения электрических величин. Определение, основные соотношения. Коэффициент формы кривой, коэффициент амплитуды. 10. Последовательное соединение элементов электрической цепи синусоидального тока. 11. Параллельное соединение элементов электрической цепи синусоидального тока. 12. Трехфазные цепи. Области применения, структура 3-х фазной цепи. Области применения трехфазных цепей. Структура трехфазных цепей. Принцип работы трехфазного синхронного генератора. 13. Способы включения 3-х фазных цепей. Линейные и фазные токи и напряжение. Четырехпроводная трехфазная цепь. Определение линейных и фазных токов и напряжений; соотношение между фазными и линейными величинами. То же для трехпроводной "звезды" и "треугольника". Векторные диаграммы и напряжений и токов. 14. Симметричные 3-х фазные приемники. Соотношения электрических величин. Несимметричные 3-х фазные приемники. Соотношение электрических величин. Назначение нейтрального провода. 15. Понятие о переходных процессах в электрических цепях. Причины возникновения переходных процессов в электрических цепях. Описание переходного процесса в цепи, содержащей реальную катушку индуктивности и включенной на зажимы источника постоянного напряжения. Постоянная времени. Кривые изменения тока в цепи. 16. Электрические фильтры. Основа принципа действия фильтров. Сглаживающие фильтры. Схемы и принцип действия простейших полосовых и заградительных фильтров. 17. Понятие о дифференцирующих и интегрирующих цепях. Схемы интегрирующих и дифференцирующих цепей. Практическое использование. 18. Магнитные цепи с постоянной и переменной намагничивающей силой. Назначение и принцип действия электромагнитных устройств переменного тока: электромагнитов, реле, контакторов, трансформаторов, электрических машин переменного тока и т.д. Вихревые токи. Мощность потерь в магнитопроводе трансформатора. Конструктивное выполнение магнитопровода: обмотки трансформатора. Условное положительное направление токов, напряжений, э.д.с., магнитных потоков. Коэффициент трансформации. Принцип действия. 20. Трехфазные трансформаторы. Измерительные трансформаторы. Автотрансформаторы. Устройство, принцип действия, области применения трехфазных трансформаторов. Понятия о группах соединений однофазных и трехфазных трансформаторов. Трансформаторы тока и напряжения. Назначение. Схемы включения приборов через измерительные трансформаторы. Конструкция, назначение и принцип действия автотрансформатора. 21. Машины постоянного тока. Устройство. Области применения машин постоянного тока. Их достоинства и недостатки. Устройство: конструктивное выполнение статора, якоря, щеточно-коллекторного узла. Магнитная цепь машин. Обмотки. 22. Принцип действия генератора и двигателя постоянного тока. Назначение отдельных конструктивных элементов при работе машины в режимах генератора и двигателя. Процессы преобразования механической энергии в электрическую и электрической энергии в механическую. Э.д.с. и электромагнитный момент машины. 23. Способы возбуждения машин постоянного тока. Машины независимого возбуждения. Машины с последовательным, параллельным и смешанным возбуждением. Принципиальные схемы. Соотношения между токами нагрузки, якоря, возбуждения для машин разных способов возбуждения, работающих в генераторном и двигательном режимах. 24. Основные характеристики генераторов постоянного тока. Характеристики холостого хода, внешнее, регулировочное для генераторов независимого возбуждения и генераторов с самовозбуждением. Графики. 25. Механические характеристики двигателей постоянного тока. Регулирование частоты вращения. Механическая характеристика двигателей независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения. Естественная и искусственная механические характеристики. Регулирование частоты вращения двигателей независимого и параллельного возбуждения: изменением магнитного потока, изменением сопротивления в цепи якоря, безреостатным изменением напряжения на якоре. Регулирование частоты вращения двигателей последовательного возбуждения: изменением напряжения на зажимах двигателя, изменением потока возбуждения. 26. Асинхронные машины. Устройство. Назначение асинхронных машин. Конструктивное выполнение статора и ротора; роторы короткозамкнутые (с одиночной клеткой, двухклеточные, глубокопазные) и фазные. Назначение отдельных конструктивных элементов. 27. Возбуждение вращающегося магнитного поля 3-х фазной системы токов. Условия, необходимые для возбуждения вращающегося магнитного поля. Выполнение этих условий в трехфазной асинхронной машине. График трехфазной системы токов и упрощенные картины возбуждаемого или магнитного поля для 3-4-х моментов времени. Положение оси и направление вращения магнитного поля. Создание многополюсного магнитного поля. Синхронная скорость асинхронной машины. 28. Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя. Режимы работы асинхронной машины. Принцип работы в режиме двигателя. 29. Пуск двигателя с короткозамкнутым и фазным ротором. Механические характеристики. Величины, определяющие пусковые свойства двигателя. Способы пуска в ход двигателей с короткозамкнутыми роторами: а) прямое включение в сеть; б) пуск в ход посредством реактора в цепи статора; в) пуск в ход посредством автотрансформатора; г) пуск в ход посредством переключения со "звезды" на "треугольник". Пуск в ход двигателя с фазным ротором. Назначение пускового реостата. Зависимость момента асинхронного двигателя от скольжения. Зоны устойчивости и неустойчивости работы двигателя. Естественная и искусственная механические характеристики. 30. Регулирование скорости вращения асинхронного двигателя. Требования, предъявляемые к регулировочным характеристикам двигателя. Изменение скорости вращения путем изменения частоты питающей сети, путем изменения числа пар полюсов асинхронного двигателя. Реостатное регулирование скорости двигателей с фазным ротором. Способы включения трехфазного асинхронного двигателя в однофазную цепь. 31. Синхронная машина. Устройство. Области применения синхронной машины. Режимы рабо
|