Группа соединений обмоток.

Угол сдвига фаз между линейными одноименными напряжениями определяет так называемую группу соединения обмоток. Этот угол записывается в соответствии с расположением стрелок часов. Если минутную стрелку направить к цифре 12 (0), а часовую к одной из цифр 1, 2, 3, … …, 11, 12 (0), то получим соответствующий угол или группу соединений. На рис. 2.20, в часовая стрелка, как и минутная, показывает цифру 12(0) и группа (рис. 2.20, а) записывается так: Y/Y — 0, а на рис. 2.21, вчасовая стрелка направлена к цифре 6 и группа (рис. 2.21, а) записывается так: Y/Y — 6.

Если обмотки трансформатора соединены по схеме, показанной на рис. 2.22,а, т.е. по схеме (вторичные обмотки соединены треугольником), то, как это видно из рис. 2.22,б и в, угол сдвига фаз между напряжениями и составляет 330°, поэтому группа соединений обмоток записывается так: .

4. Реверсирование двигателей последовательного возбуждения можно производить переключением или обмотки возбуждения, или обмотки якоря, так как запасы энергии в обмотках возбуждения и якоря невелики и их постоянные времени относительно малы.

При реверсировании двигателя с параллельным возбуждением якорь сперва отключается от источника питания и двигатель механически тормозится или переключается для торможения. После окончания торможения якорь переключается, если он не был переключен в процессе торможения, и выполняется пуск при другом направлении вращения.

В такой же последовательности производится и реверсирование двигателя последовательного возбуждения: отключение — торможение — переключение — пуск в другом направлении. У двигателей со смешанным возбуждением при реверсировании следует переключить якорь либо последовательную обмотку вместе с параллельной.

Электрическое торможение обеспечивает достаточно точное получение требуемого тормозящего момента, но не может обеспечить фиксацию механизма в заданном месте. Поэтому электрическое торможение при необходимости дополняется механическим, которое входит в действие после окончания электрического.

Электрическое торможение происходит, когда ток протекает согласно с ЭДС двигателя. Возможны три способа торможения.

Торможение двигателей постоянного тока с возвратом энергии в сеть.При этом ЭДС Е должна быть больше напряжения источника питания UС и ток будет протекать в направлении ЭДС, являясь током генераторного режима. Запасенная кинетическая энергия будет преобразовываться в электрическую и частично возвращаться в сеть

Торможение двигателя постоянного тока может быть выполнено, когда уменьшается напряжение источника питания так, что Uc< Е, а также при спуске грузов в подъемнике и в других случаях.

Торможение при противовключении выполняется путем переключения вращающегося двигателя на обратное направление вращения. При этом ЭДС Е и напряжение Uc в якоре складываются, и для ограничения тока I следует включать резистор с начальным сопротивлением

Торможение связано с большими потерями энергии.

Динамическое торможение двигателей постоянного тока выполняется при включении на зажимы вращающегося возбужденного двигателя резистора rт (рис. 2, в). Запасенная кинетическая энергия преобразуется в электрическую и рассеивается в цепи якоря как тепловая. Это наиболее распространенный способ торможения.

5. Способ точной синхронизации

Он состоит в том, что синхронизируемую машину (СГ) сначала разворачивают разгонным двигателем (кроме асинхронного электродвигателя) до частоты вращения, близкой к синхронной, а затем возбуждают и при вышеуказанных условиях включают в сеть.

Выполнение условий точной синхронизации может быть осуществлено вручную или автоматически. При ручной синхронизации все операции по регулированию возбуждения и подгонке частоты выполняет дежурный персонал, а при автоматической синхронизации – автоматические устройства. При точной ручной синхронизации напряжения и частоты контролируются по установленным на щите управления двум вольтметрам и двум частотомерам, а сдвиг по фазе напряжений – по синхроноскопу. Он позволяет не только уловить момент совпадения фаз напряжений, но также определить, вращается ли генератор быстрее или медленнее, чем работающие. Указанные приборы объединяют в так называемую «колонку синхронизации». Вольтметр и частотомер, относящийся к синхронизируемому генератору, подключают к его трансформатору напряжения, а вольтметр и частотомер, относящиеся к работающим генераторам (или сети), обычно подключают к трансформатору напряжения сборных шин станции. Синхроноскоп подключают одновременно к обоим трансформаторам напряжения.

При соблюдении всех вышеуказанных условий разность напряжений генератора и сети равна нулю, поэтому уравнительного тока между ними не возникает.

Если |U₁|≠|U₂|, то возникающее |ΔU|обусловит в момент включения

появление уравнительного тока, который будет иметь практически только индуктивный характер, так как активное сопротивление пренебрежимо мало.

6. Регулирование частоты вращения изменением активного сопротивления в цепи ротора

Механические характеристики асинхронного двигателя с фазным ротором, построенные для различных значений активного сопротивления цепи ротора (см. рис. 10.4) показывают, что с увеличением активного сопротивления ротора возрастает скольжение, соответствующее заданному моменту сопротивления M_c.

Согласно закону движения установившееся значение частоты вращения определяется условием M = M_c, т. е. электромагнитный момент двигателя М должен уравновешиваться направленным ему навстречу моментом нагрузки M_c.

Когда введено все сопротивление, разгон осуществляется по кривой I (см. рис. 10.4), так как M_I > M_c, до условия M_I = M_c. Здесь будет первая установившаяся частота вращения n_уст = n₁ (1–S_I), далее ползунок реостата переводим в положение II. То есть регулирование скольжением осуществляется с помощью реостата ПР в цепи ротора по схеме реостатного пуска, но только реостат должен быть рассчитан на длительную работу. Во втором положении ползунка реостата выводится часть сопротивлений и осуществляется переход на характеристику II, разгон продолжается до условия M_I = M_c, тогда

.

При переходе на III механическую характеристику, когда обмотки фазного ротора замкнуты накоротко, разгон осуществляется по естественной характеристике до S_уст. Как видно из рис. 10.4, б установившаяся частота вращения определяется величиной M_c; если M_c ≈ M₀, то регулирование скольжения практически не происходит, так как n ≈ n₀. Включение резистора в обмотку ротора приводит к тому, что частично потери в роторной цепи выделяются в резисторе. Выведение потерь из машины дает возможность уменьшить габариты машины. Для уменьшения потерь во вторичную цепь ротора вместо сопротивлений вводят добавочную эдс.

7.

8.

9.

10.

11.

12. Принцип дії асинхронних двигунів
При протіканні трифазної системи струмів за трифазною обмотці статора в двигуні створюється магнітне поле з індукцією В d, розподіленої вздовж окружності повітряного зазору між статором і ротором за синусоїдальним законом, і обертається в напрямку чергування фаз з кутовою швидкістю w п = w 1
Це поле забезпечує змінюється в часі потокосцепление з обмотками статора і ротора, індукує в них ЕРС електромагнітної індукції. Під дією ЕРС ротора в провідниках його обмотки протікають змінні струми, які взаємодіють з обертовим магнітним полем. У результаті цієї взаємодії на провідники ротора діють електромагнітні сили (сили Ампера), що визначають момент М, який може привести ротор в обертання з кутовою швидкістю w < w 1 в напрямку обертання поля, долаючи момент опору М с.
Таким чином, енергія джерела змінного струму (мережі), що підводиться до обмотки статора, перетворюється на механічну енергію на валу, передану робітникові механізму, і частково в втрати. При цьому ротор обертається зі швидкістю w < w п1, тобто несинхронно з магнітним полем. Тому розглядається пристрій є асинхронним двигуном.
Ротор обертається під дією електромагнітного моменту М в напрямку обертання магнітного поля. Отже, для зміни напрямку обертання ротора (реверса) необхідно змінити чергування фаз напруги, що підводиться до обмотки статора, тобто поміняти приєднання двох будь-яких проводів.
Принцип дії асинхронного двигуна заснований на використанні магнітного поля, що обертається.

13. Принцип дії суднового синхронного генератора

Так как принципиально безразлично, будет ли движущийся проводник пересекать магнитное поле, или, наоборот подвижное магнитное поле будет пересекать неподвижный проводник, то конструктивно синхронные генераторы могут быть изготовлены двух видов. В первом из них магнитные полюсы можно поместить на статоре, а проводник на роторе и снимать с них при помощи колец и щёток переменный ток.

Ту часть, которая создаёт магнитное поле, называют индуктором, а ту часть машины, где располагается обмотка, в которой индуктируется ЭДС, называют якорем.

Следовательно: в первом типе генератора индуктор неподвижен, а якорь вращается. В таких генераторах скользящий контакт в цепи большой мощности создаёт значительные потери энергии, а при высоких напряжениях наличие такого контакта становится нецелесообразным. Поэтому генераторы с вращающимся якорем и неподвижными кольцами выполняют только при невысоких напряжениях (до 380/220 В) и небольших мощностях (до 15 кВт).

Наиболее широкое применение получили синхронные генераторы, в которых полюсы помещены на роторе, а якорь – на статоре.

14. Ковзання

Скольжение асинхронного двигателя — относительная разность скоростей вращения ротора и магнитного потока, создаваемого обмотками статора двигателя переменного тока. Скольжение может измеряться в относительных единицах и в процентах.

,

где - скорость вращения ротора асинхронного двигателя

- скорость вращения магнитного потока, называется синхронной скоростью двигателя.

,

где f - частота сети переменного тока

p - число пар полюсов обмотки статора (число пар катушек на фазу).

Из последней формулы видно, что скорость вращения двигателя n практически определяется значением его синхронной скорости, а последняя при стандартной частоте 50 Гц зависит от числа пар полюсов: при одной паре полюсов - 3000 об/мин, при двух парах - 1500 об/мин, при трёх парах - 1000 об/мин и т. д.

15. ЕРС обмотки якоря СГ

При холостому ході машини постійного струму в режимі генератора якір приводиться в обертання привідним двигуном при розімкнутому електричному колі його. У цьому випадку в обмотці якоря индуцируется е.р.с., а струм у колі відсутній. При холостому ході машини вихідна напруга на її затискачах чисельно рівна е.р.с. однієї паралельної вітки обмотки якоря.

16. Будова та принцип дії асинхронного двигуна

При протіканні трифазної системи струмів за трифазною обмотці статора в двигуні створюється магнітне поле з індукцією В d, розподіленої вздовж окружності повітряного зазору між статором і ротором за синусоїдальним законом, і обертається в напрямку чергування фаз з кутовою швидкістю w п = w 1
Це поле забезпечує змінюється в часі потокосцепление з обмотками статора і ротора, індукує в них ЕРС електромагнітної індукції. Під дією ЕРС ротора в провідниках його обмотки протікають змінні струми, які взаємодіють з обертовим магнітним полем. У результаті цієї взаємодії на провідники ротора діють електромагнітні сили (сили Ампера), що визначають момент М, який може привести ротор в обертання з кутовою швидкістю w < w 1 в напрямку обертання поля, долаючи момент опору М с.
Таким чином, енергія джерела змінного струму (мережі), що підводиться до обмотки статора, перетворюється на механічну енергію на валу, передану робітникові механізму, і частково в втрати. При цьому ротор обертається зі швидкістю w < w п1, тобто несинхронно з магнітним полем. Тому розглядається пристрій є асинхронним двигуном.
Ротор обертається під дією електромагнітного моменту М в напрямку обертання магнітного поля. Отже, для зміни напрямку обертання ротора (реверса) необхідно змінити чергування фаз напруги, що підводиться до обмотки статора, тобто поміняти приєднання двох будь-яких проводів.
Принцип дії асинхронного двигуна заснований на використанні магнітного поля, що обертається.
Асинхронна машина складається із статора і ротора. Статор має шихтоване осердя, у пазах якого розташована трифазна обмотка. У найпростішому випадку вона складається із трьох котушок, що зсунуті одна до одної на 120°.
Ротор буває двох типів: — короткозамкнений; - фазний. Короткозамкнений ротор має шихтований циліндр із пазами. У пази укладаються стержні, що замкнені електричне з обох боків кільцями.

17. Обмотки машин змінного струму, основні параметри

В обмотці машини индуктируется е. р. с. Залежно від призначення, потужності і умов роботи машини змінного струму їх обмотки мають різні конструктивні форми. В даний час застосовують такі основні типи обмоток: котушкові, стрижневі й спеціальні. Котушкові обмотки виконують з ізольованого мідного дроту круглого поперечного перерізу; стрижневі – з мідних шин прямокутного поперечного перерізу; спеціальні обмотки застосовують для короткозамкнених обмоток роторів асинхронних двигунів, для пускових і заспокійливих обмоток синхронних машин, для якорів перетворювачів, де обмотка виконана за типом обмоток машин постійного струму, та ін.

Конструктивно обмотки можуть бути виконані в залежності від розташування їх у пазах однослойними двошаровими, залежно від їх виготовлення – ручними і шаблонними, залежно від числа пазів на полюс і фазу Q – З цілим і з дробовим числом.

Частини витків, розташовані в пазах, називають активними сторонами, так як в них индуктируются е. р. е.; частини витків, що з'єднують активні боку і розташовані на торцевих частинах статора або ротора, називають лобовими сполуками.

18.

19.

20.

21.

22.

23.

24.

25.

26.

27. Основні галузі застосування трансформаторів. Робота трансформатора у режимі навантаження. Зовнішня характеристика трансформатора.

В зависимости от назначения трансформаторы разделяют на силове трансформаторы общего назначения и трансформаторы специального назначениия. Силове трансформаторы общего назначения применяются в линях передачи и распределения электроэнергии, а так же в различных электроустройствах для плучения требуемого напряжения. Трансфрматоры специального назначения характеризуються разнообразием робочих свойств и конструктивного использования, к ним относяться печные и сварочные трансфотматоры, испытательные и измерительные трансформаторы.

(Рис.58)

28. Показники пуску асинхронного двигуна. Способи пуску асинхронних двигунів.

До показників пуску ад належать кратність пускового струму і кратність пускового моменту . Існують такі способи пуску ад з коротко замкнутим ротором: пуск з вмиканням в мережу, пуск при зниженій напрузі (пуск перемиканням обмотки статора з зірки на трикутник, реакторний пуск, пуск двигуна через понижувальний автотрансформатор).

29.

30.

31.

32.

33.

34.

35.

36.

37. Коэффициент полезного действия синхронного двигателя

В синхронном двигателе имеют место те же потери, что и в синхронном генераторе: в меди статора и ротора p_м, в стали статора p_c; механические p_мex.

К. п. д. современных синхронных двигателей составляет 0,9 – 0,97, причем большие значения относятся к двигателям больших мощностей.

Зависимость к. п. д. двигателя от величины нагрузки и от cos ϕ примерно такая же, как и для генератора.

38.

АД с фазным ротором запускается с включенными пусковыми резисторами в обмотке ротора.Регулирование ступенчатое,метод неэкономичен,КПД меньше.ПО мере разгона ротора сопротивление пускового реостата уменьшают,так чтобы пусковой момент оставался практически постоянным.Пусковой реостат расчитан на кратковременный режим работы.

39.

Для безударного вкл.СГ необходимо выполнить условия:

1) Uc= Eг (напряжение сети = ЕДС ген.)

2) fc=fr (частота тока сети = частоте тока ген.)

3)Порядок чередования фаз должен быть одинаковым.

Ac>Вс>Сс

Аг>Вг>Сг

4)(векторные) Uc = -Eг (должны находится в противофазе)

40.

Трансформатором называется статический электро-магнитный аппарат предназначеный для преобразования переменного тока одного напряжения , в переменный ток другого напряжения при той же частоте.

Классификация :

Силовые – для питания силовой и осветительной нагрузки ;

Специальные - сварочные и т.д. ;

Измерительные – для подключения измерительных приборов и расширения их приделов измерения ;

Трансформаторы бывают: однофазные , двух фазные и многофазные .

По количеству обмоток: одно-обмоточные ,двух-обмоточные и многообмоточные .

Устройство трансформатора :