Файл: Методические указания по изучению дисциплины 7 Введение 7 Раздел 1 Трансформаторы.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.01.2024
Просмотров: 222
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
1 К2 – среднее геометрическое значение коэффициента трансформации.
uк1 – uк2
2 ) uк = 100% 10 %,
uк
uк1 + uк2
Г де u к = - среднее арифметическое значение
2
напряжения короткого замыкания, выраженного в %.
В данной работе есть задание - проверить расчетным путем, как скажется несоблюдение принадлежности трансформаторов к одной группе. В этом случае появляется уравнительный ток. Величина его определяется по формуле :
. .
Е E
Iур = . . =
Z1 + Z2 2Zк
По условию задачи и, зная технические данные трансформатора, можно определить фазный ток. Т.к. линейный ток определяют по формуле :
Sном
I1л =
U1л
то, например, при соединении обмоток по схеме «звезда»
I1ф = I1л
Напряжение короткого замыкания на фазу определяют по формуле
U1 uк%
U к =
100%
Далее по закону Ома можно определить фазное сопротивление Zк.
Чтобы определить Е, нужно воспользоваться формулой
Е = 2Еф sin /2,
где Еф – можно взять фазное напряжение,
- угол в градусах между номерами групп соединения трансформаторов.
Например, на параллельную работу включаются трансформаторы 5-ой и 7-ой групп. Угол сдвига по фазе между одноименными фазными ЭДС в группе 5 :
305 = 150
в группе 7 :
307 = 210
Значит, = 210 – 150 = 60
В заключении, вычислив Iур, и сравнив его с I1ном, делают вывод , что на параллельную работу данные трансформаторы включать нельзя.
Для определения сопротивлений обмоток трансформатора r1 r2 х1 х2 необходимо предварительно найти сопротивления короткого замыкания r
к и хк. Эти сопротивления определяют по формулам :
Рк
rк = ; Хк = Zк2 – rк2 ;
3Iн2
Uк ф r к = r1 + r2`
Zк = ;
I1н x к = x1 + x2`,
Где Uк ф в условии задачи приводится в % от Uном.
Для построения зависимости U2 % = f(соs 2 ) при номинальной нагрузке (kн = 1) определяют процентные изменения напряжения для различных значений соs2. Значение соs2 выбираются произвольно.
Остальные задачи по теме «Трансформаторы» особых трудностей не представляют. Все они построены на программном материале.
Задачи по теме «Асинхронные двигатели» предусматривают определение отдельных параметров двигателя и ряда величин, характеризующих его работу. Также требуется знание механической и рабочих характеристик асинхронного двигателя, умение их построить и объяснить форму и основные участки. Также следует более глубоко разобраться в режимах работы асинхронной машины (генераторный, двигательный, торможения противовключением), а также изучить цель и порядок проведения опытов холостого хода и короткого замыкания. Используя справочную литературу, научиться делать расшифровку типа двигателя.
Наиболее часто встречающиеся формулы при решении задач по теме «Асинхронные двигатели» :
1)частота вращения поля статора
60* f1
n1 =
р
где f1 – частота тока,
p - число пар полюсов.
Если по условию задачи число пар полюсов не задано, его находят исходя из маркировки двигателя..
2)Мощность двигателя на валу :
2nном
Рном2 = Мном ном = Мном *
60
Отсюда
Рном
Мном = 9,55
n ном
3)Номинальный ток двигателя находится либо по формуле
Р1 =
Uл Iл cos,
Либо по формуле
Pном 103
Iном =
Uном ном cos
4) Суммарные потери :
р = Р1 – Рном
5) Частота тока в роторе
f2 = f1 S
и т.д.
В зависимости от задания ответы должны сопровождаться схемами, векторными диаграммами, графиками.
Рассмотрим типовые примеры решения задач по темам, предусмотренным данной контрольной работой.
Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа 4А132М4СУ1 имеет номинальные характеристики : мощность Рном = 11 кВт, напряжение Uном = 380 В, частота вращения ротора n2 = 1450 об/мин, КПД ном = 0,875, cosном = 0,87, кратность пускового тока Iп/Iном = 7,5, перегрузочная способность Ммакс/Мном= 2,2, кратность пускового момента Мп/Мном = 2.
Определить потребляемую мощность Р1, номинальный, пусковой и максимальный моменты Мном, Мп, Ммакс, пусковой ток и номинальное скольжение.
Решение :
Р1 = Рном / ном = 11/0,875 = 12,6 кВт
т.к. =
Мном = 9,55 = 9,55 = 72,4 Нм
Ммакс = 2,2 Мном = 2,2 72,4 = 159,3 Нм
Мп = 2Мном = 272,4 = 144,8 Нм
Sном = = = 0,033
n1 = 1500 об/мин – из таблицы синхронных частот.
При необходимости определения фазы обмотки статора при рабочей температуре необходимо воспользоваться формулой
Суммарные потери рассчитывают по формуле :
Р = Рм + Рэ1 + Рэ2 + Рмех + Рдоб
Рэ1 = m1I1ном 2 r1
Рэ2 = m2I2 2 r2 = m1I/2 2 r2/
или
Рэ2 = S Рэм
Рэм = Р1 – (Рм + Рэл)
Рдоб = 0,005 Р1
Условия задач составлены так, что величины магнитных и механических потерь в АД известны.
Если по условию задачи нужно сделать расшифровку обозначения двигателя, необходимо воспользоваться справочной литературой.
Что касается марки АД заданного условием задачи, то условное обозначение двигателя расшифровывается так. Двигатель 4-ой серии , асинхронный, корпус полностью чугунный, высота оси вращения 132 мм, размеры корпуса по длине «М» (промежуточная), сельскохозяйственного назначения, четырехполюсный, для умеренного климата и работы на открытом воздухе.
Три трехфазных трансформатора с одинаковыми группами соединения включены параллельно на общую нагрузку 5100 кВА. Трансформаторы имеют следующие данные :
S1ном = 2500 кВА uк1 = 5,4 %
S2ном = 1000 кВА uк1 = 5,6 %
S3ном = 1600 кВА uк1 = 5,5 %
Определить, который из трансформаторов перегружен и на сколько процентов. На сколько процентов будет использована суммарная мощность трансформаторов, если, если устранить перегрузку трансформаторов ?
Решение :
Sх = S Sном / ( uкх (Sном х / uкх) (1)
Определяем
= + + = 933
S2 = = 976 кВА
S3 = = 1590 кВА
Sном1 = 2500 кВА, а S1 = 2531 кВА
100% = 1,24 %
S/ = S - = = 5036,76 кВА
100% - 1,24 %= 98,76 %
При решении задач следует пользоваться международной системой единиц и обозначать электрические величины и единицы их измерения согласно ГОСТ.
Для решения задач по теме «Машины постоянного тока» необходимо знать уравнения ЭДС для генератора :
U = Ea
uк1 – uк2
2 ) uк = 100% 10 %,
uк
uк1 + uк2
Г де u к = - среднее арифметическое значение
2
напряжения короткого замыкания, выраженного в %.
-
Отношение номинальных мощностей трансформаторов, включенных параллельно, должно быть не более чем 3:1. -
Трансформаторы должны принадлежать к одной группе соединения.
В данной работе есть задание - проверить расчетным путем, как скажется несоблюдение принадлежности трансформаторов к одной группе. В этом случае появляется уравнительный ток. Величина его определяется по формуле :
. .
Е E
Iур = . . =
Z1 + Z2 2Zк
По условию задачи и, зная технические данные трансформатора, можно определить фазный ток. Т.к. линейный ток определяют по формуле :
Sном
I1л =
U1л
то, например, при соединении обмоток по схеме «звезда»
I1ф = I1л
Напряжение короткого замыкания на фазу определяют по формуле
U1 uк%
U к =
100%
Далее по закону Ома можно определить фазное сопротивление Zк.
Чтобы определить Е, нужно воспользоваться формулой
Е = 2Еф sin /2,
где Еф – можно взять фазное напряжение,
- угол в градусах между номерами групп соединения трансформаторов.
Например, на параллельную работу включаются трансформаторы 5-ой и 7-ой групп. Угол сдвига по фазе между одноименными фазными ЭДС в группе 5 :
305 = 150
в группе 7 :
307 = 210
Значит, = 210 – 150 = 60
В заключении, вычислив Iур, и сравнив его с I1ном, делают вывод , что на параллельную работу данные трансформаторы включать нельзя.
Для определения сопротивлений обмоток трансформатора r1 r2 х1 х2 необходимо предварительно найти сопротивления короткого замыкания r
к и хк. Эти сопротивления определяют по формулам :
Рк
rк = ; Хк = Zк2 – rк2 ;
3Iн2
Uк ф r к = r1 + r2`
Zк = ;
I1н x к = x1 + x2`,
Где Uк ф в условии задачи приводится в % от Uном.
Для построения зависимости U2 % = f(соs 2 ) при номинальной нагрузке (kн = 1) определяют процентные изменения напряжения для различных значений соs2. Значение соs2 выбираются произвольно.
Остальные задачи по теме «Трансформаторы» особых трудностей не представляют. Все они построены на программном материале.
Задачи по теме «Асинхронные двигатели» предусматривают определение отдельных параметров двигателя и ряда величин, характеризующих его работу. Также требуется знание механической и рабочих характеристик асинхронного двигателя, умение их построить и объяснить форму и основные участки. Также следует более глубоко разобраться в режимах работы асинхронной машины (генераторный, двигательный, торможения противовключением), а также изучить цель и порядок проведения опытов холостого хода и короткого замыкания. Используя справочную литературу, научиться делать расшифровку типа двигателя.
Наиболее часто встречающиеся формулы при решении задач по теме «Асинхронные двигатели» :
1)частота вращения поля статора
60* f1
n1 =
р
где f1 – частота тока,
p - число пар полюсов.
Если по условию задачи число пар полюсов не задано, его находят исходя из маркировки двигателя..
2)Мощность двигателя на валу :
2nном
Рном2 = Мном ном = Мном *
60
Отсюда
Рном
Мном = 9,55
n ном
3)Номинальный ток двигателя находится либо по формуле
Р1 =
Uл Iл cos,
Либо по формуле
Pном 103
Iном =
Uном ном cos
4) Суммарные потери :
р = Р1 – Рном
5) Частота тока в роторе
f2 = f1 S
и т.д.
В зависимости от задания ответы должны сопровождаться схемами, векторными диаграммами, графиками.
Рассмотрим типовые примеры решения задач по темам, предусмотренным данной контрольной работой.
Пример 1
Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа 4А132М4СУ1 имеет номинальные характеристики : мощность Рном = 11 кВт, напряжение Uном = 380 В, частота вращения ротора n2 = 1450 об/мин, КПД ном = 0,875, cosном = 0,87, кратность пускового тока Iп/Iном = 7,5, перегрузочная способность Ммакс/Мном= 2,2, кратность пускового момента Мп/Мном = 2.
Определить потребляемую мощность Р1, номинальный, пусковой и максимальный моменты Мном, Мп, Ммакс, пусковой ток и номинальное скольжение.
Решение :
-
Потребляемая мощность :
Р1 = Рном / ном = 11/0,875 = 12,6 кВт
т.к. =
-
Номинальный момент
Мном = 9,55 = 9,55 = 72,4 Нм
-
Максимальный и пусковой моменты :
Ммакс = 2,2 Мном = 2,2 72,4 = 159,3 Нм
Мп = 2Мном = 272,4 = 144,8 Нм
-
Номинальный и пусковой токи
Sном = = = 0,033
n1 = 1500 об/мин – из таблицы синхронных частот.
При необходимости определения фазы обмотки статора при рабочей температуре необходимо воспользоваться формулой
r1 = r1.20 (( 1 + 2( раб – 20))
Суммарные потери рассчитывают по формуле :
Р = Рм + Рэ1 + Рэ2 + Рмех + Рдоб
Рэ1 = m1I1ном 2 r1
Рэ2 = m2I2 2 r2 = m1I/2 2 r2/
или
Рэ2 = S Рэм
Рэм = Р1 – (Рм + Рэл)
Рдоб = 0,005 Р1
Условия задач составлены так, что величины магнитных и механических потерь в АД известны.
Если по условию задачи нужно сделать расшифровку обозначения двигателя, необходимо воспользоваться справочной литературой.
Что касается марки АД заданного условием задачи, то условное обозначение двигателя расшифровывается так. Двигатель 4-ой серии , асинхронный, корпус полностью чугунный, высота оси вращения 132 мм, размеры корпуса по длине «М» (промежуточная), сельскохозяйственного назначения, четырехполюсный, для умеренного климата и работы на открытом воздухе.
Пример 2
Три трехфазных трансформатора с одинаковыми группами соединения включены параллельно на общую нагрузку 5100 кВА. Трансформаторы имеют следующие данные :
S1ном = 2500 кВА uк1 = 5,4 %
S2ном = 1000 кВА uк1 = 5,6 %
S3ном = 1600 кВА uк1 = 5,5 %
Определить, который из трансформаторов перегружен и на сколько процентов. На сколько процентов будет использована суммарная мощность трансформаторов, если, если устранить перегрузку трансформаторов ?
Решение :
-
Согласно формуле
Sх = S Sном / ( uкх (Sном х / uкх) (1)
Определяем
= + + = 933
-
Теперь, согласно (1) определяем нагрузки каждого трансформатора
S1 = = 25 31 кВА
S2 = = 976 кВА
S3 = = 1590 кВА
-
Сравниваем действительную нагрузку трансформаторов с номинальной и делаем вывод, что перегружен будет первый трансформатор
Sном1 = 2500 кВА, а S1 = 2531 кВА
-
Сделаем расчет, на сколько процентов первый трансформатор перегружен
100% = 1,24 %
-
Внешнюю нагрузку следует снизить на 1,24 %, а именно
S/ = S - = = 5036,76 кВА
-
Суммарная мощность при этом будет использована на 98,76%
100% - 1,24 %= 98,76 %
При решении задач следует пользоваться международной системой единиц и обозначать электрические величины и единицы их измерения согласно ГОСТ.
Для решения задач по теме «Машины постоянного тока» необходимо знать уравнения ЭДС для генератора :
U = Ea