Файл: Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования Югорский государственный университет.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.02.2024
Просмотров: 120
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
, можно изготовить трансформатор практически на любое отношение напряжений.
Задание 2. Способы регулирование частоты вращения асинхронного двигателя.
Частота вращения ротора в минуту определяется следующим выражением:
n2 = n1(1 - s) = (60f1/p)(1 - s).
Из этого выражения видно, что частоту вращения ротора регулировать изменением любой из трех величин, определящих её, т. е. изменением частоты тока сети f1, числа пар полюсов p и скольжения s.
Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей изменением частоты тока сети сложно, так как необходим какой-либо регулирующий преобразователь частоты или генератор. Поэтому этот способ не имеет широкого применения.
Число полюсов машины может быть изменено, если на статоре имеется несколько (обычно две) обмоток с различным числом полюсов или одна обмотка, которую можно переключать на различное число полюсов, или две обмотки, каждая из которых может переключаться на различное число полюсов.
При изменении числа полюсов обмотки статора изменится частота вращения его магнитного поля, а следовательно, и частота вращения ротора двигателя.
Этот способ регулирования частоты вращения асинхронного двигателя экономичен, но недостатком его является ступенчатое изменение частоты.
Регулирование частоты вращения изменением числа полюсов применяют в двигателях с короткозамкнутым ротором; в двигателях с фазным ротором этот способ не используется, так как приходится одновременно изменять число полюсов обмотки статора и число полюсов обмотки вращающегося ротора, что весьма сложно.
Обычно встречаются двигатели с синхронными частотами вращения 500 - 750 - 1000 - 1500 об/мин. Такие двигатели имеют на статоре две обмотки, каждая из которых может быть переключена на различное число полюсов.
Скольжение можно изменять регулировочным реостатом, введенным в цепь обмотки ротора, а также регулированием напряжения сети.
При регулировании напряжения питающей сети изменяется вращающий момент двигателя пропорционально квадрату напряжения.
При уменьшении вращающего момента уменьшится частота вращения ротора, т. е. увеличится скольжение.
Регулировочный реостат включается в цепь обмотки фазного ротора подобно пусковому реостату, но в отличие от пускового он рассчитывается на длительное прохождение тока.
При включении регулировочного реостата ток в роторе уменьшится, что вызовет снижение вращающего момента двигателя и, следовательно, уменьшение частоты вращения или увеличение скольжения.
При увеличении скольжения увеличивается ЭДС и ток в роторе. Частота вращения или скольжение будет изменяться до восстановления равновесия моментов, т. е. пока ток в роторе не примет своего начального значения. Этот способ регулирования частоты вращения может быть использован только в двигателях с фазным ротором, и несмотря на то что является неэкономичным (так как в peгулировочном реостате происходит значительная потеря энергии), имеет широкое распространение.
Задание 3. Классификация двигателей постоянного тока.
В зависимости от способа включения обмоток возбуждения и якоря различают такие схемы возбуждения двигателей постоянного тока (ДПТ):
1 - магнитоэлектрические ДПТ, здесь рабочий поток создается постоянными магнитами. Это, как правило, двигатели малой мощности.
2 - ДПТ параллельного возбуждения, здесь поле создается шунтовой обмоткой.
- ДПТ последовательного возбуждения, здесь для создания поля служит сериесная обмотка.
- ДПТ смешанного возбуждения.
Задание 4. Решение:
w1 = k ·w2; w1 = 32·254 = 8128 витков
; 
2) Определим сечение магнитопровода
Экзаменационный билет № 2
Задание 1. Уравнения напряжений трансформатора.
Основной переменный магнитный поток Ф в магнитопроводе трансформатора, сцепляясь с витками обмоток w1 и w2, наводит в них ЭДС
е1 = -w1(dФ/dt); е2 = -w2(dФ/ dt).
Предположим, что магнитный поток
Ф является синусоидальной функцией времени, т. е.
Ф = Фмахsinωt,
где Фмах - максимальное значение потока.
Тогда после соответствующих преобразований получим действующее значение первичной ЭДС:
Е1 = 4,44 w1f Фмах
Аналогично, для вторичной ЭДС:
Е2 = 4,44w2fФмах
Отношение ЭДС обмотки высшего напряжения к ЭДС обмотки низшего напряжения называют коэффициентом трансформации:
k = E1/E2=w1/w2. (3.8)
При практических расчетах коэффициент трансформации с некоторым допущением принимают равным отношению номинальных напряжений обмоток ВН и НН: k ≈ U1ном /U2ном .
Рисунок 1 - Магнитные потоки в однофазном трансформаторе
Токи I1 и I2 в обмотках трансформатора помимо основного магнитного потока Ф создают магнитные потоки рассеяния Фσ1и Фσ2 (рис. 1), каждый из которых сцеплен с витками лишь собственной обмотки и индуцирует в ней ЭДС рассеяния. Эти ЭДС в первичной и вторичной обмотках таковы:
eσi = -Lσl(di/dt); eσ2 = -Lσ2(di2/dt),
где Lσ1 и Lσ2 - индуктивности рассеяния.
Так как магнитные потоки рассеяния замыкаются главным образом в немагнитной среде (воздух, масло, медь), магнитная проницаемость которой постоянна, то и индуктивности Lσ1 и Lσ2 можно считать постоянными.
В каждой из обмоток трансформатора индуцируются по две ЭДС: ЭДС от основного потока Ф и ЭДС от потока рассеяния (Фσ1 в первичной обмотке и Фσ2 во вторичной обмотке).
Для первичной цепи трансформатора, включенной в сеть на напряжение U1, с учетом падения напряжения в активном сопротивлении первичной обмотки r1 можно записать уравнение напряжений по второму закону Кирхгофа:
или, преобразовав данное уравнение, получим уравнение напряжений для первичной цепи трансформатора:
ЭДС первичной обмотки Е1, наведенная основным магнитным потоком Ф, представляет собой ЭДС самоиндукции, а поэтому находится в противофазе с подведенным к первичной обмотке напряжением U1.
Обычно индуктивное jİ1х1, и активное
İ1r1, падения напряжения невелики, а поэтому с некоторым приближением можно считать, что подведенное к трансформатору напряжение U1 уравновешивается ЭДС Е1 т. е.
Для вторичной цепи трансформатора, замкнутой на нагрузку с сопротивлением Zн, уравнение напряжений имеет вид
т. е. сумма ЭДС, наведенных во вторичной обмотке (Ė2 + Ėσ2), уравновешивается суммой падений напряжений (
).
где r2 - активное сопротивление вторичной обмотки.
Падение напряжения на нагрузке
представляет собой напряжение на выводах вторичной обмотки трансформатора:
Приведем уравнение к виду, аналогичному уравнению ЭДС для первичной цепи и получим уравнение напряжений для вторичной цепи трансформатора:
Из этого уравнения следует, что напряжение на выходе нагруженного трансформатора отличается от ЭДС вторичной обмотки на величину падения напряжений в этой обмотке.
Задание 2. Назначение, устройство и принцип действия однофазного асинхронного двигателя.
По своему устройству однофазный асинхронный двигатель аналогичен трехфазному и состоит из статора, в пазах которого уложена однофазная обмотка, и короткозамкнутого ротора. Особенность работы однофазного асинхронного двигателя заключается в том, что при включении однофазной обмотки статора С1-С2 в сеть (рисунок 1) МДС статора создает не вращающийся, а пульсирующий магнитный поток с амплитудой Фmах, изменяющейся от + Фmах до – Фmах При этом ось магнитного потока остается неподвижной в пространстве.
Для объяснения принципа действия однофазного двигателя пульсирующий поток Фmах разложим на два вращающихся в противоположные стороны потока Фпр и Фобр (рисунок 2), каждый из которых равен 0,5Фmax и вращается с частотой (об/мин)
nпр= nобр = f160/ p = n
1
Условимся считать поток Фпр вращающийся в направлении вращения ротора, прямым, а поток Фо6р - обратным. Допустим, что ротор двигателя вращается против часовой стрелки, т. е. в направлении потока Фпр.
Частота вращения ротора n2 меньше частоты вращения магнитного поля статора n1, поэтому скольжение ротора относительно вращающегося потока Фпр будет
sпр = (n1 – n2)/ n1 = s
Обратный поток Фобр вращается противоположно ротору, поэтому частота вращения ротора n2 относительно Фобр - отрицательная. В этом случае скольжение ротора относительно Фобр определится выражением
Прямое поле наводит в обмотке ротора ЭДС Е2пр, а обратное поле - ЭДС Е2обр. Эти ЭДС создают в обмотке ротора токи I'2пр и I'2обр.
Известно, что частота тока в роторе пропорциональна скольжению (f2 = sf1). Так как snp < sобр, то частота тока I'2обр намного больше частоты тока I'2пр.
Индуктивное сопротивление обмотки ротора току I'2обр во много раз больше ее активного сопротивления (потому что f2обр >> f2пр). Ток I/2о6р является почти чисто индуктивным, оказывающим сильное размагничивающее действие на обратное поле Фобр. В результате обратное поле и обусловленный им момент Мобр оказываются значительно ослабленными и ротор однофазного двигателя вращается и направлении прямого поля под действием момента
М = Мпр - М06р
где Мпр - электромагнитный момент, обусловленный прямым полем.
Задание 2. Способы регулирование частоты вращения асинхронного двигателя.
Частота вращения ротора в минуту определяется следующим выражением:
n2 = n1(1 - s) = (60f1/p)(1 - s).
Из этого выражения видно, что частоту вращения ротора регулировать изменением любой из трех величин, определящих её, т. е. изменением частоты тока сети f1, числа пар полюсов p и скольжения s.
Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей изменением частоты тока сети сложно, так как необходим какой-либо регулирующий преобразователь частоты или генератор. Поэтому этот способ не имеет широкого применения.
Число полюсов машины может быть изменено, если на статоре имеется несколько (обычно две) обмоток с различным числом полюсов или одна обмотка, которую можно переключать на различное число полюсов, или две обмотки, каждая из которых может переключаться на различное число полюсов.
При изменении числа полюсов обмотки статора изменится частота вращения его магнитного поля, а следовательно, и частота вращения ротора двигателя.
Этот способ регулирования частоты вращения асинхронного двигателя экономичен, но недостатком его является ступенчатое изменение частоты.
Регулирование частоты вращения изменением числа полюсов применяют в двигателях с короткозамкнутым ротором; в двигателях с фазным ротором этот способ не используется, так как приходится одновременно изменять число полюсов обмотки статора и число полюсов обмотки вращающегося ротора, что весьма сложно.
Обычно встречаются двигатели с синхронными частотами вращения 500 - 750 - 1000 - 1500 об/мин. Такие двигатели имеют на статоре две обмотки, каждая из которых может быть переключена на различное число полюсов.
Скольжение можно изменять регулировочным реостатом, введенным в цепь обмотки ротора, а также регулированием напряжения сети.
При регулировании напряжения питающей сети изменяется вращающий момент двигателя пропорционально квадрату напряжения.
При уменьшении вращающего момента уменьшится частота вращения ротора, т. е. увеличится скольжение.
Регулировочный реостат включается в цепь обмотки фазного ротора подобно пусковому реостату, но в отличие от пускового он рассчитывается на длительное прохождение тока.
При включении регулировочного реостата ток в роторе уменьшится, что вызовет снижение вращающего момента двигателя и, следовательно, уменьшение частоты вращения или увеличение скольжения.
При увеличении скольжения увеличивается ЭДС и ток в роторе. Частота вращения или скольжение будет изменяться до восстановления равновесия моментов, т. е. пока ток в роторе не примет своего начального значения. Этот способ регулирования частоты вращения может быть использован только в двигателях с фазным ротором, и несмотря на то что является неэкономичным (так как в peгулировочном реостате происходит значительная потеря энергии), имеет широкое распространение.
Задание 3. Классификация двигателей постоянного тока.
В зависимости от способа включения обмоток возбуждения и якоря различают такие схемы возбуждения двигателей постоянного тока (ДПТ):
1 - магнитоэлектрические ДПТ, здесь рабочий поток создается постоянными магнитами. Это, как правило, двигатели малой мощности.
2 - ДПТ параллельного возбуждения, здесь поле создается шунтовой обмоткой.
- ДПТ последовательного возбуждения, здесь для создания поля служит сериесная обмотка.
- ДПТ смешанного возбуждения.
Задание 4. Решение:
-
Определим число витков в первичной обмотке
w1 = k ·w2; w1 = 32·254 = 8128 витков
-
Определим магнитный поток
; 2) Определим сечение магнитопровода
Экзаменационный билет № 2
Задание 1. Уравнения напряжений трансформатора.
Основной переменный магнитный поток Ф в магнитопроводе трансформатора, сцепляясь с витками обмоток w1 и w2, наводит в них ЭДС
е1 = -w1(dФ/dt); е2 = -w2(dФ/ dt).
Предположим, что магнитный поток
Ф является синусоидальной функцией времени, т. е.
Ф = Фмахsinωt,
где Фмах - максимальное значение потока.
Тогда после соответствующих преобразований получим действующее значение первичной ЭДС:
Е1 = 4,44 w1f Фмах
Аналогично, для вторичной ЭДС:
Е2 = 4,44w2fФмах
Отношение ЭДС обмотки высшего напряжения к ЭДС обмотки низшего напряжения называют коэффициентом трансформации:
k = E1/E2=w1/w2. (3.8)
При практических расчетах коэффициент трансформации с некоторым допущением принимают равным отношению номинальных напряжений обмоток ВН и НН: k ≈ U1ном /U2ном .
Рисунок 1 - Магнитные потоки в однофазном трансформаторе
Токи I1 и I2 в обмотках трансформатора помимо основного магнитного потока Ф создают магнитные потоки рассеяния Фσ1и Фσ2 (рис. 1), каждый из которых сцеплен с витками лишь собственной обмотки и индуцирует в ней ЭДС рассеяния. Эти ЭДС в первичной и вторичной обмотках таковы:
eσi = -Lσl(di/dt); eσ2 = -Lσ2(di2/dt),
где Lσ1 и Lσ2 - индуктивности рассеяния.
Так как магнитные потоки рассеяния замыкаются главным образом в немагнитной среде (воздух, масло, медь), магнитная проницаемость которой постоянна, то и индуктивности Lσ1 и Lσ2 можно считать постоянными.
В каждой из обмоток трансформатора индуцируются по две ЭДС: ЭДС от основного потока Ф и ЭДС от потока рассеяния (Фσ1 в первичной обмотке и Фσ2 во вторичной обмотке).
Для первичной цепи трансформатора, включенной в сеть на напряжение U1, с учетом падения напряжения в активном сопротивлении первичной обмотки r1 можно записать уравнение напряжений по второму закону Кирхгофа:
или, преобразовав данное уравнение, получим уравнение напряжений для первичной цепи трансформатора:
ЭДС первичной обмотки Е1, наведенная основным магнитным потоком Ф, представляет собой ЭДС самоиндукции, а поэтому находится в противофазе с подведенным к первичной обмотке напряжением U1.
Обычно индуктивное jİ1х1, и активное
İ1r1, падения напряжения невелики, а поэтому с некоторым приближением можно считать, что подведенное к трансформатору напряжение U1 уравновешивается ЭДС Е1 т. е.
Для вторичной цепи трансформатора, замкнутой на нагрузку с сопротивлением Zн, уравнение напряжений имеет вид
т. е. сумма ЭДС, наведенных во вторичной обмотке (Ė2 + Ėσ2), уравновешивается суммой падений напряжений (
). где r2 - активное сопротивление вторичной обмотки.
Падение напряжения на нагрузке
представляет собой напряжение на выводах вторичной обмотки трансформатора: Приведем уравнение к виду, аналогичному уравнению ЭДС для первичной цепи и получим уравнение напряжений для вторичной цепи трансформатора:
Из этого уравнения следует, что напряжение на выходе нагруженного трансформатора отличается от ЭДС вторичной обмотки на величину падения напряжений в этой обмотке.
Задание 2. Назначение, устройство и принцип действия однофазного асинхронного двигателя.
По своему устройству однофазный асинхронный двигатель аналогичен трехфазному и состоит из статора, в пазах которого уложена однофазная обмотка, и короткозамкнутого ротора. Особенность работы однофазного асинхронного двигателя заключается в том, что при включении однофазной обмотки статора С1-С2 в сеть (рисунок 1) МДС статора создает не вращающийся, а пульсирующий магнитный поток с амплитудой Фmах, изменяющейся от + Фmах до – Фmах При этом ось магнитного потока остается неподвижной в пространстве.
Для объяснения принципа действия однофазного двигателя пульсирующий поток Фmах разложим на два вращающихся в противоположные стороны потока Фпр и Фобр (рисунок 2), каждый из которых равен 0,5Фmax и вращается с частотой (об/мин)
nпр= nобр = f160/ p = n
1
Условимся считать поток Фпр вращающийся в направлении вращения ротора, прямым, а поток Фо6р - обратным. Допустим, что ротор двигателя вращается против часовой стрелки, т. е. в направлении потока Фпр.
Частота вращения ротора n2 меньше частоты вращения магнитного поля статора n1, поэтому скольжение ротора относительно вращающегося потока Фпр будет
sпр = (n1 – n2)/ n1 = s
Обратный поток Фобр вращается противоположно ротору, поэтому частота вращения ротора n2 относительно Фобр - отрицательная. В этом случае скольжение ротора относительно Фобр определится выражением
Прямое поле наводит в обмотке ротора ЭДС Е2пр, а обратное поле - ЭДС Е2обр. Эти ЭДС создают в обмотке ротора токи I'2пр и I'2обр.
Известно, что частота тока в роторе пропорциональна скольжению (f2 = sf1). Так как snp < sобр, то частота тока I'2обр намного больше частоты тока I'2пр.
Индуктивное сопротивление обмотки ротора току I'2обр во много раз больше ее активного сопротивления (потому что f2обр >> f2пр). Ток I/2о6р является почти чисто индуктивным, оказывающим сильное размагничивающее действие на обратное поле Фобр. В результате обратное поле и обусловленный им момент Мобр оказываются значительно ослабленными и ротор однофазного двигателя вращается и направлении прямого поля под действием момента
М = Мпр - М06р
где Мпр - электромагнитный момент, обусловленный прямым полем.
