Читайте также:
|
Харрактеристика холостого хода, может сниматься только в 1 квадрате т.к генератор самовозбуждаеться только в 1 направлении
Харрактеристика нагрузочная и регулировочная не отличаеться от хар генератора с независимым возбуждением.
Применяют для потребителя, допускающих снижения напряжения на 15-30%.
Вопрос 21 Генератор со смешанным возбуждением, схема. Согласное и встречное включение обмоток. Характеристики и область применения генератора.
Генератор имеет парралейную и последовательную обмотки возбуждения.Основной поток создаеться в паралейной, обмотки распологаються на главных полюсах. При нагрузочном режиме мегнитное поле создают обе обмотки, при холостом ходе магнитное моле создает паралейная обмотка. Катушки могут включаться согласно и встречно. При согласном включении направление магнитных полей совпадает.
При согласном вкл. Обмотка возбуждения последовательна создает магнитно движующию силу которая не позволяет снижаться напряжению при обычном режиме.При встерчном вкл. Обмотки с увелечением нагрузки последовательна лбмотка будет размагничивать машину.Это приведет к резкому снижению напряжения.(Харрактеристика носит крутопадающй характер)
Рабочая характреистика при согласном включение и увелечениее нагрузки напряжения на зажимах увеличиваться незначительно для его поддержания постоянным плавно уменьшают ток возбуждения. При встречном включении для поддержания постоянного напряжения надо резко увеличить ток возбуждения.
Вопрос 22 потери мощности в машинах постоянного тока, их виды, энергетическая диаграмма потерь, КПД генераторов.
Машины пстояного тока обратимы (смотри вопрос 8) – Преобразование одного вида энергии в другой, соправождаеться потерями энергии. Потери превращаються в тепловые и нагревают части машин t рабочая для машин 40, для дизилей 80, для людей 20. Виды потерь
1Рмех. (потери механические) – трение щеток о коллектор трения в подшипниках, вентиляция.2 Рэле. (потери электрические)- 1Нагрев обмоток и счеточного контакта2Потери в цепи возбуждения3Потрери в обмотке цепи якоря. Рдоб (добавочные потери)-1Вихревые токи.2Уравнительные соединения3в Станине якоря из за неравномерной индукции при нагрузке
Кпд. Определяют методом непосредственной нагрузки. Косвеным методом, по результатам измерения потерь. А применяют для машин большей мощности. Наиболее простым являеться косвенный метод холостого хода. Потери только на холостой ход. Эти потери расчитываються через сопративление обмоток приведенных к рабочей температуре
1. Вопрос 24 принцип действия двигателя постоянного тока. Противо ЭДС, его сущность. Вращающий электромагнитный момент. Уравнение ЭДС двигателя.
Коллекторная машина обладает св-вом обратимости.Если подключить к иситочнику энергии постоянного тока обмотку возбуждения и обмотку якоря в них появиться токи. Взаимодейстивие тока якоря с обмоткой возбуждения создаст на якоре электромагнитный момент вращения. Под действием этого момента машина начнет вращение т.е будет работать в режиме двигателя, которая из сети эл. Энергию и превращаеться её в механическую. Якорь двигателя вращается в магнитном поле. В обмотке индуцируеться эдс Еа направление определяют по правилу правой руки.
В двигателе Эдс направлена против Iа и ее назывют противоэдс. Подводимое U уровновешиваеться против Эдс якоря и падении напряжения в цепи якоря.
Электромагнитные силы дейтсвуют на проводник с током отностиельно оси якоря создают вращающий электромагнитный момент. Мвр=СмФIa. Создаються они для компенсирования противо Эдс и падения напряжения в цепи якоря.
Вопрос 25 Пуск в ход двигателя постоянного тока: способы пуска, пусковой реостат, его включение, пусковой ток и пусковой момент.
Для обеспечения пуска двигателя регулировочный реостат должен быть выведен. Rрег=0. При этих условиях в двигателях слздаеться небольшой Маг. Поток и необходимый вращающий момент.Для пуска двигателей большой мощности применение ПР целесообразно применять безреостатный пуск. Путем понижения напряжения переклюателями с последовательного на паралейное при нормальной работе.
двигители постоянного тока деляться на 2 типа реостатные и безреостатные, в безреостатных пуск для двигателей 0.7-1квт (повышенное сопративления обмотки якоря, небольшое врашение массы.
Реостатный пуск. Пусковой реостат вкл. Последовательно в цепь якоря. Перед пуском реостат максимальное сопративление, Подклучить обмотку возбуждения.
Пусковой реостат - ограничивает пусковой ток Iп=(2-3)Iн. Перед пуском выводят сопративление на 0. Поток возбуждения получают мах и двигатель развивает необходимый вращающий момент при меньшем токе якоря.
1. Вопрос 26 Частота вращения якоря двигателей постоянного тока, сущность способов регулирования частоты вращения.
Регулирование частоты вращения якоря двигателя пост тока.
1Изменения подводимого напряжения.
А) Перегрупировка ТЭд (тяговый электро двигатель)
б) На электровозах переменного тока подводимое к Тэд напряжение можно изменять, и плавно с помошью ВНП (выпрямитель инверторный преоброзаватель)
2. Изменение падения напряжения в якорной цепи.
В цепь якоря подключается дополнительное сопротивление, рассчитанное на длительное включение.(способ не экономичен из-за больших потерь энергии, применяеться редко.
3) Изменение магнитного поля главных полюсов. Способ – ослабление возбуждения или ослабление поля.Включение // обмотки возбужденя главных полюсов дополнительного сопротивления приводит к тому что часть тока ответвляется на этот резистор.Из за этого меняеться частота вращения якоря
1. Вопрос 27 Реверсирование двигателей постоянного и переменного тока, сущность и электрические схемы.
Реверсирование – изменение направления вращения якоря. Способы реверсирования
а) Изменить направление магнитного поля в обмотке возбуждения главных полюсов (этот способ применяют на всех тепловозах и эл.воз переменного тока)
б)изменение направления тока в обмотке якоря (применяют на элект. Возах постоянного тока)
2. (вопр)28 Двигатель параллельного возбуждения, схема включения, рабочие характеристики и область применения.
Ток обмотки возбуждения не зависит от нагрузки. Регулировочный реостат регулирует ток обмотки возбуждения и регулирует магнитный поток главных полюсов. Эксплуатационное свойство определяется рабочими характеристиками. Последовательную обмотку возбуждения называют стабилизирующей. Она обеспечивает устойчивость частоты вращения. Изменение частоты вращения от номинальной до режима холостого хода, называется номинальным изменением частоты вращения. Характеристика изменения мала, ее называется жесткой. Схема двигателя. Ток в нагрузке двигателя I= Iя+ IВ). В двигателе обмотка возбуждения подключена к сети параллельно с обмоткой якоря (до пускового реостата Rп) Для регулирования частоты вращения двигателя в цепь обмотки возбуждения включен регулировочный реостат RрегПуск двигателя осуществляется при введенном пусковом и выведенном регулировочном реостатах. Последнее обеспечивает включение обмотки возбуждения при пуске двигателя на полное напряжение сети U.
Свойства и области применения двигателя определяются его характеристиками. Регулировочная характеристика холостого вращения дает зависимость частоты вращения якоря от тока возбуждения при отсутствии нагрузки двигателя: n (Iв) при I = Iх и U = соnst.
Как следует из уравнения при U= соnst и Iя = Iх < Iя. ном частота вращения двигателя обратно пропорциональна магнитному потоку статора (току возбуждения Iв), т. е. характеристика носит гиперболический характер С резким уменьшением тока возбуждения, особенно при обрыве в цепи возбуждения (Iв = 0), когда поток статора уменьшается до потока остаточного намагничивания Фд, частота вращения двигателя быстро увеличивается — двигатель «идет вразнос». В этом случае двигатель надо немедленно отключить от сети. Применяется и автоматическая защита двигателей, отключающая их от сети при недопустимом уменьшении потока (ниже 1/3 Фном).
1. Вопрос 29 Двигатель последовательного возбуждения, схема включения, особенность пуска, рабочие характеристики и область применения.
Обмотка возбуждения включаеться последовательно в цепь якоря магнитный поток Ф зависит от тока нагрузки I=Ia=Iв. При больших нагрузках наступает момент насыщения. Магнитный поток не изменяется и характеристики применяют прямолинейный хар-р. Частота вращения меняеться. Такую хар-ку называют МЯГКОЙ. При уменьшении нагрузки двигателя частота резко увеличивааеться и при нагрузке <25% может достичь опасных значений и разнос.(Такая работа недопусти). Также недопустима использование ременной передачи.Испытание недолжно быть на 20% сверх максимальной нагрузке но не меньше 50% сверх номинальной.
Механические хар-ки 1) естественная, 2)искусственная. Обеспечивают двигателю устойчевую работу при любой нагрузке.
Используют в тяжелых условиях и при перегрузках т.к мощность на выходе растет медленней. (Тяговые двиготели на транспорте, Крановые двигатели, Подъемные установки.
Режим Холостого Хода. И малых нагрузках двигателя ток якоря и ток возбуждения Ia; Iвозб и меняют малую велечину Это может вызвать увелечение скорости до опасных значений – двигатель идет в разнос.
Вывод. Пуск в ход этого двигателя без механических нагрузок на валу недопустим. Нагрузки на валу должны быть не менее (20-25 %) от номинальных.
1. Вопрос 30 Двигатель смешанного возбуждения, схема включения, рабочие характеристики и область применения.
Двигатель смешанного возбуждения имеет две обмотки возбуждения последовательную и парралейную.
а) При согласном Ф1+Ф2 – увелечение нагрузки и уменьшение оборотов б)При встречном Ф1-Ф2 с увелечением нагрузки увеличиваеться обороты, работа двиг неконтролируемая.
При увелечении мех. Нагрузки на валу возростает ток якоря и магн.поток последовательной обмотки возбуждения. Это приводит к снижению частоты вращения якоря по кривой близкой к скороствой хар-ки двигателя последовательного возбуждения. Наличие // обмотки возбуждения защищает двигатель от явлений разноса при Хол.ходе и малых нагрузках.
Двигатель применяют где необходимы значительные пусковые моменты(Компрессоры, приводы подъемников, приводы троллейбусов)
Вопрос 31 хз
вопрос 32 хз
Вопрос 33 Классификация машин переменного тока, область применения. Принцип и сущность образования трёхфазной обмотки статора, её размещение. 33)
Электричесские машины переменного тока
1. Синхронные
2. Генераторы 70%
3. Двигатель 30 %
4. По виду ротора
5. Явнополюсные (-НЕ-)
6. С индуктирующим ротором
7. Клювоподобного типа
1. По роду перменного тока
2. Однофазные
3. 3х фазные
4. Универсальны
· Асинхронные
1. По роду ротора с короткозамкнутым ротором
2. С улучш пусковыми свойствами
3. Коллекторные
4. С контактными кольцами
Трехфазные обмотки статора создает вращающиеся магнитное поле. Частота вращения поля равна частоте вращения ротора генератора.
При включении обмотки статора в 3 х фазную сеть возникает вращающиеся м поле статора которое вызывает:
· В обмотке статора Эдс самоиндукции,действующей встречно приложенному к обмотке напряжению и ограничивает значение тока в обмотке
· Обмотка ротора замкнута Эдс ротора создает в стержнях обмотки ротора токи, которые взаимодействуя с полями статора создают на роторе электромагнитные силы
· Направления Fэм определяют правилом левой руки
· Совокупность F эм создают на роторе электромагнитный момент М приводящий его в вращение с частотой n2
· Вращение ротора посредством вала передается исполнительному механизму.
ВОПРОС 34 Как классифицируют синхронные генераторы по виду привода и ротора? Их конструктивные особенности, назначение, область применения
Синхронной машиной называется электрическая машина переменного тока, у которой частота вращения ротора n находится в строгом соответствии с частотой сети f1: n = n1 = 60 f1 / p.
На статоре синхронной машины располагается трехфазная обмотка переменного тока, называемая обмоткой якоря, а на роторе располагается обмотка постоянного тока, называемая обмоткой возбуждения. Существует две основных разновидности исполнения обмоток возбуждения: распределенные и сосредоточенные. Распределенные обмотки применяются при неявнополюсной конструкции ротора (рис. 1). В каждом пазу располагается только одна сторона катушки. Поэтому такая обмотка является однослойной.
Число катушек на полюсном делении равно qf. Они соединяются последовательно, образуя полное число витков обмотки возбуждения wf = pqfwk, где wk — число витков в катушке.
Неявнополюсную конструкцию ротора имеют быстроходные синхронные машины с 2p=2 и 2p=4. Частота вращения ротора таких машин при f1=50Гц соответственно равна 3000 и 1500 об/мин. Для получения необходимой механической прочности неявнополюсные роторы выполняются из массивной стальной поковки.
В машинах с 2p≥4 ротор имеет явнополюсную конструкцию (рис. 2). Обмотка возбуждения таких машин выполняется сосредоточенной в виде катушек (1) и размещается на сердечниках полюсов (2). Для закрепления катушек на полюсах используются полюсные наконечники (3). Все катушки соединяются последовательно, образуя полное число витков обмотки возбуждения wf = 2pwk.
Для улучшения динамических свойств синхронной машины в полюсные наконечники помещают дополнительную короткозамкнутую обмотку (4), выполняемую аналогично короткозамкнутой обмотке асинхронной машины. Ее называют успокоительной или демпферной. Иногда роль демпферной обмотки выполняют массивные полюсные наконечники.
Область применения синхронных машин
Синхронные машины могут работать как генераторами, так и электродвигателями. Основная область применения синхронных машин — энергетика, где они используются в качестве генераторов электрической энергии. В зависимости от типа привода синхронные генераторы делятся на турбогенераторы, гидрогенераторы и дизельные генераторы.
Турбогенератор, например, — это генератор, приводимый в движение паровой турбиной, гидрогенератор вращает водяное колесо, а дизельгенератор механически связан с двигателем внутреннего сгорания.
Синхронные электродвигатели широко применяют для привода мощных компрессоров, насосов, вентиляторов. Синхронные микродвигатели используют для привода лентопротяжных механизмов регистрирующих приборов, магнитофонов и так далее.
Вопрос 47
Асинхронные двигатели с улучшенными пусковыми характеристиками: с двухклеточной обмоткой ротора, конструкция, распределение токов, применение.
Вопрос 48
Энергетическая диаграмма потерь мощности асинхронного двигателя.
Процесс преобразования электрической энергии, подведенной к двигателю из сети, в механическую, снимаемую с вала машины, сопровождается потерями.
Наглядное представление о распределении подведенной к двигателю мощности дает энергетическая диаграмма: ====================>
К асинхронному двигателю из сети подводится активная мощность. Часть этой мощности затрачивается на потери в статоре ΔРМ1 и ΔРЭЛ1, где ΔРМ1 – магнитные потери в стали статора, ΔРЭЛ1 – электрические потери в обмотке статора. Остальная мощность электромагнитным путем передается на ротор и называется электромагнитной мощностью. Частично РЭМ расходуется на потери в обмотке ротора ΔРЭЛ2. Магнитные потери в роторе из-за небольшой частоты перемагничивания стали малы, и поэтому их обычно не учитывают. Мощность РЭМ– ΔРЭЛ2 = РМЕХ представляет собой полную механическую мощность. Полезная механическая мощность Р2, снимаемая с вала двигателя, меньше РМЕХ на значение потерь внутри машины в виде механических потерь ΔРМЕХ (трение в подшипниках, вентиляцию) и добавочных потерь ΔРДОБ, возникающих при нагрузке. Номинальное значение полезной мощности Р2Н приводится на заводском щитке двигателя.
Вопрос 49
Назначение и классификация трансформаторов по различным признакам.
Трансформатор представляет собой статический электромагнитный аппарат с двумя (или больше) обмотками, предназначенный чаще всего для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Преобразование энергии в трансформаторе осуществляется переменным магнитным полем. Трансформаторы широко применяются при передаче электрической энергии на большие расстояния, распределении ее между приемниками, а также в различных выпрямительных, усилительных, сигнализационных и других устройствах.
Трансформаторы напряжения различаются:
а) по числу фаз — однофазные и трехфазные;
б) по числу обмоток — двухобмоточные и трехобмоточные;
в) по классу точности, т. е. по допускаемым значениям погрешностей;
г) по способу охлаждения — трансформаторы с масляным охлаждением (масляные), с естественным воздушным охлаждением (сухие и с литой изоляцией);
д) по роду установки — для внутренней установки, для наружной установки и для комплектных распределительных устройств (КРУ).
Трансформаторы тока классифицируются по различным признакам:
1. По назначению трансформаторы тока можно разделить на измерительные, защитные, промежуточные и лабораторные.
2. По роду установки различают трансформаторы тока:
а) для наружной установки (в открытых распределительных устройствах);
б) для внутренней установки;
в) встроенные в электрические аппараты и машины: выключатели, трансформаторы, генераторы и т. д.;
г) накладные — одевающиеся сверху на проходной изолятор (например, на высоковольтный ввод силового трансформатора);
д) переносные (для контрольных измерений и лабораторных испытаний).
3. По конструкции первичной обмотки трансформаторы тока делятся на:
а) многовитковые (катушечные, с петлевой обмоткой и с восьмерочной обмоткой);
б) одновитковые (стержневые);
в) шинные.
4. По способу установки трансформаторы тока для внутренней и наружной установки разделяются на:
а) проходные;
б) опорные.
5. По выполнению изоляции трансформаторы тока можно разбить на группы:
а) с сухой изоляцией (фарфор, бакелит, литая эпоксидная изоляция и т. д.);
б) с бумажно-масляной изоляцией и с конденсаторной бумажно-масляной изоляцией;
в) с заливкой компаундом.
6. По числу ступеней трансформации имеются трансформаторы тока:
а) одноступенчатые;
б) двухступенчатые (каскадные).
7. По рабочему напряжению различают трансформаторы:
а) на номинальное напряжение выше 1000 В;
б) на номинальное напряжение до 1000 В.
Вопрос 50
Устройство и принцип действия трансформаторов, ЭДС первичной и вторичной обмотки. Коэффициент трансформации, его сущность.
Трансформатор — это статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанных обмоток на каком-либо магнитопроводе и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем (напряжений) переменного тока в одну или несколько других систем (напряжений), без изменения частоты.
Конструктивно трансформатор может состоять из одной (автотрансформатор) или нескольких изолированных проволочных, либо ленточных обмоток (катушек), охватываемых общим магнитным потоком, намотанных, как правило, на магнитопровод (сердечник) из ферромагнитного магнито-мягкого материала.
Работа трансформатора основана на двух базовых принципах:
· Изменяющийся во времени электрический ток создаёт изменяющееся во времени магнитное поле (электромагнетизм)
· Изменение магнитного потока, проходящего через обмотку, создаёт ЭДС в этой обмотке (электромагнитная индукция)
На одну из обмоток, называемую первичной обмоткой, подаётся напряжение от внешнего источника. Протекающий по первичной обмотке переменный ток создаёт переменный магнитный поток в магнитопроводе. В результате электромагнитной индукции, переменный магнитный поток в магнитопроводе создаёт во всех обмотках, в том числе и в первичной, ЭДС индукции, пропорциональную первой производной магнитного потока, при синусоидальном токе сдвинутой на 90° в обратную сторону по отношению к магнитному потоку.
Коэффициент трансформации трансформатора — это величина, выражающая масштабирующую характеристику трансформатора относительно какого-нибудь параметра электрической цепи.
Вопрос 51
Сущность основных уравнений трансформатора: уравнение ЭДС и намагничивающих сил, их смысл.
Уравнение ЭДС трансформатора:
Рассмотрим его для низкочастотного трансформатора, в котором напряжение питания изменяется по синусоидальному закону:
При анализе работы однофазного трансформатора используют связь действующего значения ЭДС с конструктивными параметрами трансформатора:
где KФ - коэффициент формы, для низкочастотного трансформатора имеем синусоидальную форму напряжения KФ=1,11, для высокочастотного трансформатора форма напряжения - прямоугольная и KФ=1.
Sмаг.ак=Sмаг.·Kмаг - активная площадь сердечника. Под активной площадью понимается не геометрическа площадь сечения, чистая площадь магнитного материала. Для борьбы с вихревыми токами сердечник изготавливается в виде пластин или лент с лаковым покрытием. Поэтому коэффициент Kмаг =0,9…0,98, он учитывает процентное содержание магнитного материала в сечении сердечника.
При работе трансформатора на высокой частоте прямоугольная форма напряжения объясняется использованием магнитомягких материалов, таких как феррит, альсифер, пермаллой, обладающие узкой прямоугольной петлей гистерезиса.
Уравнение намагничивающих сил:
Уравнение намагничивающих сил трансформатора. Если вторичную обмотку включенного трансформатора замкнуть на нагрузочное сопротивление, то под действием эдс во вторичной цепи возникает ток. Одновременно увеличивается и ток в первичной обмотке, что находится в согласии с законом сохранения энергии (отдача энергии трансформатором требует соответствующего увеличения притока энергии из питающей сети к трансформатору).
Найдем зависимость между токами в первичной и вторичной обмотках нагруженного трансформатора. Главный магнитный поток трансформатора, пропорциональный эдс сохраняет приближенно свою величину при всех режимах работы, поскольку напряжение будет поддерживаться все время на одном уровне.
Намагничивающая сила вторичной обмотки действует по отношению к намагничивающей силе первичной обмотки размагничивающим образом (это положение вытекает также из закона Ленца о направлении индуктированных токов).
Ток во вторичной обмотке не только оказывает размагничиающее действие на главный магнитный поток, обусловливая этим увеличение тока в первичной обмотке, но создает также свой поток рассеяния, замыкающийся по воздуху. Действие эдс самоиндукции принято также учитывать как падение напряжения в индуктивном сопротивлении вторичной обмотки.
Вопрос 52
Опыт холостого хода и короткого замыкания трансформатора: схемы и цель проведения опытов.
Для трансформаторов различают режим холостого хода и режим короткого замыкания.
При режиме короткого замыкания выводы вторичной обмотки замкнуты накоротко. На первичную обмотку подаётся пониженное напряжение, чтобы токи в обмотках имели номинальное значение, это напряжение называется напряжение короткого замыкания. Цель опыта короткого замыкания определить мощность электрических потерь.
Режим холостого хода характеризуется разомкнутой вторичной цепью трансформатора, вследствие чего ток в ней не течёт. С помощью опыта холостого хода можно определить КПД трансформатора, коэффициент трансформации, а также потери в сердечнике.
Вопрос 53
Устройства трёхфазных трансформаторов, схемы соединения обмоток. Охлаждение трансформаторов.
Основными частями конструкции трансформатора являются:
магнитопровод
обмотки
каркас для обмоток
изоляция
система охлаждения
прочие элементы (для монтажа, доступа к выводам обмоток, защиты трансформатора и т.п.)
При соединении обмоток трехфазных трансформаторов как двухобмоточных, так и трехобмоточных применяют различные схемы соединения. Однако в силовых трансформаторах как повышающих, так и понижающих, главных образом применяются схемы соединения в звезду, треугольник и зигзаг—звезду.
А) Соединение обмоток в звезду
По схеме звезда или звезда с выведенной нулевой точкой соединяются обычно обмотки ВН как повышающих, так и понижающих трансформаторов различной мощности.
Если соединить концы или начала обмоток трех фаз вместе, то получится соединение в звезду.
Соединение обмотки НН в звезду.
а — одна схема соединения; б — другая схема соединения; в — соединение в звезду с выведенной нулевой точкой; г — векторная диаграмма линейных э. д с.
Б) Соединение обмоток в треугольник
Соединение в треугольник можно осуществить иначе, соединяя конец фазы а с началом фазы b, конец фазы b с началом фазы с и конец фазы с с началом фазы а.
Векторная диаграмма линейных э. д. с. при соединении обмоток в треугольник по схеме будет равносторонним треугольником. При соединении в треугольник фазные напряжения будут равны линейным. В мощных трансформаторах принято одну из обмоток всегда соединять в треугольник.
Соединение обмоток НН в треугольник.
а — первая схема соединения обмоток в треугольник, б — вторая схема соединения обмоток в треугольник; в — вектора линейных э. д. с фаз a, b и с; г —векторная диаграмма линейных э д с
Обычно в треугольник соединяется обмотка низшего напряжения. В мощных трансформаторах номинальный ток обмотки НН часто составляет несколько тысяч ампер и конструктивно бывает легче выполнить соединение обмотки в треугольник, так как фазный ток при той же мощности получается в v 3 раз меньшим, чем при соединении в звезду.
Виды охлаждения трансформаторов:
Трансформаторы с воздушным охлаждением (сухие трансформаторы). При естественном воздушном охлаждении магнитопровод, обмотки и другие части трансформатора имеют непосредственное соприкосновение с окружающим воздухом, поэтому охлаждение их происходит путем конвекции воздуха и излучения. В эксплуатации они удобнее масляных, так как исключают необходимость периодической очистки и смены масла. Следует, однако, отметить, что воздух обладает меньшей электрической прочностью, чем трансформаторное масло, поэтому в сухих трансформаторах все изоляционные промежутки и вентиляционные каналы делают большими, чем в масляных.
Трансформаторы с масляным охлаждением. В трансформаторах с естественным масляным охлаждением магнитопровод с обмотками погружают в бак, наполненный тщательно очищенным минеральным (трансформаторным) маслом. Трансформаторное масло обладает более высокой теплопроводностью, чем воздух, и хорошо отводит теплоту от обмоток и магнитопровода трансформатора к стенкам бака, имеющего большую площадь охлаждения, чем трансформатор. Погружение трансформатора в бак со специальным маслом обеспечивает также повышение электрической прочности изоляции его обмоток и предотвращает ее увлажнение и потерю изоляционных свойств под влиянием атмосферных воздействий.
Вопрос 54
Потери энергии в трансформаторах. КПД и его зависимость от нагрузки. Энергетическая диаграмма трансформатора.
Процесс преобразования энергии в трансформаторе характеризует энергетическая диаграмма (рис). В соответствии с этой диаграммой мощность, отдаваемая трансформатором нагрузке.
где Р1 —мощность, поступающая из сети в первичную обмотку.
Мощность Рэм = Р1-ΔРэл1-ΔРм, поступающую во вторичную обмотку, называют внутренней электромагнитной мощностью трансформатора. Она определяет габаритные размеры и массу трансформатора.
Коэффициентом полезного действия трансформатора называют отношение отдаваемой мощности Р2 к мощности Р1:
где ΔР—суммарные потери в трансформаторе.
Высокие значения КПД трансформаторов не позволяют определять его с достаточной степенью точности путем непосредственного измерения мощностей Р1 и Р2, поэтому его вычисляют косвенным методом по значению потерь мощности.
По можно построить зависимость КПД от нагрузки (рис). При β = 0 полезная мощность и КПД равны нулю. С увеличением отдаваемой мощности КПД увеличивается, так как в энергетическом балансе уменьшается удельное значение магнитных потерь в стали, имеющих постоянное значение. При некотором значении
(βопт кривая КПД достигает максимума, после чего начинает уменьшаться с увеличением нагрузки). Причиной этого является сильное увеличение электрических потерь в обмотках, возрастающих пропорционально квадрату тока.
Вопрос 55
Химические источники тока, их виды. Принцип действия кислотных аккумуляторов. Устройство и применяемые материалы. ЭДС элемента аккумуляторной батареи.
Химический источник, в котором происходит необратимый процесс перехода химической энергии в электрическую, называется гальваническим элементом. Электролиты – вещества, водные растворы, обладающие ионной проводимостью. Распад молекул называют электролитической диссоциацией. Зависит от температуры раствора, концентрации и рода вещества. Ионная проводимость – направленное прохождение тока, связанная с переносом вещества. Химические источники, у которых возможен обратимый процесс (повторная зарядка), называется аккумуляторами. Бывают кислотными и щелочными.
Принцип работы свинцово-кислотных аккумуляторов основан на электрохимических реакциях свинца и диоксида свинца в сернокислотной среде. Элемент свинцово-кислотного аккумулятора состоит из электродов (положительных и отрицательных) и разделительных изоляторов (сепараторов), которые погружены в электролит. Электроды представляют собой свинцовые решётки. У положительных активным веществом является диоксид свинца (PbO2), у отрицательных активным веществом является губчатый свинец.
Электродвижущая сила Еа является основным параметром свинцово-кислотного аккумулятора. Она определяется активностью химических реагентов (Рb, РbO2, H2S04, Н20), входящих в состав электрохимической системы аккумулятора, но при этом никак не зависит от количества электролита и активных масс на электродных пластинах, а также от их форм и размеров. Практически электродвижующую силу аккумуляторной батареи можно измерить вольтметром с высоким внутренним сопротивлением.
Вопрос 56
Принцип действия и устройство щелочных аккумуляторов. График заряд-разряд. Ёмкость аккумуляторной батареи и факторы, влияющие на её величину.
Промышленность выпускает никель-железные аккумуляторы (НЖ) и никель-кадмиевые (НК). Оба электрода в этих аккумуляторах изготовляют в виде стальных никелированных рамок, в пазы которых впрессованы наполненные активной массой пакеты (ламели) из никелированной жести с большим количеством мелких отверстий для доступа электролита к активной массе. В аккумуляторах НК каждая отрицательная пластина расположена между двумя положительными, в аккумуляторах НЖ каждая положительная пластина — между двумя отрицательными. Для предотвращения короткого замыкания между ними устанавливают сепараторы, выполненные в виде эбонитовых стержней или полихлорвиниловых сеток.
Полублоки отрицательных и положительных пластин (а) и общий вид (б) никель-железного аккумулятора ТПНЖ, применяемого на тепловозах: 1— выводной штырь; 2 — шпилька; 3— положительные пластины; 4— ламели; 5 — сепараторы; 6 — отрицательные пластины; 7 — корпус; 8 — резиновый чехол; 9 — отверстие с пробкой для заливки электролита
Процесс заряда и разряда щелочных аккумуляторов такой же, как и свинцовых. При заряде низшие окислы никеля переходят в высшие (на положительной пластине), а на отрицательной пластине образуется железо. Во время разряда на положительной пластине высшие окислы никеля переходят в низшие, а на отрицательной - железо превращается в окись. Таким образом, реакции, происходящие в никель-железных аккумуляторах, состоят в переходе кислорода с одной пластины на другую. При заряде аккумулятора кислород с железной, или отрицательной, пластины переходит на никелевую, или положительную. Во время разряда происходит обратный процесс.
Электродвижущая сила щелочных аккумуляторов определяется состоянием активной массы и степенью ее окисления и почти не зависит от плотности электролита.
Емкость щелочного аккумулятора несколько уменьшается с увеличением разрядного тока. При понижении температуры электролита емкость аккумулятора также уменьшается в определенной пропорции.
С повышением температуры емкость увеличивается, но при нагреве электролита свыше 45°С аккумуляторы теряют значительную часть своей емкости.
Внутреннее сопротивление щелочных аккумуляторов вследствие меньшей проводимости активных веществ и электролита значительно выше свинцовых.
Отдача щелочных аккумуляторов по энергии и емкости ниже, чем свинцовых, и не превышает 65-70% по ампер-часам.
Потери, главным образом, получаются из-за высокого внутреннего сопротивления, разложения воды электролита и образования во время заряда веществ, которые затем самопроизвольно распадаются. Саморазряд в щелочном аккумуляторе очень невелик.
Преимуществом щелочного аккумулятора перед свинцовым является его большая механическая и электрическая прочность - он выдерживает большие перегрузки и колебания тока, не боится перезаряда и недозаряда, может длительно находиться в нерабочем состоянии и требует меньшего ухода.
Вопрос 57
Схемы соединения химических источников тока в батарею, параметры различных схем.
Вопрос 58
Принцип регулирования напряжения силового трансформатора под нагрузкой, необходимость и порядок регулирования напряжения.
Колебания напряжения приводят к значительному ущербу и нужно стремиться сделать их минимальными. Однако выполнить это очень непросто, так как причинами колебаний напряжения являются неизбежные изменения (включения и отклонения) нагрузки и переменные режимы работы потребителей электроэнергии. Колебания напряжения являются в принципе неизбежными, поэтому для поддержания уровня напряжения постоянным требуется постоянное его регулирование.
Различают два способа регулирования напряжения: местное и централизованное.
Под местным регулированием понимают регулирование напряжения непосредственно на месте потребления, т. е. его стабилизацию на заданном уровне у каждого отдельного потребителя (например, стабилизаторы для телевизоров) или сразу для группы потребителей (например, для одного или нескольких домов). В последнем случае в какой-то точке сети устанавливают трансформатор с устройством для регулирования напряжения. Это устройство включают, когда у всех потребителей, питаемых от этого трансформатора, надо поддержать напряжение на определенном уровне (например, 220 В).
Под централизованным регулированием понимают регулирование напряжения непосредственно на шинах генераторов электростанций при помощи изменения их возбуждения. Централизованное регулирование осуществляют обычно как «встречное», т. е. таким образом, чтобы оно заранее «встречало» колебания напряжения, вызванные нагрузкой. Так, в период наибольших нагрузок у генераторов поднимают напряжение выше номинального, чтобы компенсировать повышенные потери напряжения в сети и поддержать его у потребителя близким к поминальному. И наоборот, когда нагрузка снижается, уменьшают возбуждение у генераторов и соответственно напряжение в сети.
Регулирование напряжения трансформаторов способом РПН производится в принципе так же, как и способом ПБВ (принцип регулирования ПБВ заключается в изменении определенными ступенями числа витков в обмотке трансформатоpa, что обеспечивает необходимые величины магнитного потока и напряжения), но число ответвлений обмотки, т. е. число регулировочных ступеней, обычно бывает больше, а диапазон регулирования — шире. Переключающее устройство имеет следующие основные части: избиратель ответвлений, контактор, токоограничивающий реактор, привод устройства.
Дата добавления: 2015-02-16; просмотров: 208 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |