I Трансформаторы

Содержание

I Трансформаторы……………………………………………..………………………...…6

1.1. Устройство трансформатора…………………………………………………….…..6

1.1.1. Шихтовка железа стержневого трансформатора………………………….…..6

1.2.Однофазные трансформаторы. Холостой ход однофазного трансформатора.…...7

1.2.1.Ток холостого хода……………….…………………………………………..….7

1.2.2.Потери при холостом ходе трансформатора………………………………..….8

1.2.3.Схема замещения трансформатора при холостом ходе………………….…....8

1.2.4.Определение параметров экспериментально zm, xm,rm…………………..…..9

1.3. Работа однофазного трансформатора под нагрузкой…………………………..…..9

1.3.1 Физические процессы в трансформаторе при нагрузке………………….……10

1.3.2. Векторная диаграмма трансформатора при нагрузке………………………...10

1.3.3.Схема замещения трансформатора при нагрузке………………………….…..11

1.4. Режим короткого замыкания однофазного трансформатора…………………..…..12

1.4.1. Векторная диаграмма трансформатора при коротком замыкании………..…12

1.4.2. Потери при коротком замыкании………………………………………………13

1.4.3. Экспериментальное определение параметров короткого замыкания……….13

1.4.4. Треугольник короткого замыкания……………………………………………13

1.5. Совмещение режимов……………………….……………………………………….14

1.6. Трехфазные трансформаторы……………………….………………………….…...16

1.6.1. Группы соединения трансформаторов…………………………………….…..17

1.7. Холостой ход трехфазного трансформатора……………………………………….18

1.7.1. Групповой трансформатор……………………….………………………….…20

1.7.2. Трехстержневой трансформатор……………………….………………………20

1.8. Параллельная работа трансформаторов………………………………………….…20

1.8.1. Параллельная работа трансформаторов при неравенстве коэффициентов трансформации………………………………………………..…………………….…21

1.8.2. Параллельная работа трансформаторов при неравенстве напряжений

короткого замыкания…..……….……………………….………………………….…22

1.8.3. Параллельная работа трансформаторов с различными группами

соединения……………………………………………………………………………..22

1.9. Переходные режимы трансформаторов……………………….……………………23

1.9.1. Переходный процесс при включении трансформатора в холостую……...…23

1.9.2. Переходный процесс при коротком замыкании трансформатора……….…..25

1.9.3. Переходные процессы, вызванные перенапряжением……………………..…26

II Асинхронные машины…………………………………………………………….….…29

2.1. Устройство и принцип действия асинхронного двигателя…………………….…29

2.1.1. Принцип создания вращающего магнитного поля статорной обмоткой……29

2.1.2. Принцип действия асинхронного двигателя………………………………..…29

2.2. Общие вопросы машин переменного тока…………………………………….……30

2.2.1. Обмотки машин переменного тока……………………….……………………30

2.2.2. Электродвижущая сила (ЭДС) обмотки машин переменного тока…….……34

2.2.3. Намагничивающая сила обмоток машин переменного тока…………………37

2.3. Рабочий процесс асинхронного двигателя…………………………………….……42

2.3.1. Режимы работы асинхронной машины……………………………………..….42

2.3.2. Режим двигателя……………………….……………………………………..…43

2.3.3. Трехфазная асинхронная машина при вращающемся роторе……………..…43

2.3.4. Привидение параметров роторной обмотки к статорной………………….…45

2.3.5. Приведение асинхронного двигателя к эквивалентному трансформатору.…46

2.3.6. Схема замещения роторной цепи……………………….……………………...46

2.3.7. Векторная диаграмма асинхронного двигателя……………………………....46

2.3.8. Схемы замещения асинхронной машины……………………………….…...…47

2.4. Вращающий момент асинхронной машины…………………………………………49

2.4.1. Вращающий (электромагнитный) момент асинхронной машины……….….49

2.4.2. Максимальный (критический) момент. ………………………………….……52

2.4.3. Расчетная формула момента. ……………………………………………….….52

2.4.4. Влияние высших гармоник магнитного поля на работу асинхронной

машины……………………….……………………….………………………….…..…53

2.5. Круговая диаграмма асинхронной машины……….………………………….…..…55

2.6. Пуск трехфазных асинхронных двигателей…………………………………….…..57

2.6.1. Пуск под номинальным напряжением (прямой пуск) ……………………….58

2.6.2. Пуск при пониженном напряжении………………………………………...….58

2.6.3. Пуск двигателя с фазным ротором……………………………………………..59

2.7. Асинхронные двигатели с обмоткой ротора специального исполнения………….60

2.7.1. Короткозамкнутый асинхронный двигатель с глубоким пазом на роторе….60

2.7.2. Короткозамкнутый асинхронный двигатель с двойной клеткой на роторе…62

2.8. Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей…………………...…64

2.8.1. Регулирование частоты вращения двигателя изменением частоты…………64

2.8.2. Регулирование частоты вращения двигателя путем изменения числа пар полюсов………………………………………………………………………………...65

2.8.3. Регулирование частоты вращения двигателя сопротивлением в цепи

ротора (с фазным ротором) ……………………….……………………………….….67

2.8.4. Регулирование частоты вращения изменением подводимого напряжения....67

2.9. Асинхронная машина в качестве генератора………………………………….……67

2.9.1. Векторная диаграмма асинхронного генератора…………………………...…68

2.9.2. Однофазный двигатель……………………….…………………………………68

III Машины постоянного тока……………………….………………………………...….71

3.1. Устройство и принцип действия машин постоянного тока………………….….…71

3.2. Обмотки якоря машин постоянного тока……………………………………………72

3.2.1. Простая петлевая обмотка……………………….…………….…………..……73

3.2.2. Простая волновая обмотка……………………….……………………………..74

3.2.3. Сложно-петлевая обмотка……………………….……………………….……..75

3.2.4. Сложно-волновые обмотки……………………….…………………….…..…..76

3.2.5. Симметрия обмоток……………………….……………………………….……76

3.2.6. Смешанная (лягушечная) обмотка……………………………………………..78

3.3. ЭДС обмотки якоря………………………………………………………………..….78

3.4. Реакция якоря в машинах постоянного тока………………………………….…….79

3.5. Генераторы постоянного тока……………………….……………………………...81

3.5.1. Генератор независимого возбуждения…………………………………………82

3.5.2. Генератор параллельного возбуждения…………………………………….….83

3.5.3. Генератор последовательного возбуждения………………………………..…84

3.5.4. Генератор смешанного возбуждения……………………………………..……85

3.6. Двигатели постоянного тока……………………….………………………………..86

3.6.1. Энергетическая диаграмма двигателя постоянного тока……………………..86

3.6.2. Пуск двигателей постоянного тока…………………………………………….87

3.6.3. Реверсирование двигателя постоянного тока………………………………….88

3.6.4. Классификация двигателей постоянного тока………………………………...88

3.6.5. Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока……………91

3.7. Коммутация двигателя……………………….………………………………………94

3.7.1 Закон изменения тока в коммутируемой секции………………………..….….96

3.7.2. Прямолинейная коммутация……………………….………………………..…97

3.7.3. Замедленная коммутация……………………….…………………………..….98

3.7.4. Ускоренная коммутация……………………….……………………………….99

3.7.5. Определение реактивной ЭДС-er……………………….………………..……100

3.7.6. Способы улучшения коммутации……………………….…………………..…101

3.7.7. Круговой огонь в машинах постоянного тока……………………………...…104

IV Синхронные машины……………………………………………………….…….……106

4.1. Назначение, устройство и принцип действия………………………………………106

4.2. Работа генератора при холостом ходе………………………………………………107

4.3. Реакция якоря в синхронном явнополюсном генераторе………………….………107

4.3.1. Реакция якоря при активной нагрузке…………………………………………108

4.3.2. Реакция якоря при индуктивной нагрузке…………………………….……....108

4.3.3. Реакция якоря при емкостной нагрузке………………………………………..109

4.3.4. Реакция якоря при смешанной нагрузке………………………………………110

4.4. Магнитное рассеяние…………………………………………………………...……110

4.5. Рабочий процесс синхронной машины……………………………………….…...…111

4.5.1. Основная диаграмма ЭДС явнополюсного синхронного генератора………...111

4.5.2. Преобразованная диаграмма ЭДС явнополюсной синхронной машины….....112

4.6. Определение параметров синхронной машины со снятыми характеристиками….113

4.6.1. Определение индуктивного ненасыщенного сопротивления Xd……….…....113

4.6.2. Определение параметра Xd насыщенного……………………………………..114

4.6.3. Определение параметра Xq…………………………………………….………115

4.6.4. Определение параметров Xq и Xd методом скольжения……………….……115

4.6.5. Определение параметра Xs……………………………………………………..115

4.7. Понятие о сверхпереходных и переходных индуктивных сопротивлениях…..…116

4.8. Диаграммы намагничивающих сил………………………………………………….117

4.9. Параллельная работа синхронных генераторов…………………………….……...118

4.9.1. Параллельная работа генераторов при неравенстве напряжений……………118

4.9.2. Параллельная работа генераторов при неравенстве частот…………….……119

4.10. Синхроноскопы………………………………………………………………….…..119

4.10.1. Включение генератора параллельно сети на погасание ламп………….…..120

4.10.2. Включение генератора параллельно сети на бегущий свет………………..120

4.11. Электромагнитная мощность и момент синхронных машин………………..…..121

4.12. Режимы работы синхронной машины параллельно с сетью………………..…..122

4.13. Синхронные двигатели………………………………………………………….….125

4.13.1. Векторные диаграммы синхронного двигателя……………………………..126

4.13.2 Угловые характеристики синхронного двигателя……………………………126

4.13.3. Режим работы синхронного двигателя при постоянном моменте и переменном токе возбуждения…………………………………………………….…127

4.13.4. Пуск синхронного двигателя…………………………………………………129

Список литературы…………………………………………………………………………..132

I Трансформаторы