Устроиство, принцип действия и назначение силовых тр-ров.

Устроиство, принцип действия и назначение силовых тр-ров.

Тр-ром называют статическое электро­магнитное ус-во, имеющее две (или более) индуктивно связанные обмотки и предназначенное для преобразования посредством явления электро­магнитной индукции одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока.В общем случае вторичная система переменного тока может отличаться от первичной любыми пара­метрами: значениями напряжения и тока, числом фаз, формой кривой напряжения (тока), частотой. Наибольшее применение в электротехнических установках, а также в энергетических системах передачи и распределения электроэнергии имеют силовые тр-ры, посредством которых изменяют значения переменного напряжения и тока. При этом число фаз, форма кривой напряжения (тока) и частота остаются, неизменными. В зависимости от назначения тр-ры разделяют на силовые тр-ры общего на­значения и тр-ры спец. назна­чения. Силовые тр-ры общего назначения применяются в линиях передачи и распределения электроэнергии, а также в различных электро­устройствах для получения требуемого напряжения. Тр-ры спец. назначения хар-ся разнообразием рабочих свойств и кон­структивного использования. К этим тр-­рам относятся печные и сварочные тр-ры, тр-ры для устройств автоматики, испытательные и измерительные тр-ры и т. д.] Простейший силовой тр-тор

состоит из магнитопровода (сердечника), выполненного из ферромагнитного материала, и двух обмоток, расположенных на стержнях магнитопровода. Одна из обмоток, которую называют первичной, присоединена к источ­нику переменного тока Г на напряжение U₁. К другой обмотке, называемой вторичной, подключен потребитель Zn. Первичная и вторичная обмотки тр-ра не имеют электрической связи друг с другом, и мощность из одной обмотки в другую передается электромагнитным путем. Магнитопровод, на кото­ром расположены эти обмотки, служит для усиления индуктив­ной связи между обмотками. Действие тр-ра основано на явлении электромаг­нитной индукции. При подключении первичной обмотки к источ­нику переменного тока в витках этой обмотки протекает пере­менный ток i₁, который создает в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф. Замыкаясь в магнитопроводе, этот поток сцепляется с обеими обмотками (перв. и втор.) и инду­цирует в них ЭДС: в перв. обмотке ЭДС самоиндукции е₁=-w₁(dФ/dt)во втор. обмотке ЭДС взаимоиндукции е₂=-w₂(dФ/dt) где w₁ и w₂- число витков в перв. и втор. обмотках тр-ра.При подключении нагрузки Zн к выводам втор. обмотки тр-ра под действием ЭДС е₂ в цепи этой обмотки создается ток i2, а на выводах втор. обмотки устанавлива­ется напряжение U2. В повышающих тр-рах U2>U1, а в понижающих U2<U1. Видно, что ЭДС е1 и е2, наводимые в обмот­ках тр-ра, отличаются друг от друга лишь за счет разного числа витков w1 и w2 в обмотках, поэтому, применяя обмотки с требуемым соотношением витков, можно изготовить тр-тор на любое отношение напряжений. Обмотку тр-ра, подключенную к сети с более высо­ким напряжением, называют обмоткой высшего напряжения (ВН); обмотку, присоединенную к сети меньшего напряжения, -обмоткой низшего напряжения ( НН ).Современный тр-тор состоит из различных конструк­тивных элементов: магнитопровода, обмоток, вводов, бака и др. Магнитопровод с насаженными на его стержни обмотками со­ставляет активную часть трансформатора. Остальные элементы трансформатора называют неактивными (вспомогательным.и) частями. Магнитопровод в тр-ре выполняетдве функции: во-первых, он составляет магнитную цепь, по кото­рой замыкается основной магнитный поток тр-ра, а во-вторых, он является основой для установки и крепления обмоток, отводов, переключателей. Магнитопровод имеет шихтован­ную конструкцию, т.е. он состоит из тонких стальных пластин, покрытых с двух сторон изолирующей пленкой. Силовые тр-ры выполняются с магнитопроводами трех типов: стержневого, броневого и бронестержневого. Обмотки трансформаторов средней и большой мощ­ности выполняют из обмоточных проводов круглого или прямо­угольного сечения, изолированных хлопчатобумажной пряжей или кабельной бумагой. Основой обмотки в большинстве случаев является бумажно-бакелитовый цилиндр, на котором крепятся элементы обеспечивающие об­мотке механическую и электрическую прочность.По взаимному расположению на стержне обмотки разделяют на концентрические и чередующиеся.

 

Пуск АД с кз ротором.

Пуск асинхронного двигателя сопровождается переходным процессом, обусловленным переходом ротора, и механически связанных с ним частей исполнительного механизма, из состояния покоя в состояние равномерного вра­щения, когда вращающий момент двигателя уравно­вешивается суммой противодействующих моментов, действующих на ротор двигателя.

Пусковые свойства двигателя определяются в первую очередь значением пускового тока Iп или его кратностью I_П/Iном и значением пускового мо­мента Мп или его кратностью Мп/М_НОМ. В начальный момент пуска скольжение s=l, поэтому, пренебрегая током х. х., пусковой ток мож­но определить:

Пусковой момент по

При пуске АД должны соблюдаться следующие требования.

1) АД должен развивать достаточно большой пусковой момент, достаточный для преодоления статического момента сопротивления на валу. 2) Величена пускового тока должна быть ограничена такой величиной, чтобы не происходило повреждения АД и нарушения нормального режима работы сети. Помимо пусковых значений тока и момента пусковые свойства двигателей оцениваются еще и такими показателями: продолжительность и плавность пуска, сложность пусковой опе­рации, ее экономичность (стоимость и надежность пусковой аппаратуры и потери энергии в ней).

 

Способы пуска: Пуск непосредственным включением в сеть Этот способ пуска, отличаясь простотой, имеет существенный недоста­ток: в момент подключения двигателя к сети в обмотке статора возникает большой пусковой ток, в 5—7 раз превышающий номинальный ток двигателя.

Пуск при пониженном напряжении. Пусковой ток двигателя пропорционален подведенному напря­жению уменьшение которого вызывает соответствующее уменьшение пускового тока. Существует несколько способов понижения подводимого к двигателю напряжения: 1)реакторный способ,

2)автотрансформаторный(При этом пусковой ток двигателя, измерен­ный на выходе автотрансформатора, уменьшается в к_А раз, где к_А — коэффициент трансформации автотрансформатора.),

3) пуск переключением звезда-треугольник(В момент подключения двигателя к сети переключатель ставят в положение «звезда», при котором обмотка статора оказывается соединенной в звезду. При этом фазное напряжение на статоре понижается в Ö3 раз. Во столько же раз уменьшается и ток в фазных обмотках двигателя.)

Более универсальным является способ пуска понижением подводимого к двигателю напряженияпосредством реакторов (реактивных катушек—дросселей). Порядок включения двигателя в этом случае следующий. При разомкнутом рубильнике 2 включают рубильник 1. При этом ток из сети поступает в обмотку статора через реакторы Р, на которых происходит падение напряжения jInXp (где Хр — индуктивное сопротивление реактора). В результате на об­мотку статора подается пониженное напряжение U₁’ = U_НОМ - jInXp. После разгона ротора двигателя включают рубильник 2 и подводимое к обмот­ке статора напряжение оказывается номиналь­ным. Недостаток этого способа пуска состоит в том, что уменьшение напряжения в U₁’/U_НОМраз сопровождается уменьшением пускового момента Мп в ( U₁’/U_НОМ )² раз.

 

 

Пуск АД с фазным ротором

При пуске АД должны соблюдаться следующие требования.

1) АД должен развивать достаточно большой пусковой момент, достаточный для преодоления статического момента сопротивления на валу. 2) Величена пускового тока должна быть ограничена такой величиной, чтобы не происходило повреждения АД и нарушения нормального режима работы сети. Помимо пусковых значений тока и момента пусковые свойства двигателей оцениваются еще и такими показателями: продолжительность и плавность пуска, сложность пусковой опе­рации, ее экономичность (стоимость и надежность пусковой аппаратуры и потери энергии в ней). Наличие контактных ко­лец у двигателей с фазным рото­ром позволяет подключить к об­мотке ротора пусковой реостат (ПР). При этом активное сопро­тивление цепи ротора увеличива­ется до значения R₂=r₂’+r_д’, где r_д’ — электрическое сопротивление пускового реостата, приведенное к обмотке статора. Пуск асинхронного двигателя сопровождается переходным процессом, обусловленным переходом ротора, и механически связанных с ним частей исполнительного механизма, из состояния покоя в состояние равномерного вра­щения, когда вращающий момент двигателя уравно­вешивается суммой противодействующих моментов, действующих на ротор двигателя.

Пусковые свойства двигателя определяются в первую очередь значением пускового тока Iп или его кратностью I_П/Iном и значением пускового мо­мента Мп или его кратностью Мп/М_НОМ. В начальный момент пуска скольжение s=l, поэтому, пренебрегая током х. х., пусковой ток мож­но определить:

Пусковой момент по

При выборе сопротивления пускового реостата r_д’ исходят из условий пуска двигателя: если двигатель включают при зна­чительном нагрузочном моменте на валу, сопротивление пуско­вого реостата выбирают таким, чтобы обеспечить наиболь­ший пусковой момент, если же двигатель включают при небольшом нагрузочном моменте на валу, когда пусковой момент не имеет решающего значения для пуска, оказывается целесообразным сопротивление r_д’ выбирать несколько больше значения, соответствующего наи­большему пусковому моменту. В этом случае пусковой момент оказывается несколько меньшим наи­большего значения, но зато величина пускового тока значительно уменьшается. В процессе пуска двигателя ступени ПР переклю­чают таким образом, чтобы ток ротора оставался приблизительно неизменным, а среднее значение пускового момента было близко к наибольшему. Так, в начальный момент пуска (первая ступень рео­стата) пусковой момент равен Мпмакс. По мере разгона АД его момент уменьшается по кривой 1. Как только значение момента уменьшится до значения Mпmin, рычаг реостата перево­дят на вторую ступень и сопротивление реостата уменьшается. Теперь зависимость М=f(s ) выражается кривой 2 и пусковой момент двигателя вновь достигает Мпмакс. Затем ПР переключают на третью и на четвертую ступени (кривые 3 и 4). После того как электромагнитный момент двигателя уменьшится до значе­ния, равного значению противодействующего момента на валу двигателя, частота вращения ротора достигнет установившегося значения и процесс пуска двигателя будет закончен. В течение всего процесса пуска значение пускового момента остается приблизительно постоянным, равным Мп.ср. Следует иметь в виду, что при слишком быстром переключении ступеней реостата пусковой ток может достигнуть недопустимо больших значений.

 

Устроиство, принцип действия и назначение силовых тр-ров.

Тр-ром называют статическое электро­магнитное ус-во, имеющее две (или более) индуктивно связанные обмотки и предназначенное для преобразования посредством явления электро­магнитной индукции одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока.В общем случае вторичная система переменного тока может отличаться от первичной любыми пара­метрами: значениями напряжения и тока, числом фаз, формой кривой напряжения (тока), частотой. Наибольшее применение в электротехнических установках, а также в энергетических системах передачи и распределения электроэнергии имеют силовые тр-ры, посредством которых изменяют значения переменного напряжения и тока. При этом число фаз, форма кривой напряжения (тока) и частота остаются, неизменными. В зависимости от назначения тр-ры разделяют на силовые тр-ры общего на­значения и тр-ры спец. назна­чения. Силовые тр-ры общего назначения применяются в линиях передачи и распределения электроэнергии, а также в различных электро­устройствах для получения требуемого напряжения. Тр-ры спец. назначения хар-ся разнообразием рабочих свойств и кон­структивного использования. К этим тр-­рам относятся печные и сварочные тр-ры, тр-ры для устройств автоматики, испытательные и измерительные тр-ры и т. д.] Простейший силовой тр-тор

состоит из магнитопровода (сердечника), выполненного из ферромагнитного материала, и двух обмоток, расположенных на стержнях магнитопровода. Одна из обмоток, которую называют первичной, присоединена к источ­нику переменного тока Г на напряжение U₁. К другой обмотке, называемой вторичной, подключен потребитель Zn. Первичная и вторичная обмотки тр-ра не имеют электрической связи друг с другом, и мощность из одной обмотки в другую передается электромагнитным путем. Магнитопровод, на кото­ром расположены эти обмотки, служит для усиления индуктив­ной связи между обмотками. Действие тр-ра основано на явлении электромаг­нитной индукции. При подключении первичной обмотки к источ­нику переменного тока в витках этой обмотки протекает пере­менный ток i₁, который создает в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф. Замыкаясь в магнитопроводе, этот поток сцепляется с обеими обмотками (перв. и втор.) и инду­цирует в них ЭДС: в перв. обмотке ЭДС самоиндукции е₁=-w₁(dФ/dt)во втор. обмотке ЭДС взаимоиндукции е₂=-w₂(dФ/dt) где w₁ и w₂- число витков в перв. и втор. обмотках тр-ра.При подключении нагрузки Zн к выводам втор. обмотки тр-ра под действием ЭДС е₂ в цепи этой обмотки создается ток i2, а на выводах втор. обмотки устанавлива­ется напряжение U2. В повышающих тр-рах U2>U1, а в понижающих U2<U1. Видно, что ЭДС е1 и е2, наводимые в обмот­ках тр-ра, отличаются друг от друга лишь за счет разного числа витков w1 и w2 в обмотках, поэтому, применяя обмотки с требуемым соотношением витков, можно изготовить тр-тор на любое отношение напряжений. Обмотку тр-ра, подключенную к сети с более высо­ким напряжением, называют обмоткой высшего напряжения (ВН); обмотку, присоединенную к сети меньшего напряжения, -обмоткой низшего напряжения ( НН ).Современный тр-тор состоит из различных конструк­тивных элементов: магнитопровода, обмоток, вводов, бака и др. Магнитопровод с насаженными на его стержни обмотками со­ставляет активную часть трансформатора. Остальные элементы трансформатора называют неактивными (вспомогательным.и) частями. Магнитопровод в тр-ре выполняетдве функции: во-первых, он составляет магнитную цепь, по кото­рой замыкается основной магнитный поток тр-ра, а во-вторых, он является основой для установки и крепления обмоток, отводов, переключателей. Магнитопровод имеет шихтован­ную конструкцию, т.е. он состоит из тонких стальных пластин, покрытых с двух сторон изолирующей пленкой. Силовые тр-ры выполняются с магнитопроводами трех типов: стержневого, броневого и бронестержневого. Обмотки трансформаторов средней и большой мощ­ности выполняют из обмоточных проводов круглого или прямо­угольного сечения, изолированных хлопчатобумажной пряжей или кабельной бумагой. Основой обмотки в большинстве случаев является бумажно-бакелитовый цилиндр, на котором крепятся элементы обеспечивающие об­мотке механическую и электрическую прочность.По взаимному расположению на стержне обмотки разделяют на концентрические и чередующиеся.