Соединения обмоток трехфазного генератора и фаз нагрузки в звезду и треугольник.

Соединения обмоток трехфазного генератора и фаз нагрузки в звезду и треугольник.

При соединении фаз источника в треугольник нагрузку подключают к его вершинам. При этом линейные и фазные ЭДС оказываются равными: Е_Ф = Е_Л; U_Ф = U_Л.

Е_Л = √3 Е_Ф

Такое соединение возможно лишь при симметричном источнике. Приемники электрической энергии могут быть соединены в треугольник и звезду.

Нагрузка в трехфазной электрической цепи может быть:

1. Неоднородной и неравномерной, если сопротивление фаз нагрузки различны по характеру и значению.

Z_a≠ Z_b≠ Z_c j_a≠ j_b≠ j_c

2. Равномерной, если равны по значению, но противоположны по характеру.

Z_a=Z_b= Z_c j_a≠ j_b≠ j_c

 

3. Однородной, если сопротивления равны по характеру, но отличаются по значению.

Z_a≠ Z_b≠ Z_c j_a=j_b=j_c

 

4. Симметричной, если сопротивление фаз одинаковы по значению и по характеру.

Z_a = Z_b= Z_c j_a= j_b= j_c

 

Мгновенное значение полной мощности в трехфазной системе равно сумме мощностей фаз:

Уравновешенной называют такую систему, мощность которой постоянна и не зависит от времени.

Мощность можно выразить через линейные значения тока и напряжения:

 

реактивная мощность:

полная мощность:

Применение

· Электропривод тепловозов, электровозов, теплоходов, карьерных самосвалов

· Стартёры автомобилей, тракторов и др. Для уменьшения номинального напряжения питания, в автомобильных стартёрах применяют двигатель постоянного тока с четырьмя щётками. Благодаря этому, эквивалентное комплексное сопротивление ротора уменьшается почти в четыре раза. Статор, такого двигателя, имеет четыре полюса (две пары полюсов). Пусковой ток, в автомобильных стартёрах, около 200 ампер. Режим работы — кратковременный.

Достоинства:

· простота устройства и управления;

· практически линейные механическая и регулировочная характеристики двигателя;

· легко регулировать частоту вращения;

· хорошие пусковые свойства (большой пусковой момент);

· так как ДПТ являются обратимыми машинами,появляется возможность использования их как в двигательном, так и в генераторном режимах.

Недостатки:

· дороговизна изготовления;

· необходимость профилактического обслуживания коллекторно-щёточных узлов;

· ограниченный срок службы из-за износа коллектора.

8. Назначение, классификация, устройство, принцип действия и область применения воздушных автоматических выключателей (автоматов).

Автоматический выключатель, «автомат» — это механический коммутационный аппарат, способный включать, проводить и отключать токи при нормальном состоянии цепи, а также включать, проводить в течение заданного времени и автоматически отключать токи в указанном аномальном состоянии цепи, таких, как токи короткого замыкания.

Автоматические воздушные выключатели (автоматы) предназначены для автоматического размыкания цепей постоянного и переменного тока при нарушении нормального режима их работы (перегрузки, короткие замыкания, снижение или исчезновение напряжения и т. п.). По сравнению с предохранителями автоматы обеспечивают более высокую точность установки на определенный ток отключения и многократность действия.

Автоматические выключатели классифицируются по выполняемым функциям защиты на автоматы максимального и минимального тока и автоматы минимального. Напряжения и обратной мощности.

Принцип действия автомата рассмотрим на примере автоматического выключателя максимального тока (рис.). При повышении допустимого значения тока включенный последовательно в цепь электромагнит 1, преодолевая усилие пружины З, притягивает якорь 2, при этом защелка 5, поворачиваясь относительно якоря по оси 4, освобождает рычаг 6 и под действием отключающей пружины 7 контакты автомата 8 размыкаются. Автомат включается вручную.

В настоящее время созданы автоматы, имеющие время отключения 0,02—0,007с на токи короткого замыкания 3000—5000 А.

Существуют разнообразные конструкции автоматических воздушных выключателей на различные номинальные токи для работы на переменном и постоянном токе. Широкое распространение получили малогабаритные автоматы, предназначенные в основном для защиты от коротких замыканий и перегрузок приемников электроэнергии и проводов в

производственных и бытовых установках на токи до 50А и напряжение до 380 В.

Средством защиты в этих автоматах является электромагнитный или биметаллический элемент, срабатывающий при нагревании с некоторой выдёржкой времени. Автоматы с электромагнитом обладают быстродействием, что очень важно при коротких замыканиях.

 

Применение металлов

· Конструкционные материалы

Металлы и их сплавы — одни из главных конструкционных материалов современной цивилизации. Это определяется прежде всего их высокой прочностью, однородностью и непроницаемостью для жидкостей и газов. Кроме того, меняя рецептуру сплавов, можно менять их свойства в очень широких пределах.

· Электротехнические материалы

Металлы используются как в качестве хороших проводников электричества (медь, алюминий), так и в качестве материалов с повышенным сопротивлением для резисторов и электронагревательных элементов (нихром и т. п.).

· Инструментальные материалы

Металлы и их сплавы широко применяются для изготовления инструментов (их рабочей части). В основном это инструментальные стали и твёрдые сплавы. В качестве инструментальных материалов применяются также алмаз, нитрид бора, керамика.

Полный и неполный отжиг

· Полный отжиг заключается в нагреве стали на 30—50 °C выше верхней критической точки для полного превращения структуры стали в аустенит и последующем медленном охлаждении до 500—600 °C для образования феррита и перлита. Скорость охлаждения для углеродистых сталей около 50—100 °C/ч. Если охлаждение ведётся на воздухе, происходит нормализация.

· Неполный отжиг заключается в нагреве до температур между нижней и верхней критическими точками и последующем медленном охлаждении.

Изотермический отжиг

Для легированных сталей применяют изотермический отжиг, состоящий в нагреве выше верхней критической точки А3 область избыточного аустенита, выдержке, охлаждении до температуры ниже нижней критической точки А1, выдержке, достаточной для полного превращения аустенита в перлит, и охлаждении до комнатной температуры.

 

Диффузионный отжиг используют для устранения химической неоднородности, возникающей при кристаллизации сплава. Рекристаллизационный отжиг применяют после холодной пластической деформации (холодной обработке давлением) для снятия наклепа и получения равновесного состояния сплава. При этом восстанавливается пластичность металла. При нагреве и охлаждении получают отжиг 2 рода – перекристаллизация сплава для улучшения его состояния.

Закалка – вид ТО, которой подвергаются только металлы и сплавы, имеющие фазовые превращения в твердом состоянии при наибольшей скорости охлаждения.

Отпуск – вид ТО, заключающийся в нагревании закаленной стали до температуры ниже критической, выдержке при этой температуры с последующим охлаждением. В результате отпуска нормализуется напряжение, сплавы переходят в более равновесное состояние. Отпуск бывает низкий, средний и высокий.

Дефекты: коробление, закалочные трещины, изменение формы детали, окисление и обезуглероживание поверхности изделия.

Устранение: точное соблюдение температурного режима закалки. Своевременное выполнение отпуска …

Неорганическое стекло

Неорганическое стекло следует рассматривать как особого вида затвердевший раствор сложной расплав высокой вязкости кислотных и основных оксидов.

Механические свойства стекла характеризуются высоким сопротивлением сжатию, низким пределом прочности при растяжении и изгибе. Более высокие механические характеристики имеют стекла бесщелочного состава и кварцевые.

 

Литейные

Литейный чугун (ГОСТ 4832—80), предназначенный для производства чугунных отливок различного назначения, имеет следующий химический состав (%): углерод 3,5...4,5; кремний 1...3,6; марганец 0,5...1,5; фосфор 0,08...1,2; сера 0,02...0,06. Все литейные чугуны содержат большее количество кремния, чем белые, и не содержат структурно свободного цементита, поэтому они относятся к серым чугунам.

Предельные

Предельный чугун (ГОСТ 805—80), используемый преимущественно для выплавки стали, имеет следующий химический состав (%): углерод 4...4,5; кремний не более 1,2; марганец не более 1,5; фосфор не более 0,3; сера не более 0,5. Все предельные чугуны, как правило, белые.

2. по структуре:

1) Белый (Фетисов стр. 91)

Такой чугун имеет матово – белый цвет, как у стали. Весь углерод находится в связанном состоянии с цементитом. Чугун обладает высокой хрупкостью, плохо обрабатывается резанием и имеет ограниченное применение, его в основном перерабатывают в сталь в качестве литейного материала.

2) Серый( Фетисов стр.91)

Данный чугун имеет на изломе серый цвет. В структуре данного чугуна имеется графит. Он обладает хорошими литейными свойствами, низкой температурой плавления, способность поглощать вибрации, имеют малую чувствительность к напряжениям. Применяют для художественного литья и изготовления станин станков.

3) Половинчатый Данный чугун включает в себя Fe₃C и графит. И обладает свойствами как для серого так и для белого чугуна.

 

4) Высокопрочный – чугун, в котором графит имеет шаровидную форму. Данный чугун получают с помощью добавления при выплавке небольшого количества магния. При этом чугун приобретает высокие механические свойства, способность гасить вибрации, хорошо обрабатывается резанием, износостойкость. Из него изготавливают оборудование прокатных станков, кузнечно – прессовое оборудование, корпуса турбин.

(Фетисов стр. 94)

 

5) Ковкий чугун – это условное название мягкого и вязкого чугуна, получаемого из белого чугуна термообработкой. Такой чугун обладает высокой прочностью.

Из него изготавливают ступицы, скобы, тормозные колодки.

(Фетисов стр. 94- 95)

 

Классификация

По химическому составу нержавеющие стали делятся на:

· Хромистые, которые, в свою очередь, по структуре делятся на;

o Мартенситные;

o Полуферритные (мартенисто-ферритные);

o Ферритные;

· Хромоникелевые;

o Аустенитные

o Аустенитно-ферритные

o Аустенитно-мартенситные

o Аустенитно-карбидные

· Хромомарганцевоникелевые (классификация совпадает с хромоникелевыми нержавеющими сталями).

Ферритные стали

Эти стали применяют для изготовления изделий, работающих в окислительных средах (например, в растворах азотной кислоты), для бытовых приборов, в пищевой, легкой промышленности и для теплообменного оборудования в энергомашиностроениии. Ферритные хромистые стали имеют высокую коррозионную стойкость в азотной кислоте, водных растворах аммиака, в аммиачной селитре, смеси азотной, фосфорной и фтористоводородной кислот, а также в других агрессивных средах. К этому виду относятся, стали 400 серии.

Аустенитные стали

Основным преимуществом сталей аустенитного класса являются их высокие служебные характеристики (прочность, пластичность, коррозионная стойкость в большинстве рабочих сред) и хорошая технологичность. Поэтому аустенитные коррозионностойкие стали нашли широкое применение в качестве конструкционного материала в различных отраслях машиностроения. К данному классу относятся стали 300 серии.

Основные понятия сопротивления материалов. Деформации упругие и пластические. Внутренние силовые факторы и их определение методом сечений. Нормальное и касательное напряжение в поперечных сечениях балок.

Все элементы сооружений или машин должны работать без угрозы поломки или опасного изменения сечений и формы под действием Внешних сил. Размеры этих элементов в большинстве случаев определяет расчет на прочность. Все реальные элементы конструкций и машин под действием на них внешних сил изменяют форму и размеры — деформируются. Способность деформироваться — одно из основных свойств всех твердых тел. Приложение внешних сил изменяет расстояние между молекулами, и тело деформируется. При этом изменяется межмолекулярное взаимодействие и внутри тела возникают силы, которые противодействуют деформации и стремятся вернуть частицы тела в прежнее положение. Эти внутренние силы называют силами упругости.

При малых значениях внешних сил твердое тело после разгрузки обычно восстанавливает свои первоначальные размеры. Такое свойство твердых тел называется упругостью. Если тело после снятия нагрузки полностью восстанавливает свою первоначальную форму и размеры, его называют абсолютно упругим, а исчезающие после снятия нагрузки деформации — упругими деформациями.

Основные допущения и гипотезы

1. Перемещения, возникающие в упругих телах под действием внешних сил, очень малы по сравнению с размерами рассматриваемых элементов. Это допущение позволяет во многих случаях не учитывать изменения размеров тел при деформации и связанного с этим изменения в расположении сил.

2. Перемещения точек упругого тела прямо пропорциональны действующим нагрузкам. Это справедливо в известных пределах нагружения. Элементы и конструкции, подчиняющиеся этому допущению, называют линейно деформируемыми.

3. Вследствие малости перемещений, возникающих при расчете деталей машин и конструкций, и прямо пропорциональной зависимости перемещений от нагрузок можно полагать, что внешние силы действуют независимо друг от друга. Это положение известно под названием принципа независимости действия сил (или принципа суперпозиции).

Метод сечений. Виды деформации

Стержнями (брусьями), называются такие элементы конструкций, длина которых значительно превышает их поперечные размеры. Кроме стержней (брусьев) могут встречаться пластины или оболочки, у которых только один, размер (толщина) мал по сравнению с двумя другими, и массивные тела, у которых все три размера примерно одинаковы. Расчеты на прочность пластин, оболочек и массивных тел значительно сложнее, чем расчеты стержней, и рассматриваются в специальных курсах.

Как отмечалось, внешние силы, действующие на тело, вызывают в нем дополнительные внутренние силы, стремящиеся противодействовать деформации. Обнаружить возникающие в нагруженном теле внутренние силы можно, применив метод сечений. Суть этого метода заключается в том, что внешние силы, приложенные к отсеченной части тела, уравновешиваются внутренними силами, возникающими в плоскости сечения и заменяющими действие отброшенной части тела на остальную. Для определения внутренних силовых факторов необходимо руководствоваться следующей последовательностью действий:

1. Мысленно провести сечение в интересующей нас точке конструкции или стержня.

2. Отбросить одну из отсеченных частей и рассмотреть равновесие оставленной части.

3. Составить уравнения равновесия для оставленной части и определить из них значения и направления внутренних силовых факторов.

Внутренние силовые факторы, возникающие в поперечном сечении стержня, определяют деформированное состояние.

Стандартизацией называется установление обязательных норм, которым должны соответствовать типы, сорта (марки), параметры (в частности, размеры), качественные характеристики, методы испытаний, правила маркировки, упаковки, хранения продукции (сырья, полуфабрикатов, изделии).

Для обеспечения единых норм и технических требований к продукции, обязательных для всех отраслей народного хозяйства СССР, установлены Государственные общесоюзные стандарты — ГОСТы.

В машиностроении, например, стандартизованы:
- обозначения общетехнических величин, правила оформления чертежей: ряды чисел, распространяемые на линейные размеры;
- точность и качество поверхностей деталей;
- материалы, их химический состав, основные механические свойства и термообработка;
- форма и размеры деталей и узлов наиболее массового применения: болтов, винтов, шпилек, гаек, шайб, шплинтов, заклепок, штифтов, шпонок, ремней, цепей, муфт, подшипников качения;
- конструктивные элементы большинства деталей машин: модули зубчатых и червячных колес, диаметры и ширина шкивов, конструктивные формы и размеры шлицевых соединений и т. п.

Кроме общесоюзной существует также ведомственная стандартизация, которую принято называть нормализацией. Нормализация проводится в пределах какой-либо одной отрасли производства или даже одного завода. Со стандартизацией тесно связана унификация деталей и узлов машин.

Унификацией называется устранение излишнего многообразия изготовляемых изделий, сортамента материалов и т. п. путем сокращения их номенклатуры, а также использования в ранных (по размерам и назначению) машинах общих узлов и деталей.

Таким образом, узлы и детали, спроектированные однажды для какой-либо машины, без изменений используются в других машинах.

Широкое внедрение стандартизации обеспечивает возможность массового производства деталей на специализированных заводах, приводит к уменьшению трудоемкости и стоимости их изготовления.

Важнейшей чертой современного машиностроения является взаимозаменяемость, без которой невозможно было бы серийное и массовое производство машин.

Взаимозаменяемостью называется свойство деталей или узлов машин, обеспечивающее возможность их использования при сборке без дополнительной обработки (пригонки) при соблюдении технических требований, предъявляемых к работе данного узла, механизма, машины.

Для стран — членов Социалистического Экономического Содружества предусмотрена комплексная программа по стандартизации. Разработана единая для этих стран система допусков и посадок (ЕСДП СЭВ) и установлен ряд стандартов, соблюдение которых обязательно.

Реализация Комплексной программы СЭВ по стандартизации повышает эффективность экономического и научно-технического сотрудничества стран — членов СЭВ (взаимозаменяемость, единство технической документации) для успешного сотрудничества стран — членов СЭВ в области машиностроения и приборостроения.

Соединения обмоток трехфазного генератора и фаз нагрузки в звезду и треугольник.

При соединении фаз источника в треугольник нагрузку подключают к его вершинам. При этом линейные и фазные ЭДС оказываются равными: Е_Ф = Е_Л; U_Ф = U_Л.

Е_Л = √3 Е_Ф

Такое соединение возможно лишь при симметричном источнике. Приемники электрической энергии могут быть соединены в треугольник и звезду.

Нагрузка в трехфазной электрической цепи может быть:

1. Неоднородной и неравномерной, если сопротивление фаз нагрузки различны по характеру и значению.

Z_a≠ Z_b≠ Z_c j_a≠ j_b≠ j_c

2. Равномерной, если равны по значению, но противоположны по характеру.

Z_a=Z_b= Z_c j_a≠ j_b≠ j_c

 

3. Однородной, если сопротивления равны по характеру, но отличаются по значению.

Z_a≠ Z_b≠ Z_c j_a=j_b=j_c

 

4. Симметричной, если сопротивление фаз одинаковы по значению и по характеру.

Z_a = Z_b= Z_c j_a= j_b= j_c

 

Мгновенное значение полной мощности в трехфазной системе равно сумме мощностей фаз:

Уравновешенной называют такую систему, мощность которой постоянна и не зависит от времени.

Мощность можно выразить через линейные значения тока и напряжения:

 

реактивная мощность:

полная мощность: