Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Работа № 18: электрические машины и аппараты
Содержание работы: 1. Генератор трехфазного тока. 2. Асинхронный короткозамкнутый электродвигатель. 3. Трансформаторы однофазные и трехфазные. 4. Трансформаторные подстанции 6…10/0,38 кВ.
Генератор трехфазного тока пр е д н а з н а ч е н для преобразования первичных видов энергии в электрическую. По источнику первичной энергии различают электростанции: · тепловые (ТЭС); · гидроэлектрические (ГЭС); · атомные (АЭС). В качестве первичных двигателей используют паровые и газовые турбины; двигатели внутреннего сгорания; гидротурбины на гидроэлектростанциях. На атомных электростанциях используют ядерное топливо, которое вследствие цепной реакции ядерного распада выделяет теплоту, расходуемую на нагрев и превращение воды в пар, подаваемый к паровой турбине. В остальном, атомные электростанции подобны тепловым. У с т р о й с т в о генератора (рис. 94): его главными составляющими частями являются статор – неподвижная часть, и ротор – подвижная часть. На сердечнике статора 1 расположены три обмотки (фазы статора 2). Они сдвинуты по отношению одна к другой на 120о. Начало и концы фаз статорной обмотки выведены наружу к зажимам на корпусе машины 5. На роторе 3 располагается обмотка возбуждения 4, питаемая постоянным током от аккумуляторов или небольшого по мощности дополнительного генератора (на рис. не показаны). А, В, С – начало фаз статорной обмотки X, Y, Z – соответствующие концы фаз статорной обмотки 1 – сердечник статора; 2 – статорная обмотка; 3 – ротор; 4 – обмотка возбуждения; 5 – доска зажимов генератора
Рисунок 94 – Принципиальная схема генератора трехфазного тока
П р и н ц и п р а б о т ы: постоянный ток, обтекая катушку возбуждения при замыкании ее цепи, создает постоянное магнитное поле ротора. При вращении ротора его магнитное поле пересекает проводники обмоток статора и по закону электромагнитной индукции наводит (индуктирует) в них равные по значению и частоте ЭДС. Но эти ЭДС сдвинуты одна относительно другой на 120о (рис. 95). Рисунок 95 – Совместная диаграмма ЭДС еА, еВ, еС,, генерируемых в трех фазах обмоток генератора
Фазы статорной обмотки генератора соединяют двумя разными схемами под названием – «звезда» и «треугольник». На рис. 96 приведена схема соединения фаз генератора звездой.
UАВ, UАС, UВС – линейные напряжения UФА, UФВ, UФС – фазные напряжения
Рисунок 96 – Схема соединения обмоток генератора звездой
Напряжение между любой из фаз и нейтральным проводом (NN) называют фазным и обозначают UФ. Напряжение между двумя фазными проводами называют линейным и обозначают символом UЛ. Таким образом, в трехфазной четырехпроводной системе различают два напряжения: UФ – фазное и UЛ – линейное. Математическая связь между ними выражается формулой: UЛ = (18.1) В сельском хозяйстве получило распространение трехфазная четырехпроводная система 380/220В, то есть система с линейным напряжением UЛ = 380В и фазным UФ = 220В. Три фазы с напряжением между ними 380В используют для питания электрических двигателей и трехфазных нагревательных установок. Напряжение UФ = 220В используют для питания источников освещения и бытовых электроприборов. Соединения обмоток генератора по схеме «треугольник» применяют главным образом на передвижных электростанциях небольшой мощности с ограниченной по протяженности сетью (например, для питания электростригальных агрегатов на выгульных пастбищах).
Трехфазный асинхронный короткозамкнутый электродвигатель п р е д н а з н а ч е н для преобразования электрической энергии, получаемой из трехфазной сети, в механическую и приведения в действие рабочей машины. 1– вал ротора; 2, 4 – крышки подшипника; 3 – подшипник; 5 – корпус; 6,7,12 – обмотка, сердечник и выводы статора; 8, 13 – сердечник ротора и его обмотка; 9 – вентилятор; 10 – кожух; 11 – коробка выводов; 14 – лопатка; 15 – кольцо
Рисунок 97 – Устройство трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя
У с т р о й с т в о (рис. 97): асинхронный двигатель с о с т о и т из двух основных частей: статора (неподвижной части) и ротора (подвижной части). Статор состоит из корпуса 5, во внутреннюю полость которого запрессован сердечник с продольными пазами 7. Сердечник набран из отдельных друг от друга штампованных пластин (рис. 98, а) электротехнической стали толщиной 0,35…0,50 мм. В пазы сердечника статора уложены три совершенно одинаковые обмотки (фазы) 6, оси которых находятся в пространстве под углом 120о.
Ротор короткозамкнутого электродвигателя состоит из вала 1, наборного сердечника 8 из отдельных штампованных пластин электротехнической стали с внешними пазами (рис. 98, б) 8 и обмотки 13. Обмотка ротора состоит из алюминиевых стержней круглого или прямоугольного сечения, замкнутых по концам двумя кольцами 15 с лопатками 14. Так что внешне короткозамкнутая обмотка ротора напоминает беличье колесо. Ротор помещается внутри статора с некоторым, очень небольшим зазором (1,5…3 мм). Вал ротора вращается в подшипниках, укрепленных в боковых подшипниковых щитах 2,4. П р и н ц и п р а б о т ы: при включении обмотки статора в трехфазную сеть в нем создается вращающееся магнитное поле. Магнитные силовые линии вращающегося поля статора пересекают стержни обмотки ротора и индуктируют в них электродвижущую силу. Под действием этой наведенной ЭДС в замкнутых накоротко стержнях ротора протекают токи. Поэтому вокруг стержней обмотки ротора возникает собственное магнитное поле, которое, взаимодействуя с вращающимся магнитным полем статора, создает усилие, которое приводит ротор во вращение в том же направлении что и магнитное поле статора. Скорость вращения n магнитного поля статора зависит от частоты колебаний переменного тока f и от числа пар плюсов одной обмотки статора p: n = 60 ∙ f / p, мин -1 (18.2) где f – стандартная частота переменного тока, 50 Гц. При принятой в российских энергосистемах стандартной частоте переменного тока 50 Гц числитель выражения (18.2) всегда равен 3000 мин -1. Следовательно, скорость вращения магнитного поля статора зависит только от числа пар полюсов: n = f(p). а - внешний вид пластины сердечника статора; б - внешний вид пластины сердечника ротора
Рисунок 98 – Вид пластин сердечников электродвигателя
Ротор асинхронного электродвигателя вращается несколько медленнее магнитного поля статора, так как только в этом случае магнитные силовые линии вращающегося поля статора пересекают обмотку ротора, что в конечном итоге, приводит ротор во вращение. Величина S, характеризующая относительное отставание ротора от вращающегося магнитного поля статора, называется скольжением. Она обычно выражается в процентах и может быть определена из формулы: S = 0,01 (n - n 1 )/n, (18.3) где n – скорость вращения магнитного поля статора, мин -1; n 1 – скорость вращения ротора, мин -1. Для обычных асинхронных электродвигателей при номинальной загрузке скольжение составляет 3…8 %.
а б а – звезда; б – треугольник
Рисунок 99 – Схемы включения электродвигателя в сеть
Включение трехфазного асинхронного электродвигателя в сеть: обмотки электродвигателя соединяют по двум схемам: «звезда» и «треугольник» в зависимости от напряжения в электрической сети. Начало и конец каждой фазы обмотки статора выведены к зажимам на клеммном щитке непосредственно на корпусе двигателя и имеют обозначение: С1, С2, С3 – начало обмоток, С4, С5, С6 – концы соответствующих обмоток. Правила выбора схемы включения двигателя в сеть следующие: · если напряжение сети соответствует большему напряжению, указанному в паспорте двигателя, то обмотки следует соединять в звезду (рис. 99, а);
· если напряжение сети совпадает с меньшим напряжением, указанном в паспорте двигателя, то обмотки следует соединять по схеме треугольник (рис. 99, б); · если напряжение сети не совпадает ни с одним из паспортных напряжений двигателя, то его включить в эту сеть нельзя. Асинхронные двигатели – самые распространенные в производстве и в быту. Однако некоторые электрические двигатели промышленного исполнения нельзя использовать в сельскохозяйственном производстве, особенно в животноводстве, из-за большой влажности, перепада температур, существенных колебаний напряжений в сети, большой концентрации в воздушной среде аммиака, углекислого газа, сероводорода и ряда других причин. Поэтому в сельскохозяйственном производстве в основном используют в настоящее время асинхронные двигатели единой серии 4А специализированного и узкоспециализированного исполнения, которые отличаются буквами в конце обозначения. Например, 4А 160S2CX означает двигатель четвертой единой серии, закрытого обдуваемого исполнения с высотой оси вращения 160 мм, S – установочный размер по длине станины; 2 – число полюсов; СХ – сельскохозяйственного назначения.
Трансформаторы напряжения. Передача электроэнергии от электрической станции к потребителям на большие расстояния с целью уменьшения потерь мощности производится при высоком напряжении, которое в месте потребления понижают до напряжения токоприемников. Поэтому есть необходимость в применении специальных аппаратов, выполняющих эту задачу под названием трансформаторов. Трансформатор – это статический электромагнитный аппарат, который п р е д н а з н а ч е н для преобразования (повышения или понижения) напряжения в сетях переменного тока. По числу фаз переменного тока трансформаторы бывают однофазные и трехфазные. У с т о й с т в о (рис. 100, а): в простейшем виде олнофазный трансформатор представляет собой устройство, в котором на сердечнике 2, собранном из пластин электротехнической стали, намотаны две обмотки. Одна из них – первичная обмотка 1 подключена к источнику однофазного переменного тока, к другой – вторичной 3 – присоединен потребитель-нагрузка 4. П р и н ц и п д е й с т в и я: ток, протекающий в первичной обмотке, создает в сердечнике переменный магнитный поток Ф, индуктирующий во вторичной обмотке электродвижущую силу Е2 (U2). Для любого трансформатора отношения напряжений первичной U1 и вторичной U2 обмоток при холостом ходе приблизительно равно отношению чисел их витков:
, (18.4) где К – коэффициент трансформации; w1 и w2 – соответственно число витков первичной и вторичной обмоток Трансформатор, у которого К > 1, называется понижающим, при К < 1 – повышающим. Один и тот же трансформатор можно использовать в качестве понижающего и повышающего. Значение коэффициента трансформации, указанного в паспорте трансформатора, определено как отношение высшего напряжения к низшему.
а б а – однофазный трансформатор: 1 – первичная обмотка; 2 – сердечник; 3 – вторичная обмотка; 4 – нагрузка б – трехфазный силовой трансформатор: 1 – сердечник; 2 – первичная обмотка; 3 – вторичная обмотка; 4 – пробка для спуска масла; 5 – бак; 6 – переключатель напряжения; 7 – вывод переключателя; 8 – термометр; 9 – выводы высшего напряжения; 10 – вводы низшего напряжения; 11 – пробка для заливки масла; 12 – маслоуказатель; 13 – расширитель; 14 – радиатор Рисунок 100 – Трансформаторы напряжения
Мощности в первичной и вторичной обмотках прмерно равны между собой и тогда для однофазного трансформатора выполняется следующее равентсво: Р = U1 ∙ I1 ≈ U2 ∙ I2. (18.5) Таким образом, коэффициент трансформации из формул 18.4 и 18.5 будет равен: . (18.6) Следовательно, токи в обмотках трансформатора обратно пропорциональны напряжениям, и значит, числам витков. С учетом этой инфомации обмотку высшего напряжения всегда делают из большего числа витков провода с меньшей площадью сечения. Тогда как обмотку низшего напряжения выполняют из провода большей площадью сечения, но меньшим числом витков. Для трансформирования трехфазного тока используют трехфазный трансформатор. У с т р о й ст в о (рис. 100, б): сердечник трехфазного трансформатора 1 с о с т о и т из трех стержней, которые по концам замкнуты стальными ярмами (на рис. показаны, но не обозначены). На каждом стержне находится по две обмотки одной из трех фаз – первичная и вторичная. Такие трансформаторы называют двухобмоточными. Сердечник и ярма набирают также из отдельных листов специальной электротехнической стали, хорошо проводящей магнитные потоки. Листы стали изолируют друг от друга. Это уменьшает вихревые токи в сердечнике, снижает тепловые потери в нем, вследствие чего увеличивается коэффициент полезного действия трансформатора. Магнитопроводную систему с обмотками двухобмоточного трансформатора помещают в бак 5, заполненный трансформаторным маслом, с целью улучшения охлаждения обмоток. Для этой же цели предусмотрен радиатор 14. Для контроля температуры масла служит термометр 8. Уровень резервного масла в расширительном бачке 13 контролируют с помощью маслоуказателя 12. П р и н ц и п ы д е й с т в и я трехфазного и однофазного трансформаторов анологичны друг другу. Трансформаторные подстанции 6…10/0,38 кВ, которые часто называют потребительскими, п р е д н а з н а ч е н ы для питания трехфазных четырехпроводных с заземленной нейтралью распределительных линий напряжением 0,38 кВ. Наибольшее распространение для сельскохозяйственных потребителей получили комплектные трансформаторные подстанции (КТП) тупикового типа.
а б а – электрическая схема соединения распределительного устройства; б – общий вид КТП 1 – разрядник; 2 – предохранитель; 3 – трансформатор; 4 – площадка для обслуживания; 5 – шкаф РУ напряжением 0,38 кВ; 6 – выводы линии напряжением 0,38 кВ; 7 – лестница Рисунок 101 – Мачтовая трансформаторная подстанция напряжением 6…10 / 0,38 кВ
На рис. 101 представлены: · электрическая схема соединения распределительного устройства (РУ) напряжением 10/0,38кВ (рис. 101, а); · схема устройства КТП (рис. 101, б). У с т р о й с т в о (рис. 101, б): все оборудование КТП размещено на П-образной опоре. Трансформатор 3 установлен на огражденной площадке 4 на высоте 3…3.5 м. Напряжение трансформатору подается через линейный распределительный пункт и предохранители 2. РУ напряжением 0,38 кВ представляет собой металлический шкаф 5 брызгозащищенного исполнения с установленной внутри аппаратурой. Ввод в шкаф трансформатора и выводы 6 к линиям напряжением 380/220 В выполнены в трубах. Для подъема на площадку служит складная металлическая лестница 7, которую так же, как дверцы шкафа и привод разъединителя, запирают на замок. Для защиты ТП от перенапряжения установлены вентильные разрядники 1. Контрольные вопросы 1. Назначение и устройство трехфазного генератора. 2. Объяснить принцип работы трехфазного генератора. 3. Назовите схемы соединения статорных обмоток генератора. 4. Назвать виды напряжений в трехфазной четырехпроводной системе. Какая между ними зависимость? 5. Как устроен трехфазный асинхронный короткозамкнутый электродвигатель? 6. Объяснить принцип действия трехфазного короткозамкнутого электродвигателя. 7. Что такое скольжение и как его определяют? 8. Назвать схемы включения асинхронного короткозамкнутого электродвигателя в сеть. 9. Назвать правила выбора схемы включения асинхронного короткозамкнутого электродвигателя в сеть. 10. Назначение и устройство однофазного трансформатора. 11. Что такое коэффициент трансформации? С помощью каких формул находят его величину? 12. Назначение и устройство трехфазного трансформатора. 13. Назначение и устройство комплектной трансформаторной подстанции КТП 6…10/0,38 кВ.
|
|||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-01-24; просмотров: 129; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 52.14.150.55 (0.045 с.) |