Контрольная работа Электрические машины

Методика решения задач контрольной работы
Техническая механика
Кинематика
Основное уравнение динамики
Динамика вращательного движения
Определить положение центра тяжести сечения

Построить эпюру из изгибающих моментов

Физика примеры решения задач
Механические колебания
Математический маятник
Механическое движение и его относительность
Молекулярная физика и термодинамика
Диэлектрики в электрическом поле
Магнитное взаимодействие проводников с током
Найти индуктивность получившегося соленоида
Интерференция света и способы ее наблюдения
Определить кинетическую энергию
Электротехника
Общие указания к выполнению контрольной работы
Генератор постоянного тока
Первичной обмоткой трансформатора
Расчет параметров асинхронного двигателя
Электрические машины постоянного тока
Трансформаторы
Асинхронные электрические машины

Синхронные электрические машины

Задача 2. Трансформаторы

 Технические данные трансформатора:

  номинальная мощность S2ном = 600 ВА;

 частота f1 = 400 Гц;

 число фаз m = 3;

 группа соединений -12;

 номинальное высшее напряжение U1ном = 200 В;

 номинальное низшее напряжение U2ном = 36 В;

 номинальное напряжение короткого замыкания Uкн% = 6,2%;

 ток холостого хода I0% = 8%;

  потери холостого хода Р0 = 30 Вт;

 номинальные потери короткого замыкания Ркн = 36 Вт.

2.1). Для трехфазного трансформатора линейные напряжения

  U1л = U1ном = 200 В; U2л = U2ном = 36 В.

 Тогда фазные напряжения будут равны

  В;  В.

2.2). Коэффициент трансформации К = U1л / U2л = 200 / 36 = 5,55.

2.3). Рассчитаем номинальные активные и реактивные первичные и вторичные мощности и полную мощность первичной обмотки:

 P2ном = S2ном×cosj2 = 600 × 0,8 = 480 Вт;

 вар;

 P1ном = P2ном + Pо + Pкн = 480 + 30 + 36 = 546 Вт;

 Q1ном = Q2ном = 360 вар;

  ВА

Фазные первичный и вторичный токи:

А;

А;

Ток холостого хода I0 = 0,08×I1 = 0,08×1,9 = 0,15 А

Напряжение короткого замыкания Uкн = 0,062×U1 = 0,062×115,5 = 7,15 В

2.4). По данным опыта холостого хода рассчитаем сопротивления:

 z10 = U1 / I0 = 1155, / 0,15 = 770 Ом;

 r10 = r1 + rm = Р0 / 3×I02 = 30 / 3×0,152 = 444 Ом;

  Ом;

Коэффициент мощности cosj0 = Р0 / 3×I0××U1= 30 / 3×0,15×115,5 = 0,577

Активная и реактивная составляющие тока холостого хода Iо:

Iоа = I0×cosj0 = 0,15×0,577 = 0,087 А;

Iор = I0×sinj0 = 0,15×0,817 = 0,123 А

2.5). По данным опыта короткого замыкания рассчитаем сопротивления:

 zк= Uкн / I1 = 7,15 / 1,9 = 3,77 Ом;

 rк = r1 + r/2= Ркн / 3×I12 = 36 / 3×1,92 = 3,24 Ом;

  Ом;

r1 = r/2 = rк / 2 = 3,24 / 2 = 1,62 Ом;

x1 = x/2 = xк / 2 = 1,92 / 2 = 0,96 Ом;

rm =r10 - r1 = 444 – 1,62 = 442,4 Ом;

xm =x10 - x1 = 629 – 0,96 = 628 Ом

2.6). Рассчитанные сопротивления являются параметрами схем замещения трансформатора, приведенных на рис. 4.5, 4.7, 4.9.

В режиме холостого хода работа трансформатора описывается системой уравнений в комплексной форме, которой соответствует схема замещения (рис. 4.5)

 

Рис.4.5. Схема замещения трансформатора в режиме холостого хода

2.7). Для построения векторной диаграммы, представляющей собой изображение в виде векторов уравнений приведенной выше системы, необходимо рассчитать модули (длины) этих векторов:

,

   В,  В.

 Перед построением векторной диаграммы необходимо выбрать масштабы для напряжений (mU, В/мм) и токов (mI, А/мм).

Рис 4.6. Векторная диаграмма трансформатора в режиме холостого хода

 Однако из-за того, что падения напряжения на активном сопротивлении I0×r1 и индуктивном сопротивлении рассеяния I0×х1 первичной обмотки значительно меньше, чем ЭДС и напряжение Е1 и U1, не представляется возможным построить соответствующие векторы в одном масштабе.

 Из векторной диаграммы на рис. 4.6 видно, что U1 » Е1, а для построения векторов  и  необходимо сделать выноску и изобразить их в увеличенном масштабе.

Порядок построения векторной диаграммы подробно описан в рекомендованной литературе.

Примечание 4.2. Для трехфазного трансформатора схемы замещения и векторные

диаграммы строятся для одной фазы.

 Опыт короткого замыкания трансформатора проводится при пониженном напряжении, при котором по обмоткам трансформатора протекают токи, не превышающие номинальные. Током намагничивающего контура I0 при этом можно пренебречь. Работа трансформатора в режиме короткого замыкания описывается уравнением:

   .

Так как , то

.

Если опыт короткого замыкания проводится при напряжении U1K = Uкн, тогда

,

где Uка = Iк×rк =Uкн×cosj к = 1,9×3,24 = 7,16×0,88 = 6,32 В,

 Uкр = Iк×xк =Uкн×sinj к = 1,9×1,92 = 7,16×0,47 = 3,37 В.

Ниже приведены схема замещения и векторная диаграмма трансформатора в режиме короткого замыкания.

Рис. 4.7. Схема замещения трансформатора в режиме короткого замыкания

 

Рис. 4.8. Векторная диаграмма для режима короткого замыкания

 Примечание 4.3. Векторные диаграммы для режимов холостого хода и короткого замыкания построены в разных масштабах, так как Uкн << U1ном.

 Система уравнений приве-денного трансформатора в режиме нагрузки имеет вид:

 

 Этой системе уравнений соответствует

 Т-образная схема замещения

Рис.4.9. Схема замещения приведенного трансформатора для режима нагрузки

 Перед построением векторной диаграммы в режиме номинальной активно индуктивной нагрузки при cosj2 = 0,8 (j2 = 37°) произведем расчеты необходимых величин:

  U2/ = K × U2 = 5,55×21 = 115,3 B,

I2/ = I2 / K = 9,62/5,55 = 1,73 A,

I2/ × r2/ = 1,73×1,62 = 2,8 B, I1× r1 = 1,9×1,62 = 3,1 B,

I2/ × x2/ = 1,73×0,96 = 1,6 B, I1× x1 = 1,9×0,96 = 1,8 B

Построение векторной диаграммы (рис. 4.10) начинаем с изображения в выбранных масштабах векторов  и  с углом между ними j2. Далее в соответствии с приведенными выше уравнениями строим векторы .

Примечание 4.4. Масштаб напряжения принят такой же, как и при построении векторной диаграммы для режима холостого хода, масштаб тока – больше.

 

Рис. 4.10. Векторная диаграмма трансформатора

при номинальной нагрузке

2.8). Значения КПД трансформатора, рассчитанные по формуле

 h = 1 - (Р0 + Ркн∙β 2 ) / (P2ном∙β + Р0 + Ркн∙β 2),

занесены в табл. 4.2, характеристика h = f (β ) при cosj2 = 0,8 представлена на рис. 4.11.

 Величина коэффициента нагрузки, при котором КПД достигает максимума

  

при этом h мах = 0,88.

 Таблица 4.2

β

h

 0

0

0,05

0,444

0,1

0,613

0,2

0,753

0,3

0,812

0,4

0,843

0,5

0,860

0,6

0,870

0,7

0,876

0,8

0,879

0,9

0,880

1,0

0,879

 

 

Рис. 4.11. Зависимость h = f (β ) при cosj2 = 0,8

купить Meizu M6 Note