 |
Тема 9 Электрические машины
|
|
|
|
Трансформатор Устройство. Опыт холостого хода и короткого замыкания. Рабочий режим. Векторная диаграмма.
Трансформаторы. Назначение и область применения. Векторная диаграмма и схемы замещения трансформатора. Трехфазные трансформаторы. Группы соединений обмоток трансформаторов. Параллельная работа трансформаторов.
Однофазные и трехфазные автотрансформаторы. Измерительные трансформаторы тока и напряжения.
Виды электромагнитных устройств. Назначение магнитопровода. Свойства ферромагнитных материалов. Магнитные цепи с постоянной магнитодвижущей силой (МДС). Реальная и идеализированная магнитные цепи. Закон полного тока и его применение для анализа магнитной цепи.
Вебер-амперные характеристики. Неразветвленные и разветвленные магнитные цепи. Графоаналитические методы расчета магнитных цепей.
Магнитные цепи с переменной МДС. Реальная и идеализированная катушки с магнитопроводом. Уравнения электрического состояния, векторная диаграмма и схема замещения реальной катушки с магнитопроводом.
Электрические машины
Классификация электрических машин. Двигатели и генераторы. Обратимость электрических машин. Структура электропривода (синхронный и асинхронный электропривод).
Электрические машины постоянного тока
Устройство и принципдействия машины постоянного тока (МПТ). Электродвижущая сила и электромагнитный момент МПТ. Реакция якоря.
Генераторы с независимым возбуждением и самовозбуждением. Генераторы с последовательным, параллельным и смешанным возбуждением.
Режим двигателя. Двигатели с последовательным, параллельным и смешанным возбуждением. Регулирование скорости вращения якоря двигателя. Пуск двигателя постоянного тока. Пусковой момент на валу якоря двигателя, универсальные коллекторные машины.
|
|
|
Асинхронные и синхронные машины
Устройство трехфазной асинхронной машины. Вращающееся магнитное поле. Режимы работы трехфазной асинхронной машины. Скольжение. Электродвижущие силы, индуктируемые в обмотках статора и ротора. Токи в обмотке ротора.
Электромагнитный момент. Частота вращения ротора. Векторная диаграмма фазы асинхронного двигателя (АД). Схема замещения. Энергетический баланс АД. Вращающий момент АД. Механическая характеристика АД.
Пуск АД. Асинхронные двигатели с фазным и короткозамкнутым роторами. Рабочие характеристики АД. Способы регулирования скорости вращения ротора. Устройство трехфазных синхронных машин. Режимы работы синхронной машины.
Получение синусоидальной ЭДС в синхронном генераторе. Уравнение электрического состояния, схема замещения и упрощенная векторная диаграмма фазы синхронного генератора (СГ).
Электромагнитный момент и угловая характеристика СГ, V- образнаяхарактеристика СГ. Регулирование активной и реактивной мощности СГ. Включение СГ на параллельную работу с системойбесконечной мощности.
Уравнение электрического состояния, схема замещения и упрощенная векторная диаграмма фазы синхронного двигателя (СД).
Электромагнитный момент и угловая характеристика СД. V- образная характеристика СД. Регулирование активной и реактивной мощности СД. Пуск СД.
Основная литература: [1, 3];
Дополнительная литература: [9, 11].
Тема 10 Электропривод
Электропривод – электромеханическая система, состоящая из электродвигательного, преобразовательного, передаточного и управляющего устройств, предназначенная для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением.
Теория электропривода охватывает многие вопросы, знание которых позволяет рассчитать и выбрать элементы электропривода, а также разработать схему автоматического управления как двигателем, так и всем производственным процессом в соответствии с технологическими требованиями.
|
|
|
К этим вопросам относятся:
- механические характеристики электроприводов в двигательном и тормозном режимах;
- регулирование частоты вращения электроприводов;
- переходные процессы в электроприводах;
- расчет пусковых, тормозных и регулировочных резисторов;
- определение мощности электродвигателя и выбор его по каталогу;
- разработка схемы управления двигателем и всем производственным процессом;
- выбор электрической аппаратуры управления.
Переходным процессом называется процесс перехода электропривода от одного установившегося состояния к другому, когда одновременно изменяются скорость, момент и ток двигателя, а также скорость и моменты всех звеньев кинематической цепи, соединяющей двигатель с рабочим органом механизма.
К переходным процессам относятся пуск, торможение и реверс электропривода, переход с одной скорости на другую, а также процессы, вызванные изменениями момента на валу двигателя, изменением напряжения сети.
Потери в двигателе при пуске и торможении могут оказаться соизмеримыми с потерями в установившихся режимах. Поэтому при определении мощности двигателя необходимо учитывать потери при пуске и торможении, особенно когда число пусков и торможений в час относительно велико.
Характер и длительность переходного процесса определяются моментом двигателя, моментами сил сопротивления, массами и моментами инерции движущихся тел.
Определение мощности двигателя для производственного механизма выполняется в соответствии с нагрузкой на его валу по условиям нагрева. После того как двигатель выбран по условиям нагрева по каталогу, его проверяют по перегрузочной способности и условиям пуска. Необходимо выбрать такой двигатель по номинальной мощности, при которой он бы нагревался за время работы до температуры, не превосходящей допустимую. Превышение допустимой температуры приводит к потере изоляцией электрической и механической прочности и к выходу двигателя из строя.
Завышение мощности двигателя связано с дополнительными капитальными затратами, увеличением расхода энергии, а для асинхронных двигателей – с ухудшением коэффициента мощности.
|
|
|
Защита силовых цепей и двигателя от коротких замыканий осуществляется плавкими предохранителями, защита двигателя от перегрева, вызванного перегрузками – тепловым реле. Включение и отключение двигателя производится электромагнитным аппаратом – контактором. В некоторых случаях вместо контактора используются автоматы или бесконтактные схемы включения на тиристорах.
Основная литература: [1, 3];
Дополнительная литература: [9, 11].
Планы семинарских занятий
Не предусмотрено типовой программой.
Планы лабораторных занятий
Тема Изучение закона Ома для участка цепи
Лабораторная работа 1
Цель работы: Экспериментальное изучение закона Ома для участка электрической цепи содержащего сопротивление.
Вопросник
1. Назначение и принцип действия установки.
2. Какова физическая сущность сопротивления проводника?
3. В чем заключается физический смысл закона Ома для участка цепи?
4. Чем отличается закон Ома для участка цепи и полной цепи?
5. Как посчитать тепловую энергию, выделенную током в проводнике?
6. Почему с уменьшением приложенного напряжения уменьшается ток, протекающий через сопротивление R?
7. Почему при измененном напряжении при уменьшении сопротивления ток возрастает?
8. Как определить направление тока в цепи?
Задание:
1. В соответствии с данными, приведенными в заданиях к лабораторной работе произвести проверку закона Ома для участка цепи.
2. Сравнить полученные экспериментальные данные с теоретическими.
3. Вычислить погрешность измерения.
4. По результатам измерений построить график зависимости величины тока от напряжения.
Методические рекомендации по выполнению заданий
1.Включить тумблеры «Сеть» и «Е2».
2.Установить сопротивление R1 = 390 Ом в любое гнездо (R1 или R2).
3.Ручку потенциометра на стенде установить в максимальное положение (вправо до конца).
|
|
|
4.Включить на стенде ключ К в положение «1».
5.При помощи потенциометра, изменяя падение напряжения (по шкале 0-12 В) на измеряемом сопротивлении R1, измерить силу тока I, протекающего через сопротивление при помощи амперметра А, по шкалам 0-12В и 0-150мА.(Сделать 8-10 измерений, результаты записать в таблицу 1).
Таблица 1.
| R1= | |||||||||
| U | |||||||||
| Iэксп. | |||||||||
| Iтеор. |
6. Установить сопротивления R1 и R2 по 200 Ом (R1 = R2 = 200 Ом) параллельно, измерить ток и напряжение. Результаты измерений записать в таблицу 2.
Таблица 2.
| R1=…., R2=….. | |||||||||
| U | |||||||||
| Iэксп. | |||||||||
| Iтеор. |
7.Установить на вольтметре определенное значение напряжения (3В) и, поочередно устанавливая сопротивления R1(100 Ом, 200 Ом, 300Ом, 390 Ом,…), измерить соответствующие токи. Результаты записать в таблицу 3. Повторить измерения для других значений напряжения. Рассчитать теоретические значения токов по формуле (1) и сравнить их с экспериментальными данными.
Таблица 3.
| U,В | № | R,Ом | Iэксп.,А | Iтеор, А | U,В |
8. По результатам измерений (№ 5,6) построить графики зависимости I (теоретическое и экспериментальное) от U: 
.
9. По результатам измерений (№ 7) построить график 
.
Основная литература: [1-5]
Дополнительная литература: [1-3]
|
|
|
