- •Часть 1
- •Предисловие
- •Введение
- •Основные физические законы функционирования электрических машин
- •Общие вопросы машин постоянного тока
- •2.1. Принцип действия машин постоянного тока
- •2.2. Конструкция машин постоянного тока
- •2.3. Обмотки якоря машин постоянного тока
- •2.3.1. Принципы реализации обмотки якоря и основные понятия
- •2.3.2. Простая петлевая обмотка
- •2.3.3. Простая волновая обмотка
- •2.3.4. Сложная волновая обмотка
- •2.3.5. Сложноволновая обмотка
- •2.4. Эквипотенциальные соединения обмоток якоря
- •2.5. Способы создания магнитного поля или способы возбуждения машин постоянного тока
- •2.6. Эдс якорной обмотки машин постоянного тока
- •2.7. Механический момент на валу машины постоянного тока
- •2.8. Магнитное поле машины постоянного тока, работающей в режиме холостого хода
- •2.9. Магнитное поле нагруженной машины постоянного тока. Реакция якоря
- •2.10. Коммутация обмотки якоря машин постоянного тока
- •Двигатели постоянного тока
- •3.1. Принцип действия двигателей постоянного тока
- •3.2. Основные уравнения двигателя постоянного тока
- •3.3. Потери и коэффициент полезного действия двигателей постоянного тока
- •3.4. Характеристики двигателей постоянного тока
- •3.4.1. Характеристики двигателей с независимым и параллельным возбуждением
- •3.4.2. Характеристики двигателей с последовательным возбуждением
- •3.4.3. Характеристики двигателей постоянного тока смешанного возбуждения
- •3.5. Пуск двигателей постоянного тока
- •3.6. Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока
- •3.6.1. Регулирование частоты вращения двигателей с параллельным, независимым и смешанным возбуждением
- •3.6.2. Регулирование частоты вращения двигателя с последовательным возбуждением
- •Генераторы постоянного тока
- •4.1. Классификация генераторов постоянного тока по способу возбуждения
- •4.2. Энергетическая диаграмма генераторов постоянного тока
- •4.3. Основные характеристики генераторов постоянного тока
- •4.4. Характеристики генератора с независимым возбуждением
- •4.4.1. Характеристика холостого хода
- •4.4.2. Нагрузочная характеристика генератора
- •4.4.3. Внешняя характеристика
- •4.4.4. Регулировочная характеристика
- •4.4.5. Характеристика полного падения напряжения
- •4.5. Рабочая точка нагруженного генератора
- •4.6. Характеристики генератора с параллельным возбуждением
- •4.6.1. Условия самовозбуждения генераторов
- •4.6.2. Характеристика холостого хода
- •4.6.3. Нагрузочная характеристика
- •4.6.4. Внешняя и регулировочная характеристика генератора с параллельным возбуждением
- •4.7. Генераторы с последовательным возбуждением
- •4.8. Генераторы постоянного тока со смешанным возбуждением
- •4.9. Использование генераторов постоянного тока
- •4.10. Параллельная работа генераторов
- •Трансформаторы
- •5.1. Принцип действия трансформаторов
- •5.2. Конструкция однофазных трансформаторов
- •5.3. Потери электрической энергии в трансформаторе и коэффициент полезного действия трансформатора
- •5.4. Режим холостого хода трансформатора
- •5.5. Работа трансформатора в режиме нагрузки
- •5.6. Приведенный трансформатор и его схема замещения
- •5.7. Экспериментальное определение параметров трансформатора
- •5.8. Изменение выходного напряжения трансформатора при изменении тока нагрузки. Внешняя характеристика трансформатора
- •5.9. Внешняя характеристика трансформаторов
- •5.10. Трехфазные трансформаторы. Принцип действия трехфазных трансформаторов
- •5.11. Схемы и группы соединения обмоток трехфазных трансформаторов
- •5.12. Специальные трансформаторы
- •5.12.1. Автотрансформаторы
- •5.12.2. Измерительные трансформаторы
- •5.13. Параллельная работа трансформаторов
- •Асинхронные машины
- •6.1. Магнитные поля асинхронных двигателей. Вращающееся магнитное поле
- •6.2. Эллиптические и пульсирующие магнитные поля
- •6.3. Принцип действия асинхронного двигателя
- •6.4. Конструкция асинхронного двигателя
- •6.5. Обмотки асинхронных машин
- •6.6. Электродвижущие силы статорной и роторной обмоток
- •6.7. Магнитный поток асинхронных машин
- •6.8. Векторная диаграмма асинхронного двигателя
- •6.9. Электрическая схема замещения асинхронного двигателя
- •6.10. Энергетические процессы асинхронной машины
- •6.11. Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя
- •6.12. Общее уравнение вращающего момента асинхронной машины
- •6.13. Уравнение механической характеристики асинхронного двигателя
- •6.14. Формула Клосса
- •6.15. Эквивалентная схема замещения асинхронной машины с намагничивающей цепью, приведенной к сетевым зажимам
- •6.16. Круговая диаграмма асинхронной машины. Построение диаграммы
- •6.17. Анализ круговой диаграммы
- •6.18. Пуск трехфазных асинхронных двигателей
- •6.19. Пуск двигателей с фазным ротором
- •6.20. Пуск двигателя с короткозамкнутым ротором
- •6.21. Двигатели со специальной роторной обмоткой и улучшенными пусковыми характеристиками
- •6.22. Способы регулирования частоты вращения трехфазного асинхронного двигателя
- •6.22.1. Изменение частоты вращения с помощью изменения числа пар полюсов
- •6.22.2. Изменение частоты вращения двигателя изменением частоты сети
- •6.22.3. Регулирование частоты вращения ротора асинхронных двигателей изменением сопротивления роторной цепи
- •6.23. Рабочие характеристики асинхронных двигателей
- •Зависимость скорости вращения ротора двигателя от выходной мощности
- •Зависимость механического момента на валу двигателя от выходной мощности
- •Зависимость кпд двигателя от выходной мощности
- •Зависимость коэффициента потребляемой мощности от нагрузки (рис. 6.59)
- •Зависимость потребляемой двигателем мощности от выходной мощности
- •Зависимость скольжения двигателя от выходной мощности
- •6.24. Работа асинхронного двигателя в различных режимах
- •6.25. Работа асинхронной машины с фазным ротором в режиме регулятора трехфазного напряжения
- •6.26. Однофазные асинхронные двигатели
- •6.27. Маркировка выводов асинхронного двигателя
- •Синхронные генераторы
- •7.1. Принцип действия синхронных машин
- •7.2. Конструкция синхронной машины
- •7.3. Режим холостого хода генератора
- •7.4. Реакция якоря синхронной машины
- •7.4.1. Физическая природа реакций якоря
- •7.4.2. Реакция якоря в неявнополюсной машине
- •7.4.3. Реакция якоря в явнополюсной машине. Теория двух реакций
- •7.5. Векторные диаграммы напряжений трехфазного синхронного генератора
- •7.5.1. Диаграмма электродвижущих и намагничивающих сил трехфазных синхронных генераторов с неявно выраженными полюсами
- •7.5.2. Векторная диаграмма эдс трехфазного синхронного генератора с явно выраженными полюсами (диаграмма Блонделя)
- •7.6. Изменение напряжения на выходе синхронного генератора
- •7.6.1. Синхронное сопротивление
- •7.6.2. Изменение напряжения на выходе генератора при изменении нагрузки
- •7.7. Основные характеристики синхронного генератора
- •7.7.1. Характеристика холостого хода
- •7.7.2. Характеристика короткого замыкания
- •7.7.3. Нагрузочная характеристика
- •7.7.4. Внешние характеристики
- •7.7.5. Регулировочные характеристики генератора
- •7.8. Включение в сеть трехфазных генераторов или параллельная работа генераторов переменного тока
- •7.9. Угловые характеристики синхронных генераторов
- •7.10. Мощность синхронизации и момент синхронизации
- •7.11. Влияние тока возбуждения на режим работы синхронного генератора
- •7.12. Потери энергии и коэффициент полезного действия синхронного генератора
- •Синхронные двигатели
- •8.1. Принцип действия синхронных двигателей
- •8.2. Векторная диаграмма напряжений синхронного двигателя
- •8.3. Мощность и механический момент синхронного двигателя
- •8.5. Характеристики синхронного двигателя
- •8.6. Методы пуска синхронных двигателей
- •8.7. Синхронные компенсаторы
- •8.8. Способы возбуждения синхронных машин
- •Заключение
- •Список литературы
- •Оглавление
- •440026, Пенза, Красная, 40.
5.13. Параллельная работа трансформаторов
Проблема параллельного включения трансформатора возникает тогда, когда один из имеющихся в наличии трансформаторов не обеспечивает достаточную мощность, необходимую потребителю. Увеличение мощности трансформаторной подстанции можно получить или заменой трансформатора более мощным, или включением параллельно первому второго трансформатора. При параллельной работе первичные обмотки трансформаторов потребляют энергию из одной сети, а вторичные обмотки питают одну и ту же нагрузку. Мощность потребителя распределится между трансформаторами равномерно, если оба параллельно работающие трансформаторы идентичны. Однако чаще всего включаются параллельно трансформаторы разной мощности. Мощность потребителя в идеальном случае должна распределяться между трансформаторами пропорционально их номинальной мощности. В противном случае один из трансформаторов будет перегружаться, а другой трансформатор будет работать в облегченном режиме.
Схема параллельного включения однофазных трансформаторов представлена на рис. 5.38.
Рис. 5.38
Ранее отмечалось то, что фазовый сдвиг между входным и выходным напряжениями трансформатора зависит от способа соединения обмоток. Если соединение обмоток трансформаторов различно, то даже при равенстве модулей выходных напряжений параллельное включение трансформаторов может привести к короткому замыканию и выходу из строя трансформаторов.
Параллельная работа трансформаторов возможна при выполнении трех условий:
1) трансформаторы должны иметь одинаковую группу соединений;
2) они должны иметь одинаковые первичные и вторичные номинальные напряжения;
3) они должны иметь одинаковые напряжения короткого замыкания.
Два первых условия исключают возможность появления значительных уравнительных токов трансформаторов, работающих в режиме холостого хода, вызванных несовпадением фазных напряжений или неравенством амплитуд электродвижущих сил вторичных обмоток. Третье условие должно удовлетворяться для того, чтобы распределение нагрузки между двумя параллельно включенными трансформаторами было бы пропорционально их номинальным мощностям.
Для понимания процесса перераспределения нагрузки между трансформаторами, заменим их приведенными трансформаторами. Сопротивление нагрузки также приведем к первичной обмотке.
Учитывая то, что токи параллельных намагничивающих цепей малы по сравнению с номинальными токами первичных обмоток, пренебрежем этими ветвями в схемах замещения, и трансформаторы, включенные параллельно, будут представлены в эквивалентной схеме двумя сопротивлениями короткого замыкания (рис. 5.39), включенными параллельно.
Рис. 5.39
Если сопротивление короткого замыкания первого трансформатора , а второго , то ток нагрузки распределится обратно пропорционально сопротивлениям и .
.
Если напряжения короткого замыкания равны, то имеем
и ,
где номинальная мощность первого трансформатора;
номинальная мощность второго трансформатора;
, , сопротивление, ток и мощность первого трансформатора;
, , сопротивление, ток и мощность второго трансформатора.
Таким образом, мощность нагрузки между трансформаторами распределяется пропорционально их номинальным мощностям.
Параллельная работа трансформаторов может быть проанализирована с использованием внешних характеристик. Внешней характеристикой называют зависимость при постоянном входном напряжении и постоянном коэффициенте мощности нагрузки . У силовых трансформаторов при номинальном вторичном токе и коэффициенте мощности нагрузки напряжение короткого замыкания составля- ет 5,5…10,5 % и падение напряжения при изменении тока нагрузки от нуля до номинального тока составляет 5…8 % номинального напряжения. В случае включения в параллельную работу трансформаторов одного типа одинаковой номинальной мощности внешние характеристики будут совпадать, и ток одного трансформатора будет всегда равен половине тока нагрузки.
Рис. 5.40
Н а рис. 5.40 кривая 1 представляет собой внешнюю характеристику первого трансформатора, а кривая 2 второго. При увеличении тока нагрузки при равенстве напряжений короткого замыкания внутреннее падение напряжения первого трансформатора происходит при номинальном токе , а второго трансформатора , причем . Мощность нагрузки перераспределится между трансформаторами пропорционально их номинальной мощности.
Г л а в а 6