В. 28. Генератор постоянного тока.

Генераторы, в кот.обмотка возбуждения получает питание от якоря, называют генераторами с самовоз-буждением. Когда якорь машины только начинает вращаться, ЭДС в его обмотке навидится за счет некоторого остаточного магнетизма полюсов, т.к. стальн6ой сердечник сохраняет магнитные св-ва и после прекращения тока в обмотке. Значение ЭДС в якоре вначале мало, однако под её дей-ем в обмотке возбуждения начинает протекать ток, усиливающий магнитный поток полюсов → идет постепенное нарастание ЭДС до расчетного значения. Процесс нарастания ЭДС постепенно затухает, ввиду того, что приращение Эл.энергии якоря полностью идёт на увеличение магнитного потока: часть этой энергии преобразуется в теплоту. ЭДС генератора пост.тока пропорц-на частоте вращения якоря и значению магнитного потока. Устр-во генератора – см. устр-во Эл.машин пост.тока В.27. Основные номинальные параметры генератора: полезная Р, отдаваемая в сеть, напряжнение на зажимах, ток во внешней цепи и частота вращения → указ-ся в паспорте. Характеристика генератора пост.тока.: 1) хар-ка холостого хода: U=f(Iв), при n=const, Iя=0

Ея=F(Iв) это зав-сть ЭДС от тока возбуждения при разамкнутой цепи якоря Iя=0 и постоянной частоте вращения n=const. Если цепь возб-я разомкнута, то в станина генератора сохраняется остаточная индукция. При вращении якоря в поле остат.индукции и отсутствии тока в его обмотке наводится малая ЭДС холостого тока. 2) Внешняя хар-ка. U=F(Iя), при n=сonst, Iв=const это зависимость его напряжения U от тока возб-я Iя при неизменном токе возб-я Iв и частота вращения n, чтобы получить её из опята, нужно сначала нагрузить генератор до номинального тока Iном при номинальном напряжении на выводах генератора. Затем нужно постепенно умен-ть ток якоря до нуля. У генератора с независимым возб-ем в этих условиях ток возб-я будет неизмен-м. 3) Регулировочная хар-ка:Iв=F(Iя), при n=сonst, U=const – зав-сть тока возб-я Iв от тока якоря Iя при пост.U и частота вращения n.

В.29. Принцып дей-ия генератора: приведенная схема машины пост.тока поясняет принцып д-вия работы ген-ра и эл.двигателя.

Рис.

На схеме показан один виток обмотки якоря и простейший коллектор в виде двух изолированных полуколец. Если переключатель П, к ножам которого присоеденены щётки, скользящие по коллектору, установить в нижнее положение, то обмотка якоря машины окажется соединенной с нагрузкой R. При вращении якоря в маг-ом поле полюсов с обмоткой возб-я, подключенной к источнику напряжения, в обмотке якорянаводится ЭДС, направление кот.можно определить по правилу правой руки. При этом в цепи нагрузки будет протекать ток, совпадающий по направлению с ЭДС. При такой схеме машина работает в режиме генератора! Для ген-ного режиме машины можно записать соотношение: Е=IR+Irя=U+Irя; I=Iя=Е/(R+rя); E=ReФn, здесь Е – ЭДС якоря, R и rя – сопротивления нагрузки якоря;U – напряжение на зажимах машины, Re – коэф-ент, зависит от конструкции машины.

В.30 Двигатель постоянного тока. Устр-во см. В 27

В конструктивном отношении Эл.двигатели ничем не отличаются от генераторов. При пуске эл.лвигатель необходимо ограничить значение пускового тока, т.к. при неподвижном якоре противо – ЭДС Е=0. Это достигается включением реостата последовательно в цепь якоря. Вращающий момент двигателя: М=RмФIя, где Rм – постоянная дв., зав-ит от его конструкции, Ф – Магнитный ток, Iя – ток якоря. Противо-ЭДС Эл.двигателя: Е=Rе nФ. Если увеличит сопротив. в цепи возбуждения и тем самым уменьшить ток и магнитный ток, то это приведет к увеличению оборотов двигателя. Уравнение механ-кой хар-ки n=U/(ReФ0-rяМ/(ReRмФ²) Эти формулы справедливы для любых дв-ей, однако хар-ки дв-ей с // и последовательным возбуждением резко отличаются др. от др. Бывают двигатели с //, последовательным возбуждением. *Реверсирование дв-ля постоянного тока осущ-ся изменением направления тока в одной из цепей дв-ля в целях возбуждения ими якоря. При изменении направление вращающего момента не меняется. Для перехода машины в режиме эл.двигателя необходимо: остоеденить вал машины от первичного двигателя и переключить переключатель в верхнее положение, т.е. подключим обмотку якоря (через коллектор) к эл.цепи. В якоре будет протекать ток, напралвение кот. противоположно ранее рассмотренному. В рез-те взаимодействия тока якоря и магн.поля полюсов эл.магн. силы создают вращающий момент. При этом якоря вращается в том же напралвении, что и ранее, но машина перейдет в режим эл.двигателя. В обмотке якоря Эл.двигатель тоже наводится ЭДС, однако её направление противоположно направлению тока якоря и наз-ся противоэлектродвижущей силой. При работе эл.двигателя. соотношения ЭДС и И следующие:

Е=U-Iя*rя; Iя=(U-Е)rя.

Рис.

В 31. Принципы произ-ва, передачи и распределения эл.энергии. Эл.энергия вырабаты-вается на эл.станциях. Различные виды природной энергии (топливо, атомная, падающие воды, ветра, морские приливы, солнце) преобразуются на этих станциях в электрическую. Для работы эл.генераторов используют паровые поршневые машины и турбины, двигатели внутреннего сгорания, газовые турбины… В зав-ти от вида энергии, потребляемой первичными двиг-ми эл.станции бывают: тепловые (атомные), гидравлические, ветряные, солнечные. Городские или коммун-ые станции снабжают эл.энергией в основном города и населенные пункты, чаще они обесп-ют ещё и теплом и наз-ся теплоцентрами - ТЭЦ. *Передачу Эл.энергии на большие расстояния выгодно осущ-ть при высоких U, поэтому при Эл.станциях сооружаются трансформаторные подстанции, на кот. напряжения генераторов повышается до 35,110,220 кВ и более. При очень больших расстояниях передача энергии может осущ-ся на постоянном токе высокого U, в местах потребления постоянный ток вновь преобразуется в переменный на спец-ых преобразовательных подстанциях. Далее эл.энергия передается на районные понизительные подстанции с вторичным номинальным U 6-10кВ. Далее эл.энергия по кабельным линиям передается на городские распределительные пункты (РУ) от которых распред-ся между понизительными подстанциями, расположенными вблизи потребителей, затем при номинальном напряжении 380/220 В поступает к эл.приемникам в зданиях. Вся эта система – эл.система.

Потребители. Их классиф-ция. 1. По надежности эл.снабжения: а) ответств-ые потребители, для кот. перерыв подачи эл.эн. связан с опасностью для жизни людей, браком продукции порчи оборудования, длит-ой остановки для восстановления технологич. процесса, нарушения работы электрофиц-го транспор-та и расстройством жизни крупного города. б) ответсвенные потребители, для кот. перерыв Эл.снабжения связан только с сущ-ным недоотпуском продукции и её браком; в) неответ-ые потр-ли –должны всегда питаться от двух трансформаторных подстанций.

В. 32 Трансформаторные подстанции в схемах эл.снабжения. ТП – Эл.установка для преобразования и распределения энергии. В зав-ти от положения в сети э.системы понизительные станции подразделяют на районные и местного значения. Районные п. имеют перв.U=800,200,110кВ, вторичное – 220,110,35,10,6кВ. Подстанции, питающие мелкие пром-ые и коммун. предпр-ия, а т.ж. городские бытовые нагрузки U6-10 кВ, U2-0,4/0,23 кВ. Их оборудование состоит из одного или нескольких силовых трансформаторов, распредел-ых устройств первичного и вторичного И и устр-в управления, защиты и сигнализации. Т.П. выполняют отдельно стоящими, пристроенными, встроенными в него, внутришеховами, располагающимися непосредственно внутри произв-го помещения. Кроме того, в небольших поселках и сельской местности сооружаются открытые мачтовые подстанции, на кот. устан-ся силовые трансформаторы мощностью до 100 кВ *А. Широко распространены комплексные трансформаторные подстанции (КТП), изгот-ые на заводе и доставляемые на место установки в собранном виде.

В 33. Потребители эл.энергии. Все эл.приёмники делятся на три категории по надежности их эл.снабжения. I категория – эл.приемники при нарушении эл.снабжения кот.может повлечь за собой опасность для жизни людей, значит. ущерб хоз-ву, вызванный повреждением оборудования, массовым браком продукции или расстроством сложных и трудновосстанавливаемых процессов, а т.ж. нарушением работы особо важных элементов городского хоз-ва. Относятся: применимо к жилым зданиям, пожарные насосы, устройства дымозащрты, противопожарн. устр-ва, лифты, эвакуационное и аварийное освещение домов высотой 17 этажей и более. Кроме того к этой категории отн-ся огни светового ограждения зданий. В общ-ых зданиях – насосы, противопожар. Устрва, системы сигнализации, лифты зданий 17 эт и более. II категория- Эл.приемники, перерыв в Эл.снабжении которых влечет за собой массовый простой рабочих, оборудования и пром-го транспорта, а т.ж.нарушения норм-ой деят-ти большого числа жителей. III категория – эл. приемники, не подходящие под определение I и II категрий – газифицированные дома высотой 5 эт и выше, участки СОТ, 1-8 квартирные дома с эл.питанием и эл.нагревателями. *Эл.пр. I категории – должны обеспечиваться Эл.энергией от двух независимых источников питания, причем перерыв допускается только на время автоматического включения резерва. Независимым - наз-ся источник питания на кот. сохраняется И при его исчезновении на др. источниках. *Эл.пр. II категории – перерывы питания допускаются на время, необходимое для включения резерва выездной бригадой. *Эл.пр. III категрии – перерыв на время замены или ремонта поврежденного элемента э.снабжения, но не более чем на сутки.

В 34. Электрические сети. Эл.сеть – совокупность подстанций и линий различных напряжений для передачи и распределения э.энергии. По виду тока различают Эл.сети – постоянного и переменного тока.

По И: до 1000 В, свыше 1000В. По назначению: 1) питающие – линия, по кот. подается Эл.энергия от центра питания до распределительного пункта сети без распределения по её длине 2) распределительные – линия, питающая ряд подстанций от центра питания или распред. пункта. По принципу постороения: 1) разомкнутые 2) замкнутые с одним, двумя или несколькими источниками питания. По месту прокладки: наружные (воздушные и кабельные) и внутренние.

В 35. Воздушные сети. «+» - Широко распостран-ны в небольших городах и сельской местности вследствии их меньшей стоимости по сравнению с кабельным и простоты обслуживания.. «-» - возможность повреждения вследствии ветра гололёда, ударов молнии. Воздушные линии опасны для людей при отрыве проводов. Кроме того, они уходшают внешний вид город. Улиц, мешают транспорту, создают опасность аварий. Устройство: основными конструктивными элементами возд. Линий явл-ся опоры, провода, изоляторы. Опоры бывают: 1) проме-жуточные – для поддержки проводов на прямых участках трассы м/д двумя анкерными опорами. 2) анкерные – предназначены для жесткого закрепления проводов. Они должны быть более прочными, т.к. при обрыве проводов с одной стороны линии они воспринимают одностороннее натяжение проводов анкерного пролёта, длина кот. 5-10 км. Их устанавливают при пересечении воздушной линии различных дорог и сооружений. 3) угловые – служат для изменения направления трассы. В норм-х условиях они воспринимают равнодействующую натяжения проводов смежных пролетов. 4) концевые – устанавливают в начале и конце линии. Они обычно анкерного типа и воспринимают одностороннее натяжение. Применяют опоры деревянные, ж/б и деревянные с ж/б касынками. Для линий И 110 кВ и ↑ применяют опоры из сортовой стали. ж/б более долговечны. В зыв-ти от U и места прохождения для воздушной линий установлен определенный габарит, т.е. наименьшее расстояние H по вертикали от низшей точки провода до земли или воды, а т.ж. ряд других обязат-х размеров.

Рис.

Провода возд.линии закрепляют на опорах, с помощью изоляторов. Для линии напряжением до 35 кВ применяют штырные изоляторы различных типов, устанавливаемые на крючках или троверсах. В сетях более ↑ U применяют подвесные изоляторы, которые набирают в гирлянды, их число зависит от U линии.