Курсова робота з ЕМ2015

МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ ТА ПРОДОВОЛЬСТВА УКРАЇНИ

ЛЬВІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Факультет	Кафедра
механіки та енергетики	електротехнічних систем

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

для виконання курсової роботи з дисципліни “ЕЛЕКТРИЧНІ МАШИНИ”

для студентів ОКР «Бакалавр» за напрямом підготовки 6.100101 «Енергетика та електротехнічні системи в АПК»

очної та заочної форм навчання

Дубляни – 2015

1

Рекомендовано до друку Вченою (методичною) радою університету

Протокол №
від	2015 р.

Укладачі: Василів К. М., докт. техн. наук, професор Гречин Д. П., канд. техн. наук, доцент Герман А. Ф., асистент

Відповідальний за випуск Калахан О. С., докт. техн. наук, професор

Рецензент

Редактор

Коректор

© Львівський національний аграрний університет, 2015

2

ЗМІСТ

ВСТУП ………………………………………………………………………… 6 1. РОЗРАХУНОК ЕКСПЛУАТАЦІЙНИХ ХАРАКТЕРИСТИК

ТРАНСФОРМАТОРА ……………………………………………………………. 7

1.1.Розрахунок параметрів схеми заміщення трансформатора, напруги короткого замикання, зміни вторинної напруги та побудова векторної діаграми …………………………………………………………………………… 7

1.1.1.Розрахунок номінальних струмів та напруг обмоток …………….… 7

1.1.2.Розрахунок параметрів схеми заміщення трансформатора ………… 8

1.1.3.Розрахунок напруги короткого замикання та зміни вторинної напруги …………………………………………………………………………….. 10

1.1.4.Побудова векторної діаграми ………………………………………… 11

1.2.Дослідження паралельної роботи трансформаторів ………………….. 13

1.2.1.Трансформатори з різними коефіцієнтами трансформації і

однаковими напругами короткого замикання ………………………………….. 13 1.2.2. Трансформатори з однаковими коефіцієнтами трансформації і

різними напругами короткого замикання ……………………………………….. 15

1.3.Розрахунок ударних струмів ………………………….………………… 16

1.4.Розрахунок і вибір силового трансформатора для системи

ТП-ДПС ……………………………………………………………….………….… 17 2. РОЗРАХУНОК ЕКСПЛУАТАЦІЙНИХ ХАРАКТЕРИСТИК

АСИНХРОННОГО ДВИГУНА ………………………..………………………… 18

2.1.Розрахунок параметрів схеми заміщення ……………………………… 18

2.2.Розрахунок двигуна при номінальному навантаженні ………………. 20

2.3.Розрахунок пускового та максимального моментів …………………… 22

2.4.Розрахунок та побудова природної механічної й робочих характеристик ……………………………………………………………………… 23

3

2.5. Розрахунок та побудова механічних характеристик при заданому способі регулювання частоти обертання …………….….……………………… 26

2.5.1.Частотне регулювання швидкості …………………………………… 26

2.5.2.Регулювання частоти обертання зміненням первинної напруги …… 28

2.5.3.Регулювання частоти обертання зміненням опору в колі ротора….. 28 3. РОЗРАХУНОК ЕКСПЛУАТАЦІЙНИХ ХАРАКТЕРИСТИК

МАШИНИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ …………………………………………… 30 3.1. Режим генератора……………………..…………………………............. 30

3.1.1.Розрахунок номінальних величин для генератора незалежного збудження ………………………………..………………………………………… 30

3.1.2.Побудова характеристичного трикутника для генератора незалежного збудження …………………………………………………………… 31

3.1.3.Розрахунок струму збудження, необхідного для компенсації розмагнічувальної дії поперечної реакції якоря …………………….………….. 33

3.1.4.Розрахунок втрат та ККД генератора паралельного

збудження ………………………………….……………………………..……….. 34 3.2. Режим двигуна ……………………………………………..……………. 35

3.2.1.Розрахунок номінальних параметрів двигуна .……………………… 35

3.2.2.Розрахунок і побудова природної механічної характеристики ……. 38

3.2.2.1.Двигун паралельного збудження ………….……………………….. 38

3.2.2.2.Двигун послідовного збудження …………………………………… 38

3.2.2.3.Двигун незалежного збудження …………………………………… 39

3.2.3.Розрахунок та побудова механічних характеристик при різних способах регулювання частоти обертання двигуна …………………………… 40

Бібліографічний список ………………………………………….…………… 45

Глосарій ………………………………………………………………………. 46

4

Додаток А. Завдання для виконання роботи ……………………………… 47

Додаток Б. Вихідні дані для проектування ………………………………… 50

Б.1. Дані трансформаторів …………………………………………………… 50

Б.2. Дані асинхронних двигунів …………………………………………….. 52

Б.3. Дані машин постійного струму ………………………………………… 54

5

ВСТУП

Методичні вказівки призначені для виконання курсової роботи з дисципліни „Електричні машини” для закріплення теоретичних знань, які вивчаються у розділах „Машини постійного струму”, „Трансформатори”, „Асинхронні машини”.

Кожному студенту запропоновано здійснити розрахунок експлуатаційних характеристик (working characteristics) електричних машин згідно до індивідуального завдання (додаток А) та заданого варіанта (додаток Б) з використанням наведеної в посібнику методики.

Курсову роботу належить писати на папері формату А4 з однієї сторони аркуша за зразком, наведеним у даних “Методичних вказівках”. У звіті не допускаються скорочення слів та абревіатури (крім загальновживаних, а також використовуваних у даних “Методичних вказівках”). Графічну частину виконати на одному листі формату А1.

За результатами виконаного курсової роботи передбачається його захист, на якому студент повинен пояснити роботу спроектованої електричної машини в тому чи іншому режимі її роботи, дати оцінку її експлуатаційним характеристикам, вміти спрогнозувати їх зміни під дією зовнішніх збурень.

Студент захищає звіт про виконану роботу перед комісією, до якої входять лектор і викладачі, що ведуть лабораторний практикум.

Студентові, який не захистив роботу на повторному захисті, видається нове завдання.

6

1. РОЗРАХУНОК ЕКСПЛУАТАЦІЙНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТРАНСФОРМАТОРА

1.1. Розрахунок параметрів схеми заміщення трансформатора, напруги короткого замикання, зміни вторинної напруги та побудова векторної діаграми

1.1.1. Розрахунок номінальних струмів та напруг обмоток.

Співвідношення номінальних лінійних Uлн та фазних Uфн напруг трифазного трансформатора при з’єднанні його обмоток в

“зірку”:

	Uфн Uлн ;	(1.1)
	3
	“трикутник”:
	Uфн Uлн.	(1.2)

Визначаються номінальні лінійна U1лн і фазна U1фн напруги первинної обмотки та номінальні лінійна U2лн і фазна U2фн напруги вторинної обмотки залежно від їх схем з’єднання.

Номінальні лінійні струми (rated linear currents) первинної I1лн та вторинної I2лн обмоток трансформатора незалежно від їх схем з’єднань визначаються через номінальну потужність

	I1лн			Sн		;			(1.3)
				3U1лн
	I2лн			Sн				.	(1.4)
				3U2лн
	Співвідношення номінального лінійного Iлн								і номінального фазного (rated

phase currents) Iфн струмів трансформатора при з’єднанні обмоток в

«зірку»:

7

	Iфн Iлн;			(1.5)
	«трикутник»:
	Iфн	Iлн	.	(1.6)
	3
Визначаються номінальні фазні струми первинної I1фн				та вторинної I2фн

обмоток залежно від їх схем з’єднання.

1.1.2. Розрахунок параметрів схеми заміщення трансформатора.

Схема заміщення (replacement scheme) для однієї фази трансформатора подана на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Схема заміщення однієї фази трансформатора

Потужність короткого замикання (capacity of short circuit) на одну фазу трифазного трансформатора визначається через втрати короткого замикання

P		Pк	.	(1.7)
кф		3

Фазна напруга короткого замикання (voltage of short circuit) визначається через напругу короткого замикання

U	Uк% U		.	(1.8)
1кф	100	1фн

Опори трансформатора при короткому замиканні:

повний

8

	Zк		U1кф			;	(1.9)
				І1фн
	активний
	R			Pкф	;		(1.10)
				I 2
	к
				1фн

реактивний

X к Zк2 Rк2 .

Коефіцієнт потужності (power factor) при короткому замиканні

cos к Rк .

Zк

Аргумент коефіцієнта потужності при короткому замиканні

к arccos к .

Опори обмоток трансформатора:

повний

	Z Z '		Zк ;
	1	2	2
	активний
	R R'			Rк	;
	1	2	2

реактивний

X1 X 2' X2к .

(1.11)

(1.12)

(1.13)

(1.14)

(1.15)

(1.16)

Потужність втрат неробочого ходу (capacity of idle movement losses) на одну фазу визначається через втрати неробочого ходу

P		P0	.	(1.17)
0ф		3

Фазний струм неробочого ходу визначається через струм неробочого ходу у відсотках від номінального струму

9

I	0ф		I0%	I	.	(1.18)
			100	1фн

Опори кола намагнічування (magnetize circuit):

повний

	Z	m		U1фн			Z ;	(1.19)
					1
					I0ф
	активний
	R				P0ф	R ;		(1.20)
		m			1
					I02ф

реактивний

	X	m	Z 2		R2 .			(1.21)
				m			m
	Кут магнітних втрат
					Rm
	arc tg						.	(1.22)
					Zm
	Коефіцієнт трансформації (transformer factor)
			k	U1фн		.		(1.23)

U2фн

1.1.3.Розрахунок напруги короткого замикання та зміни вторинної

напруги.

Складові напруг короткого замикання:

активна

	U	ка%	R		I			100	;		(1.24)
							U
			к		1фн
								1фн
	реактивна
	U	кр%	X	к	I			100		.	(1.25)
					1фн			U
								1фн

10