Курсова робота з ЕМ2015

Відсоткова зміна вторинної напруги (change of secondary voltage) при номінальному навантаженні

	U% Uка% cos 2 Uкр% sin 2 ,	(1.26)
де cos 2 – коефіцієнт потужності, для якого аргумент 2		визначається як
	2 arccos 2.	(1.27)
При	активно-індуктивному чи індуктивному характері навантаження
потрібно	прийняти кут 2 додатним, а при активно-ємнісному чи ємнісному

характері навантаження – від’ємним.

Приведені значення вторинних струму та напруги при номінальному навантаженні

	I '			I2фн		;
	2фн			k
U '	U			1	U% .
2н	1фн				100

1.1.4. Побудова векторної діаграми.

Величини спаду напруг на опорах обмоток:

активні

R1 I1фн R2' I2' фн;

реактивні

(1.28)

(1.29)

(1.30)

			X1 I1фн X 2' I2' фн.								(1.31)
Векторна діаграма (vector plot) будується на основі рівнянь напруг і
струмів обмоток трансформатора
U1фн Е1фн R1І1фн									jX1І1фн;
'			'				'	'	'	'	(1.32)
Е2фн U2фн					R2			І2фн	jX 2	І2фн;
					'		.
I	I	0ф		I		2фн
1фн

Побудова діаграми здійснюється у такій послідовності:

11

1) вибираємо масштаби струму mI [А / мм] і напруги mU [ В / мм];

2)відкладаємо напрям вектора магнітного потоку Ф по дійсній осі від початку 0 системи координат (рис. 1.2);

3)під кутом α від вектора магнітного потоку Ф в масштабі струму відкладаємо від початку 0 вектор струму неробочого ходу І0ф ;

4)від початку системи координат відкладаємо напрям векторів електрорушійної сили E1фн E2' фн , що відстає від Ф на 900 (уявна вісь – j);

5)на окремому рисунку наносимо початок 0 системи координат і в масштабі напруги відкладаємо від точки 0 вектор приведеної напруги U2' фн ;

6)під кутом 2 до вектора U2' фн від точки 0 відкладаємо вектор І2' фн

приведеного струму вторинної обмотки;

7)з кінця вектора U2' фн паралельно до вектора І2' фн в масштабі напруги будуємо вектор спаду напруги R2' І2' фн ;

8)з кінця вектора R2' І2' фн під кутом 900 в масштабі наруги будуємо вектор

спаду

напруги

X

'

'

(якщо навантаження активно-індуктивне, то вектор

2І2фн

R

' '

відкладається за годинниковою стрілкою, якщо навантаження активно-

І

2фн

2

ємнісне, то у протилежному напрямі);

9)

'

'

й спадів

згрупувавши вектор струму І2фн та вектори напруги U2фн

напруг

R

' '

,

jX

'

'

цього рисунка розміщуємо їх на комплексній площині

І

2фн

2

І

2фн

2

рис. 1.2 таким чином, щоб початки векторів

'

І2фн

та U2фн знаходилися в точці

0, а кінець

'

'

осі

– j; відмічаємо кут

2

між

вектора jX 2

І2фн – на уявній

векторами вторинного струму і напруги.

10) після з’єднання початку системи координат з кінцем вектора

'

'

jX 2

І2фн

12

утворяться вектори електрорушійної сили E1фн E2' фн ,

11)від початку 0 відкладаємо вектор І2' фн;

12)за правилом паралелограма додаємо вектори І0ф і І2' фн , результаті чого отримуємо вектор І1фн струму первинної обмотки;

13)з початку системи координат відкладаємо вектор E1фн;

14)з кінця вектора E1фн в масштабі напруг паралельно вектору І1фн

відкладаємо вектор спаду напруги R1І1фн;

15)з його кінця під кутом 900 в сторону випередження відкладаємо вектор спаду напруги X1І1фн;

16)після з’єднання початку системи координат з кінцем вектора X1І1фн

отримуємо вектор первинної напруги U1фн. Відмічаємо кут 1 між векторами

первинного струму і напруги.

Векторна діаграма наведена на рис. 1.2.

1.2.Дослідження паралельної роботи трансформаторів

1.2.1.Трансформатори з різними коефіцієнтами трансформації і однаковими напругами короткого замикання.

Розглядаються два трансформатори з однаковими потужностями SнI SнII Sн , однаковими напругами короткого замикання UкI UкII Uк і

різними коефіцієнтами трансформації kI kII k , бо перший трансформатор включений на відпайку UI% . Обидва трансформатори живляться від однієї мережі, тому номінальні фазні напруги обох трансформаторів однакові, тобто

U1фнI U1фнII U1фн .

13

Рис. 1.2. Векторна діаграма трансформатора при активно-індуктивному навантаженні

Вторинні напруги трансформаторів різні. Вторинна напруга другого трансформатора U2фнII U2фн , а першого змінена за рахунок зміни кількості витків первинної обмотки: зменшена (при UI% ) і становить

U2фнI	U1фн UI%		,		(1.33)
		k
або збільшена (при UI% ) і становить
U2фнI		U1фн UI%		.	(1.34)
		k

У замкненому контурі вторинних обмоток діє різниця електрорушійних сил E U2фнI U2фн і виникає струм зрівноваження

14

Iз	E	,	(1.35)
	2Zк

що має різний відносно електрорушійних сил напрям: один трансформатор віддає струм Iз , а інший його споживає. Спади напруг, викликані струмами зрівноваження в обмотках трансформатора, вирівнюють вторинні напруги.

При номінальному навантаженні і k1 k2 другий трансформатор буде перевантаженим за рахунок струму зрівноваження, а при k1 k2

перевантаженим буде перший трансформатор.

Оскільки перевантажувати трансформатори не можна, то потрібно при визначенні результуючих струмів, що протікають по вторинних обмотках трансформаторів, виходити з того, що вторинний струм перевантаженого трансформатора не повинен перевищувати його номінального значення, тобто потрібно прийнята при:

k1 k2 і I2II I2фн;

	k1 k2 і	I2I I2фн.
1.2.2. Трансформатори з однаковими коефіцієнтами трансформації і
різними напругами короткого замикання.
Розглядаються		два	трансформатори	з	однаковими		потужностями
SнI SнII Sн , однаковими			коефіцієнтами	трансформації		kI	kII	і різними
напругами	короткого замикання UкI UкII ,				причому	напруга		короткого

замикання другого трансформатора на Uк% більша, ніж першого.

		U			Uк%.	(1.36)
UкІІ% 1			к%
		100

При паралельній роботі (parallel work) трансформаторів з різними напругами короткого замикання їхні струми навантаження розподіляються

15

обернено пропорційно напругам короткого замикання і прямо пропорційні їх номінальним потужностям.

		При		UкI UкII перший трансформатор віддає в навантаження струм у
		U			разів більший, ніж другий трансформатор. При UкI UкII другий
1			к%
		100

трансформатор віддає в навантаження струм у			U			разів більший, ніж
	1			к%
			100

перший трансформатор.

Для запобігання перевантаження потрібно прийняти струм навантаження перевантаженого трансформатора рівним номінальному струму вторинної обмотки:

	при UкI UкII	II I2фн;
	при UкI UкII	III I2фн.
	1.3. Розрахунок ударних струмів
Ударний струм короткого замикання (short circuit percussive current)
		ік.уд kуд Ік.m ,					(1.37)
де kуд	– ударний коефіцієнт
		kк.уд 1 е			Rк
					X к	;	(1.38)
Ік.m – амплітуда усталеного струму короткого замикання
		Ік.m		100
			2Ін Uк% ;				(1.39)

де Ін – номінальний струм в обмотці.

Необхідно визначити амплітуди усталеного струму короткого замикання для первинної Ік.m1 і вторинної Ік.m2 обмоток та ударні струми короткого замикання для первинної і1к.уд і вторинної і2к.уд обмоток.

16

1.4. Розрахунок і вибір силового трансформатора для системи ТП-ДПС

Для розрахунків попередньо приймається, що значення випрямленої напруги Ud дорівнює номінальній напрузі Uн двигуна постійного струму,

значення випрямленого струму Id – номінальному струму Iн двигуна, а

значення випрямленої потужності
Pd UнІн.	(1.40)
Типова (габаритна ) потужність трансформатора
SТ ks Pd ,	(1.41)

де ks – коефіцієнт схеми випрямлення (табл. 1.1).

Таблиця 1.1

Коефіцієнт схеми випрямлення

		Схема випрямлення
	однофазна			трифазна
Коефіцієнт
	із середньою	мостова	нульова	зигзаг	мостова
	точкою		(Міткевича)	з нулем	(Ларіонова)
	(ОС)	(ОН)	(ТН)	(ТЗ)	(ТМ)
ks	1,34	1,11	1,35	1,46	1,045

Трансформатор вибирається за типовою потужністю SТ , первинною U1н

та вторинною U2н напругами, орієнтуючись на випрямлену напругу Ud .

Параметри вибраного трансформатора подаються у вигляді табл. 1.2.

Таблиця 1.2

Технічні дані вибраного трансформатора

	Тип	Sн ,	U1н ,	U2н ,	Uк% ,	I0% ,	P0,	Pк ,	Схема і група
		кВ·А	кВ	кВ	%	%	кВт	кВт	з’єднань

17

2. РОЗРАХУНОК ЕКСПЛУАТАЦІЙНИХ ХАРАКТЕРИСТИК АСИНХРОННОГО ДВИГУНА

2.1.Розрахунок параметрів схеми заміщення

2.РОЗРАХУНОК ЕКСПЛУАТАЦІЙНИХ ХАРАКТЕРИСТИК АСИНХРОННОГО ДВИГУНА ………………………..………………………… 18

2.1.Розрахунок параметрів схеми заміщення асинхронного двигуна …… 18 Номінальна фазна напруга обмотки статора залежить від номінальної

лінійної напруги U1лн. Вона визначається при з’єднанні обмотки в

«зірку»:

U	U1лн ;			(2.1)
1фн	3
 «трикутник»:
U1фн U1лн.				(2.2)
Номінальний фазний струм I1фн обмотки статора				також залежить від
номінального лінійного струму I1лн . Він визначається при з’єднанні обмотки в
 «зірку»:
І1фн І1лн;				(2.3)
 «трикутник»:
І		І1лн	.	(2.4)
1фн	3

Розраховуємо Г-подібну схему заміщення (рис. 2.1).

18

Рис. 2.1. Г-подібна схема заміщення асинхронного двигуна

Активна потужність, що споживається двигуном при неробочому ході, визначається через фазний струм і коефіцієнт потужності неробочого ходу

P0 3U1фнІ0ф cos 0.

(2.5)

Електричні втрати (electrical losses) в обмотці статора на неробочому ході

pе10 3І02фR1,

(2.6)

де R1 - активний опір обмотки статора.

Втрати потужності в сталі статора (магнітні втрати)

pм1 P0 pе10 pмех ,

де pмех – механічні втрати.

Повний опір обмотки статора

Z1 R12 X12 .

де X1 - реактивний опір.

Повний опір двигуна в режимі неробочого ходу

Z0 U1фн .

I0ф

Опори кола намагнічування схеми заміщення:

повний

(2.7)

(2.8)

(2.9)

19

Zm Z0 Z1;

(2.10)



активний

R

pм1 ;

(2.11)

m

3І02ф



реактивний

X

(2.12)

m

Z 2

R2 .

m

m

Коефіцієнт схеми заміщення

C 1

X1

.

(2.13)

1

X m

Далі

визначаються інші

параметри головної

вітки схеми заміщення

C R , C X

, C2R'

, C2 X ' .

1

1

1

1

1

2

1

2

2.2. Розрахунок двигуна при номінальному навантаженні

Синхронна частота обертання поля

n1

60 f .

(2.14)

p

Номінальне ковзання

s

n1 nн

.

(2.15)

н

n1

Повний опір головної вітки схеми заміщення

Z

C2R'

2

C2 X '

)2 .

(2.16)

C R

1 2

(C X

1

1 1

sн

1

1

2

Приведений струм ротора

І2' фн

U1фн

.

(2.17)

Z

Косинус і синус кута між векторами U

і І

'

1фн

2фн

20