ел.маш.лекции.практ.и т.д / МУ_ЕМ_Ч1

МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ УКРАЇНИ ТАВРІЙСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРОТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ЕНЕРГЕТИЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ

В.М. СМУРИГІН, С.В. ГАЛЬКО, Є.В. БОРОДІН, О.В. КОВАЛЬОВ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧНИХ РОБІТ З ДИСЦИПЛІНИ «ЕЛЕКТРИЧНІ МАШИНИ»

ЧАСТИНА 1: ТРАНСФОРМАТОРИ І МАШИНИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

Мелітополь

2009

УДК 631.371:621.313(076.5)

С-52

Рецензент: кандидат технічних наук, професор Діордієв В.Т. (ТДАТУ, м. Мелітополь) кандидат технічних наук,

доцент Коваленко О.І. (ТДАТУ, м. Мелітополь)

Схвалено методичною комісією Енергетичного факультету та реко-

мендовано	до	використання				в	учбовому		процесі.
Протокол №	5	від «	15 »			травня		2009 р.

Смуригін В.М., Галько С.В., Бородін Є.В., Ковальов О.В. Методичні вказівки до лабораторно-практичних робіт з дисципліни «Електричні машини». Частина 1: трансформатори і машини постійного струму/[Смуригін В.М., Галько С.В., Бородін Є.В., Ковальов О.В.]. – Мелітополь: ТДАТУ,

2009. – 149 с.

Методичні вказівки (Частина 1) містять 16 лабораторно-практичних робіт по розрахункам, експериментальному дослідженню і випробуванню трансформаторів і машин постійного струму загального та спеціального призначення. По кожній лабораторно-практичній роботі визначено цілі, завдання на самостійну роботу студентів та методики проведення розрахунків і досліджень. Методичні вказівки призначено для студентів енергетичних спеціальностей ВНЗ 3-4 рівнів акредитації.

ЗМІСТ

Передмова ………………………………..……………………………….. 5

Основні правила техніки безпеки при виконанні лабораторно-практичних робіт …………………………………… 6

Лабораторно-практична робота № 1

БУДОВА СИЛОВИХ ТРАНСФОРМАТОРІВ …………………........ 8

Лабораторно-практична робота №2

ДОСЛІДНЕ ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТУ ТРАНСФОРМАЦІЇ ТА ГРУПИ З’ЄДНАННЯ ОБМОТОК ТРИФАЗНОГО

ДВОХОБМОТОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА……………………. 26

Лабораторно-практична робота № 3

РОЗРАХУНОК ЕНЕРГЕТИЧНИХ ПОКАЗНИКІВ ТА ЧИСЛА ВИТКІВ ОБМОТОК СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА ЗА ПАСПОРТНИМИ ДАНИМИ …………………………………………... 36

Лабораторно-практична робота № 4

РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ СХЕМИ ЗАМІЩЕННЯ СИЛОВИХ ТРАНСФОРМАТОРІВ ЗА ПАСПОРТНИМИ ДАНИМИ АБО ДАНИМИ ДОСЛІДУ ХОЛОСТОГО ХОДУ ТА

КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ …………………………………………. 42

Лабораторно-практична робота № 5

ДОСЛІД ХОЛОСТОГО ХОДА І КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА ………………………………….. 49

Лабораторно-практична робота № 6

РОЗРАХУНОК ТА ПОБУДОВА ГРАФІКУ ККД ТА ВИЗНАЧЕННЯ ВТРАТ СИЛОВИХ ТРАНСФОРМАТОРІВ ЗА

ПАСПОРТНИМИ ДАНИМИ ………………………………………….. 62

Лабораторно-практична робота № 7

РОЗРАХУНОК ТА ПОБУДОВА ЗОВНІШНІХ ХАРАКТЕРИСТИК СИЛОВИХ ТРАНСФОРМАТОРІВ ПРИ РІЗНОМУ ХАРАКТЕРІ НАВАНТАЖЕННЯ ЗА ПАСПОРТНИМИ

ДАНИМИ …………………………………………………………………. 69

3

Лабораторно-практична робота №8

ДОСЛІДЖЕННЯ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА ПРИ НАВАНТАЖЕННІ ……………………………………………………….. 74

Лабораторно-практична робота №9

ПАРАЛЕЛЬНА РОБОТА ТРИФАЗНИХ ТРАНСФОРМАТОРІВ .. 82

Лабораторно-практична робота № 10

БУДОВА МАШИН ПОСТІЙНОГО СТРУМУ ……………………… 90

Лабораторно-практична робота № 11

РОЗРАХУНОК ЕНЕРГЕТИЧНИХ ПОКАЗНИКІВ ГЕНЕРАТОРІВ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ ЗА ПАСПОРТНИМИ

ДАНИМИ ………………………………………………………………….. 102

Лабораторно-практична робота № 12

ВИПРОБУВАННЯ ГЕНЕРАТОРА ПОСТІЙНОГО СТРУМУ НЕЗАЛЕЖНОГО ЗБУДЖЕННЯ ……………………………………… 109

Лабораторно-практична робота № 13

ВИПРОБУВАННЯ ГЕНЕРАТОРІВ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ ПАРАЛЕЛЬНОГО ТА ЗМІШАНОГО ЗБУДЖЕННЯ …………….. 116

Лабораторно-практична робота № 14

РОЗРАХУНОК ЕНЕРГЕТИЧНИХ ПОКАЗНИКІВ ДВИГУНІВ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ ЗА ПАСПОРТНИМИ ДАНИМИ ……… 123

Лабораторно-практична робота № 15

РОЗРАХУНОК ТА ПОБУДОВА МЕХАНІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГУНІВ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ ЗА

ПАСПОРТНИМИ ДАНИМИ ………………………………………….. 130

Лабораторно-практична робота №16

ВИПРОБУВАННЯ ДВИГУНІВ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ ПАРАЛЕЛЬНОГО І ЗМІШАНОГО ЗБУДЖЕННЯ …………………. 136

Список літератури ……………………………………………………. 146

Додаток А. Оформлення титульного аркуша звіту лабораторно-практичної роботи …………………………………… 147 Додаток Б. Паспортні дані силових трансформаторів, генераторів постійного струму і двигунів постійного струму... 149

4

Передмова

Навчальна дисципліна „Електричні машини” є профілюючою навчальною дисципліною напрямку підготовки 6.100101 – „Енергетика та електротехнічні системи в агропромисловому комплексі” у вищих аграрних закладах освіти ІІ – ІV рівнів акредитації при підготовці фахівців освіт- ньо-кваліфікаційного рівня „Бакалавр”.

Лабораторно-практичні роботи є одним з основних видів навчальних занять студентів при вивченні курсу «Електричні машини». Лабораторнопрактичні роботи проводяться в спеціалізованих лабораторіях кафедри «Автоматизований електропривід» в ауд. 1.023 і 1.024.

Основними навчальними цілями і задачами лабораторно-практичних робіт є:

1Безпосереднє практичне вивчення конструкції, принципу дії та експлуатаційних властивостей електричних машин загального й спеціального призначення, а також знайомство з обладнанням, вимірювальними приладами і апаратурою, що використовується в лабораторії.

2Поглиблення і закріплення придбаних при вивченні курсу знань шляхом аналітичної і експериментальної перевірки основних положень теорії і практики дисципліни Електричні машини.

3Практичне знайомство із сучасними методами та засобами випробування трансформаторів і обертових електричних машин.

4Освоєння на практиці існуючих методів розрахункового та дослідного визначення параметрів електричних машин, а також одержання дослідним шляхом статичних характеристик електричних машин, що визначають їх властивості в сталому режимі роботи.

5Придбання практичних навичок самостійної дослідницької роботи і освоєння методів обробки і аналізу експериментальних даних.

Цілі та завдання окремих лабораторно-практичних робіт курсу ви-

значені в даних Методичних вказівках в кожній конкретній роботі. Найважливішою умовою ефективності лабораторно-практичних робіт за курсом є обов’язкова самопідготовка студентів до кожної роботи і ясне розуміння її цілі, змісту і методики виконання.

5

Основні правила техніки безпеки при виконанні лабораторно-практичних робіт

Учбово-лабораторні стенди в лабораторіях електричних машин (ЕМ) відносяться до діючих електроустановок, окремі елементи яких перебувають під напругою 220-380 В. Тому під час занять у лабораторіях ЕМ студенти повинні строго дотримувати Правила техніки безпеки (ГОСТ- 12.0.002-74).

1 Студенти, які вперше приступають до виконання лабораторнопрактичних робіт проходять вступний інструктаж з техніки безпеки і розписуються в журналі реєстрації інструктажів (ГОСТ-12.0.004.-79). Інструктаж проводять викладачі, що проводять заняття. Студенти, які не пройшли інструктаж з техніки безпеки до лабораторних робіт не допускаються!

2Перед початком роботи всі студенти повинні ретельно ознайомитися зі схемою електропостачання лабораторій ЕМ і окремих робочих місць, розташуванням пускозахисної апаратури на лабораторному стенді і силовому щитку, а також записати технічні характеристики електричних машин що досліджуються і використаних в досліді приладів і апаратів.

3Забороняється починати збирання електричних схем без дозволу викладача, що проводить заняття. Перед початком збирання схеми необхідно переконається в тому, що автоматичні вмикачі на силовому щитку і лабораторному стенді виключені. При збиранні схеми варто використовувати прилади й апарати відповідного роду струму і меж виміру. Не допускається використання несправних приладів, перемикаючих пристроїв і клемних з’єднань!

4При збиранні електричної схеми необхідно забезпечити надійні контактні під’єднання проводів до затискачів машин, приладів і апаратів. Дозволяється використовувати тільки з’єднувальні провідники зі спеціальними наконечниками і перетину, що відповідає робочим значенням сили струму. Не допускається перетинання проводами проходів і торкання ними обертових частин машин і апаратів.

6

5Категорично забороняється включати електричну схему в мережу без перевірки і дозволу викладача. Будь-які зміни в схему дозволяється вносити тільки при відключенні її від мережі. Після внесення змін до робочої схеми включення її під напругу допускається тільки після перевірки викладачем.

6Під час проведення випробувань електричних машин варто бути уважними і обережним, не відволікатися сторонніми справами й розмовами. Не дозволяється підходити до інших електроустановок, силових щитків і пунктів і робити на них будь-які включення. Забороняється також залишати без спостереження лабораторну установку, що перебуває під напругою, або допускати до роботи на ній сторонніх осіб. У випадку припинення досліду або перерви в роботі схема повинна бути відключена від мережі.

7Під час роботи, при виявленні несправного стану устаткування, апаратів, вимірювальних приладів і з’єднувальних проводів необхідно негайно відключити схему від мережі і повідомити про те, що трапилося викладача або лаборанта. Після закінчення роботи необхідно привести

впорядок робоче місце.

8Якщо під час занять стався нещасний випадок, необхідно негайно відключити установку від мережі і надати потерпілому першу допомогу. При необхідності слід викликати швидку медичну допомогу за телефоном 103. У випадку виникнення в лабораторіях ЕМ пожежі необхідно відключити лабораторну установку за допомогою автоматичного вимикача ввідної силової зборки даної лабораторії і вжити заходів по гасінню пожежі підручними засобами. При цьому категорично забороняється гасити пожежу в електроустановках пінними вогнегасниками. При необхідності слід зателефонувати по телефону 101 і повідомити про пожежу.

9Необхідно пам’ятати, що студенти які порушили Правила техніки безпеки, піддаються адміністративному стягненню. Студенти зобов’язані дбайливо ставиться до устаткування лабораторії. У випадку псування устаткування, приладів і апаратів через недотримання Правил винні несуть матеріальну відповідальність в установленому по-

рядку.

7

8

Лабораторно-практична робота № 1

БУДОВА СИЛОВИХ ТРАНСФОРМАТОРІВ

Мета роботи: Засвоєння принципу дії та призначення силових трансформаторів, вивчення будови магнітопроводів і обмоток однофазних та трифазних трансформаторів, призначення елементів системи охолодження і приладів контролю та очистки трансформаторного масла, приладів захисту та регулювання напруги, детальне вивчення конструктивної схеми трифазного силового трансформатора та структури умовного позначення марок електротехнічної сталі і типів трансформаторів.

Завдання на самопідготовку до роботи

1 Підготувати матеріали по рекомендованій літературі [1 - 12], що стосуються принципу дії і призначення силових трансформаторів.

2 Підготувати теоретичний матеріал, що стосується основних принципів будови трансформаторів, матеріалів виготовлення магнітопроводів, обмоток силових трифазних трансформаторів.

3 Ознайомитися з методичними вказівками до даної роботи і відповісти на контрольні питання.

4 Підготувати матеріали для оформлення звіту по лабораторнопрактичній роботі №1.

Програма роботи

1 Засвоєння принципу дії та призначення силових трансформаторів [1. с. 241 – 242; 7. с. 83 – 85; 6. с. 15 – 18].

2 Вивчення будови силових трансформаторів, у тому числі:

2.1Типи, будова, способи та матеріали виготовлення магнітопроводів однофазних та трифазних трансформаторів, а також властивості та переваги електротехнічних сталей [1. с. 245 – 250; 6. с. 20 – 24; 10. с. 97

– 110];

9

2.2Типи, будова та матеріали виготовлення обмоток трансформаторів. Види обмоток за способом розташування та величиною напруги [1. с.

250 – 254; 6. с. 24 – 27; 10. с. 117 – 141];

2.3Призначення елементів та принцип дії системи охолодження силових трансформаторів [1. с. 258 – 262; 6. с. 28 – 31; 10. с. 240 – 251];

2.4Прилади контролю та очистки трансформаторного масла, захисту та регулювання напруги трансформаторів [6. с. 31 – 32; 10. с. 246 – 251];

2.5Складання конструктивної схеми будови трифазного силового транс-

форматора [1. с. 259; 6. с. 29].

3 Ознайомлення:

3.1Зі структурою умовного позначення марки електротехнічної сталі (у відповідності з ГОСТ 21427.1-83) [10. с. 100];

3.2Зі структурою умовного позначення типів трансформаторів [10. с. 333

– 337];

3.3З технічною характеристикою силових трансформаторів, що використовуються у сільському господарстві [10. с. 337 – 343].

Основні теоретичні положення і вказівки по виконанню

Трансформатор – це електромагнітний статичний перетворювач електричної енергії, який має дві або більше індуктивно зв’язані обмотки і призначений для зміни напруги змінного струму. Трансформатори використовуються також для перетворення числа фаз і частоти. В сучасній електроенергетиці трансформатори використовуються на всіх стадіях виробництва, перетворення і використання електроенергії.

Принцип дії трансформатора базується на явищі електромагнітної індукції, яке було відкрите М. Фарадеєм в 1831 р.

При підключення первинної обмотки трансформатора до мережі з синусоїдальною напругою U1 в обмотці виникає струм І1, який створює синусоїдальний магнітний потік Ф, що замикається по магнітопроводу. Потік Ф індуктує е.р.с. як в первинній, так і у вторинній обмотці. При підключенні до вторинної обмотки навантаження, в цій обмотці виникає вторинний струм І2 і на затискачах встановлюється деяке значення напруги

10