MASZYNY ELEKTRYCZNE ŚCIAGA NA IV SEMESTRf


TRANSFORMATORY

1. Straty mocy w rdzeniu ferromagnetycznym - podział, od czego zależą

W przypadku strumienia zmiennego w czasie Φ(t) w rdzeniu magnetycznym występują straty. Wynikają one ze zjawiska histerezy oraz związane są z występowanie prądów wirowych w rdzeniu.

Straty histerezowe - związane są ze zjawiskiem histerezy magnetycznej. Wprawdzie rdzenie transformatorów wykonane są z materiałów oo dość wąskiej pętli histerezy, ale z punktu widzenia strat zjawiska histerezy pominąć nie można. Jeśli prąd płynący w uzwojeniu ma częstotliwość f, to pętla histerezy jest obiegana f razy na sekundę. Moc strat na histerezie jest proporcjonalna do częstotliwości i do powierzchni pętli.

0x01 graphic

Cm - współczynnik charakteryzujący materiał ferromagnet.

f - częstotliwość,

Bm - maksymalna wartość indukcji magnetycznej.

Straty wiroprądowe powstają w środowisku przewodzącym w wyniku przepływu prądów wirowych. Ograniczenie prądów wirowych uzyskuje się w wyniku budowy rdzenia wykonanych z blach izolowanych jednostronnie. Straty wiroprądowe są proporcjonalne do kwadratu indukcji magnetycznej w rdzeniu i do kwadratu częstotliwości.

0x01 graphic

0x01 graphic

Stratność blach, z których wykonuje się rdzenie transformatorów, zależne jest od technologii stosowanej przy produkcji blach.

Straty w stali można wyznaczyć droga pomiarową. Są one równe mocy pobranej przez transformator w stanie jałowym przy napięciu znamionowym. Straty te zależą od kwadratu indukcji magnetycznej w rdzeniu, która z kolei zależy od wartości przyłożonego napięcia.

2. Siła elektromotoryczna indukowana w uzwojeniu transformatora

Transformator służy do zmiany wartości przemiennych przy tej samej częstotliwości. Zmiana wartości napięcia następuje podczas przetwarzania energii elektrycznej za pośrednictwem strumienia magnetycznego, który przechodzi przez rdzeń. Strumień magnetyczny, zmieniając się w czasie, indukuje siły elektromotoryczne w cewkach uzwojeń nawiniętych wokół rdzenia.

Siła elektromotoryczna indukowana w cewce jest proporcjonalna do amplitudy strumienia magnetycznego ၆, częstotliwość f jego zmian w czasie oraz liczby zwojów N.

0x01 graphic

(dla cewek bez rdzenia ferromagnetycznego L = const)

0x01 graphic

Jeżeli Φ = Φmsinωt, to

0x01 graphic

gdzie

0x01 graphic

Siłą elektromotoryczną opisaną tym wzorem zależną od pulsacji ၷ=2ၰf zmian strumienia w czasie nazywa się siłą elektromotoryczną transformacji. Siła ta jest proporcjonalna do pulsacji „ၷ” zmian strumienia w czasie

0x01 graphic

၌ - przewodność obwodu magnetycznego

U - przepływ magnesujący rdzeń transformatora

3. Typowa wartość indukcji magnetycznej i przenikalności magnetycznej względnej w rdzeniu transformatora

Znając strumień główny z zależności

0x01 graphic

Korzystając z przekroju SFex wyznacza się wartość maksymalną indukcji magnetycznej w poszczególnych odcinkach strumienia rdzenia.

0x01 graphic

4. Przebieg prądu biegu jałowego transformatora jednofazowego przy magnesowaniu swobodnym i wymuszonym (jakie harmoniczne zwarte są w prądzie, jakie napięcia indukują się w uzwojeniach wtórnych)

0x01 graphic

W prądzie fazowym musi wystąpić trzecia harmoniczna. Trzecia harmoniczna nie występuje w prądzie przewodowym. Jeśli trzecia harmoniczna występuje w prądzie, to strumień jest sinusoidalny.

5. Co to jest grupa połączeń, w jakim celu wprowadza się to pojęcie?

Grupa połączeń podaje informacje o przesunięciu kątowym między wektorami napięć strony dolnego i górnego napięcia.

Przesunięcie kątowe określa się nie w stopniach tylko w godzinach, przy czym jednej godzinie odpowiada kąt 30Ⴐ. Kąt liczy się w kierunku ruchu wskazówek zegara od strony napięcia górnego do dolnego. Określenie kąta jest istotne, ponieważ w transformatorze o takim samym układzie połączeń lecz innym sposobie połączenia końcówek uzwojeń, położenia wektorów napięć są różne.

Transformowanie napięć i prądów trójfazowych może następować przy zastosowaniu 3 transformatorów jednofazowych lub jednego transformatora trójfazowego. W obydwu przypadkach uzwojenia należące do poszczególnych faz mogą być w rozmaity sposób połączone.

Układem połączeń nazywa się sposób połączenia końcówek uzwojeń poszczególnych faz. W transformatorach rozróżnia się 3 układy połączeń

nazwa

symbol

Oznaczenia literowe

Górne nap.

Dolne nap.

Gwiazda

Trójkąt

Zygzak

Układ połączeń wywiera istotny wpływ na warunki magnesowania rdzeni oraz na działanie transformatora podczas obciążeń niesymetrycznych.

Ze względów ekonomicznych i technicznych przyjmuje się zasady łączenia uzwojeń:

-w obwodach nn z przewodem neutralnym, może występować tylko układ gwiazdy lub zygzaka

-w obwodach WN, w których nie stosuje się przewodu neutralnego, może występować układ gwiazdy lub trójkąta

-układ zygzaka stosuje się, z wyjątkiem przypadków specjalnych, w obwodach niskiego napięcia transformatorów o mocach nie przekraczających 250kVA

-układ trójkąta łączy się tylko uzwojenia tylko jednej ze stron

6. Wyznacz na podstawie schematu połączeń przesunięcie godzinowe w transformatorze trójfazowym

7. Warunki pracy równoległej transformatorów

1) Przekładnie transformatorów powinny być jednakowe przy tych samych napięciach znamionowych (odchyłka przekładni do 0,5%)

2) Jednakowe grupy połączeń

3) Jednakowe napięcia zwarcia

4) Stosunek mocy znamionowych nie powinien być większy niż 3

Spełnienie tych warunków ma na celu :

- ograniczenie prądów wyrównawczych, przepływających między transformatorami o niejednakowych przekładniach

-rozłożenie obciążenia na poszczególne transformatory proporcjonalnie do ich mocy znamionowych

- umożliwienie dodawania algebraicznego mocy znamionowych transformatorów

8. Pełen i uproszczony wykres wskazowy transformatora

0x01 graphic

Uproszczony wykres:

0x01 graphic

9. Wykresy wskazowe transformatora przy różnych charakterach obciążeń

Wykres wskazowy transformatora przy obciążeniu czynno-pojemnościowym:

0x01 graphic

Wykres wektorowy transformatora przy obciążeniu czynno-indukcyjnym:

0x01 graphic

10. Co to jest napięcie zwarcia i prąd biegu jałowego, typowa wartość procentowa napięcia zwarcia i prądu biegu jałowego transformatorów

Podczas próby zwarcia wyznacza się napięcie zwarcia, które jest charakterystycznym parametrem transformatora i musi być zawsze podawane na tabliczce znamionowej. Próbę zwarcia wykonuje się tak, że po zwarciu uzwojenia wtórnego uzwojenie pierwotne zasila się napięciem zwiększonym od 0 do wartości, przy której przez uzwojenia płyną prądu znamionowe. Napięcie zmierzone jest napięciem zwarcia UZ. Napięcie to jest równe iloczynowi prądu znamionowego IN uzwojenia i impedancji zwarcia ZZ czyli UZ=Zz*IN . Wartość napięcia zwarcia waha się w granicach od 0,04 do 0,15 napięcia znamionowego.

0x01 graphic

Transformator pracuje w stanie jałowym i jeśli jego uzwojenie pierwotne jest przyłączone do źródła zasilania a obwód wtórny jest rozwarty. Prąd dopływający do uzwojenia zasilającego nazywa się prądem stanu jałowego. W prądzie stanu jałowego I0 można wyodrębnić składową magnesującą IN niezbędną do wytworzenia strumienia magnetycznego oraz składową IFE reprezentującą straty mocy w rdzeniu. Prąd stanu jałowego zależy od mocy znamionowej transformatora. Zwykle określa się go w procentach prądu znamionowego

0x01 graphic

W transformatorach bardzo małej mocy procentowy prąd jałowy może nawet wynosić 90 kilka procent, podczas gdy w mniejszych transformatorach energetycznych około 3%, a w dużych transformatorach energetycznych mniej niż 1%. W transformatorach energetycznych składowa magnesująca jest praktycznie równa prądowi stanu jałowego.

11. Charakterystyki zewnętrzne transformatora

0x01 graphic

Zmiennością napięcia w transformatorze nazywamy zmiany napięcia liczone przy braku obciążenia na biegu jałowym do wzrostu obciążenia znamionowego.

0x01 graphic

UN- napięcie znamionowe

0x01 graphic

0x01 graphic

12. Zmienność napięcia w transformatorze

Zmiennością napięcia w transformatorze nazywamy zmiany napięcia liczone przy braku obciążenia na biegu jałowym do wzrostu obciążenia znamionowego:

0x01 graphic

po przemnożeniu przez przekładnię U

0x01 graphic

Informuje ona o tym o ile zmieniło się napięcie na zaciskach wtórnych transformatora przy zmianie obciążenia od 0 do znamionowego. Z charakterystyk zewnętrznych wynika, że zmienność napięcia zależy od charakteru obciążenia w sposób pokazany na wykresie.

Charakterystyka zmienności napięcia transformatora o napięciu zwarcia U2=6%

0x01 graphic

Maksymalna zmienność napięcia odpowiada obciążeniu czynno-indukcyjnemu przy cosၪ2=cosၪZ i równa jest napięciu ၊Um=UZ . Przy pewnym obciążeniu czynno pojemnościowym (punkt f) zmienność napięcia jest równa 0. Oznacza to, że przy przejściu od stanu jałowego do obciążenia znamionowego przy czynno pojemnościowym współczynniku mocy wartość napięcia U2 nie zmienia się. Ujemna wartość zmienności napięcia oznacza wzrost napięcia strony wtórnej przy przejściu od stanu jałowego do pracy znamionowej.

13. Porównać przebiegi prądu biegu jałowego w transformatorach połączonych w Yyo, Dy

14. Schemat zastępczy transformatora, parametry schematu zastępczego - co reprezentują i od czego zależą

0x01 graphic

U1=R1I1+jၷL11I1+ jၷL12I2Ⴑ jၷL12I1

U2=R2I2+jၷL12I2+ jၷL12I1Ⴑ jၷL12I2

Połączenie galwaniczne

U1=R1I1+jၷ(L11-L12)I1+ jၷL12(I1+I2)

U2=R2I2+jၷ(L22-L12)I2+ jၷL12(I1+I2)

0x01 graphic

0x01 graphic

jXG=jၷL12'

jXR=jၷ(L11-L12')

jXR'=jၷ(L22'-L12')

L22'=ၮ2L22

L12'=ၮL12

ၮ - przekładnia transformatora

W celu uniknięcia występujących ujemnych reaktancji pojemnościowych wprowadza się (w schemacie zastępczym) zastępczy prąd strony wtórnej oraz napięcie zastępcze strony wtórnej.

15. Moc czynna i moc pozorna

Gwiazda:

0x01 graphic

Trójkąt

0x01 graphic

16. Stany nieustalone w transformatorach, przebiegi prądu w stanach nieustalonych, wpływ na przebieg prądów momentu załączenia napięcia

17. Autotransformatory

Jest to układ przemieniający napięcie, z jednym uzwojeniem. Część tego uzwojenia stanowi stronę wtórną.

Przy rozpatrywaniu schematu zastępczego zwróciliśmy uwagę na to, że I1+I2Ⴛ0. W związku z tym pojawił się pomysł aby w transformatorze połączyć uzwojenie pierwotne z wtórnym w taki sposób aby w części uzwojenia występował prąd będący sumą prądu uzwojenia pierwotnego i wtórnego. Prąd I0 jest prądem związanym z uzwojeniem wtórnym.

0x01 graphic

W uzwojeniu wtórnym występuje mniejszy prąd a zatem uzwojenie to może być cieńsze, natomiast w uzwojeniu pierwotnym jest mniej zwojów niż w klasycznym transformatorze, a zatem masa transformatora będzie mniejsza.

W autotransformatorach wyróżnia się dwie moce :

-przechodnią

-własną

SP=U1I1=U2I2

S=1/2(U1I1+ U2I2)=SP

SSA=rSP

Wady : mała wartość napięcia zwarcia

UZA=UZTr - strona wtórna jest zawsze połączona z pierwotną

MASZYNY ASYNCHRONICZNE

1. Rodzaje pól w maszynach elektrycznych i zasada ich wytwarzania

elementu (układu), odchylenia a zwrot i wartość są stałe,

względem elementu (układu) odchylenia a zwrot i wartość ulegają zmianom w czasie szczególnym przypadkiem takiego pola jest pole pulsacyjne (pulsujące), którego przy nieruchomej osi i zmiennej wartośći zachowuje stały zwrot.

zachowaniu stałego zwrotu wzdłuż tej osi. Typowym i szczególnym przypadkiem jest pole wirujące o stałej wartości

Pole stałe można wytwarzać za pomocą magnesów trwałych lub elektromagnesów zasilających prądem stałym. Pole przemienne można wytworzyć za pomocą elektromagnesów zasilanych prądem przemiennym o częstotliwości f. Pole wirujące można wytworzyć przez wirujący elektromagnes zasilany prądem stałym.

2. Siła elektromotoryczna indukowana w uzwojeniu fazowym silnika indukcyjnego (synchronicznego)

SEM jest indukowana w uzwojeniu fazy najczęściej przez pole magnetyczne kołowe wirujące ze stałą prędkością kątową.

0x01 graphic

Zfz - liczba zwojów uzwojenia fazowego

f1 - częstotliwość

kuz - współczynnik uzwojenia

фm - strumień

3. Podział (rodzaje maszyn) oraz budowa maszyn indukcyjnych

Rozróżnia się ze względu na:

dwufazowe i trójfazowe

pierścieniowe i klatkowe.

Budowa: Maszyna indukcyjna składa się z części nieruchomej - stojan, część ruchoma - wirnik.

Obwód magnetyczny składa się z rdzenia stojana i rdzenia wirnika. Rdzenie stojana i wirnika są wykonane w formie pakietu z blach izolowanych między sobą. Na całym obwodzie rdzenia stojana i wirnika wycina się rowki zwane żłobkami, w których umieszcza się uzwojenia. Rdzeń stojana umieszcza się w kadłubie maszyny natomiast rdzeń wirnika bezpośrednio na wale lub na piaście.

Każda maszyna indukcyjna wirująca składa się z 3 podstawowych elementów:

maszyny (składa się z rdzenia wirnika i stojana)

elektromotoryczne i płyną prądy

chłodzenie.

Silnik indukcyjny buduje się o mocach od kilku W do kilku MW przy napięciach zasilających od 100 V - 15 kV

0x01 graphic

0x01 graphic

4. Porównaj straty moce w rdzeniu wydzielane przy s=1 i s=sn

5. Zasada działania silnika indukcyjnego

Silnik indukcyjny wykorzystuje wirujące pole magnetyczne wytworzone w jego stojanie przez umieszczone tam uzwojenie trójfazowe. Pod wpływem tego pola w nieruchomym wirniku indukuje się SEM i zaczyna płynąć prąd. Oddziaływanie pola magnetycznego na przewodnik z prądem powoduje powstanie siły F=Bil. Wirnik zaczyna się obracać i po pewnym czasie osiąga prędkość ustaloną, która jest mniejsza od prędkości wirowania pola magnetycznego (prędkość synchroniczna). Prędkości synchronicznej silnik nie osiąga ponieważ oznaczałoby to zanik momentu obrotowego (wirnik byłby wtedy nieruchomy względem pola magnetycznego)

6. Napięcie zwarcia, prąd biegu jałowgo - wartość procentowa, porównaj z wartościami tych parametrów w transformatorze i maszynie indukcyjnej

0x01 graphic

Napięcie zwarcia procentowe wacha się dla silników:

UZ є (0,1÷0,25) UN

0x01 graphic

Przy zwarciu to co w gałęzi poprzecznej się pomija.

0x01 graphic

Wartości procentowe:

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

7. Schemat zastępczy maszyny indukcyjnej

0x08 graphic

8. Związek mocy i momentu, sprawność maszyny indukcyjnej

0x01 graphic

dla małych maszyn: 0x01 graphic

dla dużych maszyn: 0x01 graphic

0x01 graphic

Silniki pracują zazwyczaj przy nieobciążeniu

0x01 graphic

Tu - moment użyteczny

ω - prędkość kątowa wirnika

9. Wykres wskazowy maszyny indukcyjnej

STR. 33 „Dla tego schematu możemy narysować wykres podobny jak dla transformatora” (chuj wie co o tym myśleć) jak dla mnie podobny nie znaczy taki sam wiec nie wiem kurwa!

10. Bilans mocy w maszynie asynchronicznej

Silnik indukcyjny pobiera z sieci zasilającej moc czynną Pin. Część tej mocy pobieranej jest zużywana na pokrycie strat ΔPCul w uzwojeniu stojana oraz strat ΔPFel w rdzeniu stojana, reszta jest przekazywana do wirnika jako moc idealna Pψ. Część tej mocy z kolei pokrywa straty w uzwojeniu wirnika ΔPcu2. Część pozostałej mocy pola magnetycznego wirującego P2 wydziela się na rezystancji zewnętrznej przyłączonej do uzwojenia wirnika, reszta jest przekazywana na wał wirnika jako mocy mechanicznej o straty mechaniczne ΔPn.

silnika P do mocy elektrycznej (czynnej) P1 pobranej przez silnik z sieci zasilającej.

0x01 graphic

Różnica między mocą pobraną z sieci a przekazaną do urządzenia napędzanego określa straty mocy w silniku.

0x01 graphic

Straty mocy obejmują straty mocy w stojanie i wirniku.

Na straty mocy w stojanie składają się:

0x01 graphic
0x01 graphic

m - liczba faz, R1 - rezystancja uzwojenia stojana

Straty mocy w wirniku są sumą:

0x01 graphic

m - liczba faz, R2 - rezystancja wirnika

Moc P12 jest mocą przeniesioną ze stojana do wirnika przez wirujące pole magnetyczne o prąd synchroniczny ϖm1 i odpowiada ona momentowi elektromagnetycznemu.

0x01 graphic

11. Moment elektromagnetyczny w maszynie indukcyjnej

Wykorzystując uproszczony schemat zastępczy jak na rysunku:

0x01 graphic

0x01 graphic

Fukcja T(s) ma dwa ekstrema:

0x01 graphic

Tk-moment maksymalny zwany inaczej T krytyczne.

0x01 graphic

0x01 graphic
.

Moment elektromagnetyczny możemy również obliczyć znając moc mechaniczną Pm i prędkość obrotową wirnika

0x01 graphic
.

Mimo, iż moment użyteczny różni się od momentu elektromagnetycznego o moment tarcia, a moc użyteczna od mocy mechanicznej o straty mechaniczne, zależność ta jest określona podobnie:

0x01 graphic
, gdy [n] = Obr/s,

0x01 graphic
, gdy [n] = Obr/min.

12. Charakterystyka mechaniczna maszyny indukcyjnej - charakterystyczne punkty i zakresy pracy

13. Charakterystyka mechaniczna silnika indukcyjnego - charakterystyczne punkty i zakresy pracy

0x01 graphic

0x01 graphic

14. Wpływ na przebieg charakterystyki mechanicznej silnika napięcia zasilania, rezystancji w obwodzie wirnika, częstotliwości napięcia zasilającego

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

15. Metody rozruchu silników indukcyjnych

Przełącznik ten może być stosowany do rozruchu silników indukcyjnych, które mają wyprowadzone na tabliczkę zaciskową 6 końcówek uzwojenia stojana. Napięcie sieci zasilającej powinno być równe napięciu znamionowemu uzwojenia stojana połączonego w trójkąt. Silnik załącza się do sieci przy ustawieniu przełącznika w takim położeniu, w którym ustawienie stojana jest połączone w gwiazdę, wirnik silnika zaczyna wirować. W chwili, gdy ustali się prędkość obrotową silnika przełącznik należy położyć na położenie, przy którym uzwojenie stojana jest połączone w trójkąt.

0x01 graphic

Jest to minus tego sposobu rozruchu

0x01 graphic

Przez zastosowanie autotransformatora o przekładni ν uzyskuje się zmniejszenie momentu rozruchowego ν2 razy oraz ze zmniejszeniem prądu sieci ν2 razy.

Autotransformator może być wykonany z odpowiednio dużą liczbą zaczepów, co pozwala na stopniowanie napięcia rozruchowego np. przez załączanie odpowiednich styczników.

0x01 graphic

Wyłącznik W jest w momencie przystępowania do rozruchu otwarty W1 i W2 zamknięty. Ustawiamy Ty tak, aby napięcie było niskie, przy którym następuje rozruch (regulujemy napięcie)

(stosuje się go w silnikach małej mocy). Dobranie oporników rozruchowych w taki sposób, aby moment początkowy zmniejszał się ν2 razy powoduje zmniejszenie prądu zaledwie ν razy. Jest to wada w porównaniu z rozruchem za pomocą autotransformatora. W obwodzie stojana w czasie rozruchu powstają duże straty.

0x01 graphic

IDW

If

I0

UXz'

UX1

I2'

URz'

Ui

UR1

U

Xf

RFe

R2' (1-s)/s

Rz'

Xz'

R1

X1

I1



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
najlepsza ściąga na PIR, Semestr IV, Wspólne, Podstawy Inżynierii Ruchu
pkm lozyska sciaga, Mechanika IV semestr, Podstawy Konstrukcji Maszyn UTP, laboratorium, PKM sem 4 l
pele1-ściąga na zaliczenie 2 semestru, elektromagnetyzm
Elektra - ściąga, Polibuda (MiBM), Semestr III, III semestr, Skowron, III semestr, Elektronika i ele
pkm przekladnia sciaga, Mechanika IV semestr, Podstawy Konstrukcji Maszyn UTP, laboratorium, PKM sem
Sciąga na kolokwium semestr IV eksploatacja GIG
testy kg sciaga, studia (IV semestr), Egzamin kinezyterapia
zbioróweczka zagadnienia na IV semestr z chemii, nauka, politechnika białostocka, budownictwo semest
elektronika ściąga kolokwium zaliczeniowe, semestr 2, elektronika, kolokwium
maszyny, aaa, studia 22.10.2014, Materiały od Piotra cukrownika, Maszyny elektryczne, zagadnienia na
sciaga ss, IV semestr, Silniki
Testy neurologiczne kręgosłupa sciaga, studia (IV semestr), Egzamin kinezyterapia
Sciąga na kolokwium semestr V eksploatacja GIG, GIG Gliwice
Elektrotechnika-ściąga, Polibuda (MiBM), Semestr III, III semestr, od Arniego, 3 semester, sebastian
Maszyny Elektryczne pytania na egzamin 2007
Elektrotechnika - sciaga na egzamin, wip, Elektra
ściąga na religio, Semestr 3, Religioznawstwo
testy miednica sciaga, studia (IV semestr), Egzamin kinezyterapia

więcej podobnych podstron