Контрольная работа: Параметры трансформатора и двигателя

Задача 1

Трехфазный трансформатор номинальной мощностью  имеет номинальные напряжения , мощность потерь холостого хода  и мощность потерь опытного короткого замыкания ; напряжение короткого замыкания  и ток холостого хода  даны в процентах от номинальных величин. Схема соединения обмоток и все его параметры приведены в табл. 1.

1. Определить номинальные параметры трансформатора:

номинальные токи трансформатора;

фазные напряжения и токи трансформатора;

коэффициент трансформации и линейный (групповой) коэффициент трансформации.

2. Угол потерь и коэффициент мощности при холостом ходе.

3. Определить параметры Г-образной схемы замещения трансформатора.

4. Построить внешнюю характеристику трансформатора, найти максимальный КПД трансформатора, изобразить зависимость КПД трансформатора в функции коэффициента загрузки  при заданном значении . Значение коэффициента загрузки принять равным .

5. Построить в масштабе векторную диаграмму по Г-образной схеме замещения трансформатора. Изобразить качественно энергетическую диаграмму трансформатора.

Таблица 1.

Решение

1.  – номинальный ток первичной обмотки.

 – номинальный ток вторичной обмотки.

- фазный ток первичной обмотки.

- фазный ток вторичной обмотки.

- фазный ток первичной обмотки.

 – фазный ток вторичной обмотки.

 – коэффициент трансформации.

 – линейный коэффициент трансформации.

2. - мощность потерь.

 – КПД.

- угол потерь.

4.  – внешняя характеристика трансформатора.

 – номинальный ток короткого замыкания.

.

Составим таблицу значений внешней характеристики:

Рис. 1. Внешняя характеристика

Составим таблицу значений зависимости КПД от коэффициента загрузки:

Рис. 2. Зависимость КПД трансформатора от коэффициента загрузки

Задача 2

Асинхронный трехфазный электродвигатель с короткозамкнутым ротором при соединении фазных обмоток звездой подключен к сети с линейным напряжением 380 В и имеет следующие данные в номинальном режиме работы: - мощность на валу; - частота вращения вала; - КПД; - коэффициент мощности фазы статора. Кратность критического момента; отношение активного сопротивления фазы статора к приведенному активному сопротивлению фазы ротора .

1. Определить параметры номинального режима асинхронного двигателя;

– Вращающий момент на валу двигателя;

– Электромагнитный момент двигателя;

– Номинальный ток электродвигателя;

– Мощность, потребляемую электродвигателем из сети в номинальном режиме (активную, реактивную, полную);

– Номинальное скольжение.

2. Найти критическое скольжение и критический момент.

3. Найти параметры Г-образной схемы замещения асинхронной машины (), найти пусковой ток и кратность пускового тока, пусковой момент и кратность пускового момента.

4. Записать уравнение механической характеристики асинхронной машины, изобразить на одном рисунке векторные диаграммы токов схемы замещения для

5. Изобразить Г-образную схему замещении асинхронной машины, изобразить на одно рисунке векторные диаграммы токов схемы замещения для  и построить годограф потребляемого тока.

6. Построить качественно энергетическую диаграмму электродвигателя. Данные взять из табл. 2.

Таблица 2.

Решение

1. – номинальный момент на валу электродвигателя.

 – номинальный ток.

- активная потребляемая мощность.

- полная потребляемая мощность.

-реактивная мощность.

- номинальное скольжение.

- электромагнитная мощность.

 – электромагнитный момент.

2. - критический момент.

- критическое скольжение.

4. - механическая характеристика.

Рис. 3. Механическая характеристика

5.

Рис. 4. Г-образная схема замещения

6.

Рис. 5. Энергетическая диаграмма двигателя.

Задача 3

Трехфазный синхронный турбогенератор работает на сеть большой мощности напряжением 380 В и имеет следующие номинальные параметры: мощность , коэффициент мощности , номинальное напряжение , частоту , число пар полюсов , угол выбега . Мощность турбины в номинальном режиме работы синхронного генератора .

Характеристика холостого хода генератора задана в виде следующей таблицы:

За базовые значения ЭДС и тока возбуждения приняты их значения в режиме холостого хода генератора при подключенном состоянии его к сети.

1. Определить частоту вращения ротора генератора, номинальные значения КПД и тока.

2. Изобразить расчетную электрическую схему замещения синхронного генератора и его упрощенную векторную диаграмму в номинальном режиме работы генератора. По геометрии векторной диаграммы определить синхронное индуктивное сопротивление обмотки фазы статора, ЭДС и величину тока возбуждения (%) в номинальном режиме работы генератора.

3. Сделать вывод уравнения U-образной характеристики синхронного генератора для трех значений активной мощности генератора (). Определить значения тока возбуждения (в%), при которых генератор выпадает из синхронизации.

4. Построить в масштабе векторные диаграммы генератора для трех заданных (a, b, c) точек U-образных характеристик синхронного генератора. Данные для расчета взять в табл. 3

Таблица 3.

Решение

1. - номинальная частота вращения.

- КПД.

 – номинальный ток.

2. - величина вектора

- падение напряжения на синхронном индуктивном сопротивлении.

 – синхронное индуктивное сопротивление фазы обмотки статора.

- относительное значение ЭДС холостого хода.

Рис. 6. Характеристика холостого хода.

- относительная величина тока по характеристике холостого хода.

Рис. 7. Векторная диаграмма

3. - ток обмотки статора

При

 – значение относительного тока возбуждения.

При

 – значение относительного тока возбуждения.

.

При

 – значение относительного тока возбуждения.

.

Рис. 8. U-образные характеристики

Сводная таблица для расчета U-образных характеристик синхронного генератора

Условие выпадения из синхронизации:

При Р=0: (определяется по U-образной характеристике).

При : .

При : .

Задача 3

Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением вращается с частотой 1000 об/мин и имеет следующие параметры: - номинальное напряжение; - сопротивление цепи возбуждения; - сопротивление цепи якоря;  – номинальный ток якорной обмотки. Характеристика холостого хода генератора задана в виде следующей таблицы:

Значения  и  выражены в% от их значений в номинальном режиме работы генератора.

1. Определить номинальный ток и номинальную мощность генератора, номинальный электромагнитный момент и КПД. При расчете КПД принять величины магнитных и механических потерь равными 2 и 1,5% от номинальной мощности генератора соответственно.

2. Построить внешнюю характеристику генератора и определить ток в режиме короткого замыкания.

3. Построить качественно энергетическую диаграмму генератора.

Таблица 4.

Решение

1.

- номинальный ток.

 – номинальная мощность.

 – номинальный электромагнитный момент.

 – КПД.

2.

Рис. 9. Характеристика холостого хода

Рис. 10. Внешняя характеристика генератора

 – ток короткого замыкания.

3.

Рис. 11. Энергетическая диаграмма генератора параллельного возбуждения

Задача 4

Электродвигатель постоянного тока параллельного возбуждения имеет при напряжении сети 220 В номинальный ток , номинальную частоту вращения  и ток холостого хода . Сопротивление цепи якорной обмотки , сопротивление цепи возбуждения .

1. Определить КПД, частоту вращения электродвигателя, вращающий момент при токах якоря, составляющих 0; 0,25; 0,5; 0,75; 1,00; 1,25 от номинального. Полученные данные изобразить в виде графиков на одном рисунке.

2. Рассчитать величину пускового сопротивления, при котором значение пускового тока якоря будет в 2 раза больше его номинального значения. Построить качественно энергетическую диаграмму двигателя.

Таблица 5.

Решение

1.  – номинальная мощность.

 – КПД.

 – противоЭДС

 – частота вращения.

 – вращающий момент.

Рис. 12. Зависимость КПД от тока якоря

Рис. 13. Зависимость частоты вращения от тока якоря

Рис. 14. Зависимость вращающего момента от тока якоря

2.  – пусковой ток.

 – номинальный ток обмотки возбуждения.

 – ток якоря при пуске двигателя.

 – пусковое сопротивление.

.

Рис. 15. Энергетическая диаграмма двигателя

Список литературы

трансформатор асинхронный двигатель номинальный

1.  Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 340 с.

2.  Любова О.А., Шумилов А.А. Расчёт однофазной цепи переменного тока. М.у. к выполнению расчётно-графического задания №1 по электротехнике. – Архангельск, АЛТИ, 1985. – 306 с.

3.  Основы промышленной электроники /Под ред. В.Г. Герасимова. – М.: Высш. шк., 1986. – 322 с.

4.  Сборник задач по электротехнике и основам электроники / Под ред. В.Г. Герасимова. – М.: Высш. шк., 1987. – 352 с.

5.  Соловьёв В.А., Шумилов А.А. Линейные электрические цепи переменного тока. М.у. к выполнению лабораторных работ по электротехнике. – Архангельск, АГТУ, 1996. – 284 с.

6.  Шекалов Е.А. и др. Трёхфазные трансформаторы. Асинхронные двигатели. М.у. к выполнению расчётно-графического задания №3, 4 по электротехнике. – Архангельск, АЛТИ, 1985. – 308 с.

7.  Электротехника /Под ред. В.Г. Герасимова/ – М.: Высш. шк., 1985. – 326 с.