Общие указания к выполнению контрольной работы (стр. 3 )

Рис. 4.13. Механическая характеристика асинхронной машины

3.7). По механической характеристике определим значения электромагнитного момента для скольжений

а) номинального sном = (n1 - n2) / n1 = (6/ 6000 = 0,033,

где n1 = (60× f1) / р = (60 × 400) / 4 =6000 об/мин – частота вращения магнитного поля статора,

р = 4 – число пар полюсов,

- номинальный момент Мном = 0,94 Нм

б) критического sкр » R/2/ Xк = 1,73 /8 = 0,22

- максимальный момент Ммах = 2,71 Нм

в) s = 1 – пусковой момент Мп = 1,28 Нм.

Момент холостого хода рассчитаем, исходя из соотношения

Мо = Ро / Ω1 = 270 / 628 = 0,43 Нм,

где Ω1 = (2×π f1) / р = (2×π × 400) / 4 = 628 рад/с угловая скорость поля.

По механической характеристике определим s0 =0,014.

3.8). Кратность пускового момента Кп = Мп / Мном = 1,28 / 0,94 = 1,36,

перегрузочная способность Км = Ммах / Мном = 2,71 /0,94 = 2,9.

3.9). При уменьшении питающего напряжения на 20% ,то есть до (0,8×U1ном), получим

пусковой момент 1,28 × (0,8)2 = 1,28 × 0,64 = 0,82 Нм

максимальный момент 2,71 × (0,8)2 = 2,71 × 0,64 = 1,73 Нм.

Задача 4. Синхронные электрические машины

Технические данные трехфазного явнополюсного синхронного генератора:

номинальная мощность Sном = 60 кВА;

номинальное линейное напряжение U1л = 208 В;

соединение обмотки якоря – Y;

номинальный коэффициент мощности cosj = 0,8;

номинальная частота вращения n = 8000 об/мин;

номинальная частота f =400 Гц;

активное сопротивление фазы обмотки якоря rа* = 0,02 о. е.;

индуктивное сопротивление рассеяния фазы обмотки якоря хσа* =0,03о. е.;

отношение короткого замыкания ОКЗ =0,69;

коэффициент приведения МДС якоря по продольной оси Каd = 0,85.

4.1). В качестве базиса выберем следующие номинальные величины:

В,

SБ = Sном = 60000 ВА,

IБ = IН = Sном / (3×U) = 60000 /(3×120) = 166,7 А,

ZБ = UБ / IБ = 120 / 166,7 = 0,72 Ом,

w Б = w ном= 2p×f ном= 2p×400 = 2513 рад/с

4.2). По данным табл. 3.2 строим характеристику холостого хода синхрон­ного генератора в относительных единицах (кривая 1 на рис. 4.14).

На этом же рисунке построены спрямленная насыщенная (прямая 2), спрямленная ненасыщенная (прямая 3) характеристики холостого хода и характеристика короткого замыкания также в относительных единицах (о. е.)

С помощью этих характеристик определим хаd*¥ - ненасыщенное значение индуктивного сопротивления продольной реакции якоря.

Рис. 4.14. Характеристики холостого хода

Е* = f (Iв) и короткого замыкания Iк* = f (Iв*)

Прямая 2 построена через точку с координатами [Iв0*, ( Еd* = Uн* )], прямая 3 как касательная к начальному участку характеристики 1 и проходит через точку с координатами [Iв0*, Еd*¥].

Полученное таким образом ненасыщенное значение ЭДС воздушного зазора Еd*¥ = 1,15 о. е. позволяет определить коэффициент насыщения магнитной цепи синхронного генератора по продольной оси

kmd = Еd*¥/ Еd* =1,15 / 1 = 1,15.

Характеристика короткого замыкания (прямая 4) построена через точку с координатами [Iв0*, Iк0*], где ток Iко* = ОКЗ = 0,69 о. е.

Учитывая соотношение

ОКЗ = 1/ хd* = 1/(хаd* + хsа*),

определяем насыщенное значение индуктивного сопротивления продольной реакции якоря

хаd* = хd* - хsа* = 1/ ОКЗ - хsа* = 1/ 0,69 – 0,03 = 1,45 – 0,03 = 1,42 о. е.

Тогда ненасыщенное значение индуктивного сопротивления продольной реакции якоря будет

хаd*¥ =хаd* × kmd = 1,42 × 1,15 = 1,63 о. е.

4.3). В соответствии с описанной ранее методикой строим векторную диаграмму Потье (рис.4.15).

Рис 4.15. Векторная диаграммы Потье трехфазного синхронного генератора

Исходными данными для построения векторной диаграммы являются

U* = 1о. е., I* = 1о. е., cosj = 0,8 (j = 37°)

Рассчитаем некоторые величины, необходимые для построения:

I* × ra* = 1 × 0,02 = 0,02 о. е., I* × хsa*= 1 × 0,03 = 0,03 о. е.,

Еd* = 1,2 о. е., Еd*¥= 1,5 о. е. (из рис 4.15),

kmd = Еd*¥ / Еd* = 1,5 / 1,2 = 1,25 (коэффициент насыщения больше, чем при коротком замыкании, так как Еd*= 1,2 > 1),

хаd* = хаd*¥ / kmd = 1,63 / 1,25 = 1,3 о. е.,

I* × хаd*= 1 × 1,3 = 1,3 о. е.,

F/a* = F/ad* = Kad × Fa* = 0,85 × 1 = 0,85 о. е.

В результате построения векторной диаграммы Потье получили

- номинальный ток возбуждения Iвн* = Fвн* = 1,9 о. е.,

- ЭДС холостого хода Е0* = 1,17 о. е, (Е0 = 1,17 × 120 = 140 В),

- ЭДС генератора в режиме номинальной нагрузки Ен* = 1,71 о. е.,

(Ен = 1,71 × 120 = 205 В),

- угол нагрузки q = 18°,

- приращение напряжения при сбросе нагрузки

DU* = Е0* - U* = 1,17 – 1 = 0,17 о. е., (DU = Е0 - U = 140 – 120 = 20 В).

Произведем дополнительные построения с использованием ненасы­щенного значения индуктивного сопротивления продольной реакции якоря хаd*¥ = 1,63 о. е и I* ×хаd*¥ = 1 × 1,63 = 1,63 о. е. и определим Ен*¥ = 1,88 о. е.,

(Ен¥ = 1,88 × 120 = 226 В).

По спрямленной насыщенной характеристике холостого хода (прямая 2 на рис. 4.15) найдем Iвн*¥ = Fвн*¥ = 1,96 о. е.

Как видно, обе эти величины возросли по сравнению с определенными ранее с учетом насыщения. Угол нагрузки также увеличился до q ¥= 20,5°.

Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что использование при построении векторной диаграммы ненасыщенных значений параметров генератора вносит погрешности в определяемые с помощью диаграммы величины, характеризующие его работу.

Так, например, найденный неточно ток возбуждения, используемый в дальнейшем для настройки регулятора напряжения, может вызвать неверное функционирование регулятора и, как следствие, ухудшение качества электроэнергии, вырабатываемой генератором.

	П Р И Л О Ж Е Н И Е. Таблицы вариантов заданий
	Генераторы постоянного тока параллельного возбуждения. Технические данные
										1
Номер строки	Две последние цифры шифра	00/01 50/51	02/03 52/53	04/05 54/55	06/07 56/57	08/09 58/59	10/11 60/61	12/13 62/63	14/15 64/65	16/17 66/67	18/19 68/69	20/21 70/71
	Номер варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	Номинальная мощность, Рном, Вт	100	150	250	300	350	600	1000	1000	1500	1500	3000
2	Номинальное напряжение, Uном, В	27	27,5	27,5	28	27,5	27,5	27,5	28,5	27,5	28,5	28,5
3	Номинальный ток якоря, Iаном, А	3,7	5,3	8,8	11	12,7	21,5	35	35,5	52	52,5	105
4	Частота вращения, n, об/мин												31
5	Сопротивление обмотки якоря, Ra, Ом (при температуре 20 ºС)	0,173	0,158	0,163	0,17	0,158	0,023	0,033	0,025	0,028	0,007	0,024
6	Сопротивление обмотки возбуждения, Rв, Ом (при температуре 20 ºС)	60	67	47	17	15,4	14,7	13,6	12,2	12,3	6,3	2,42
7	Сопротивление обмотки дополнительных полюсов, Rдп, Ом (при температуре 20 ºС)	___	___	___	___	___	___	___	___	___	___	0,0122
8	Число полюсов основных / дополнительных	4/-	4/-	4/-	4/-	4/-	4/-	4/-	4/-	4/-	4/-	4/4

											Продолжение табл. П.1
Последние цифры шифра	22/23 72/73	24/25 74/75	26/27 76/77	28/29 78/79	30/31 80/81	32/33 82/83	34/35 84/85	36/37 86/87	38/39 88/89	40/41 90/91	42/43 92/93	44/45 94/95	46/47 96/97	48/49 98/99
Номер строки	Вариант	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
1		3000	2500	5000	6000	4000	4500	675	550	770	1700	9000	10000	12000	18000
2		27,5	27,5	28,5	28,5	28,5	28,5	27	27	27	28,5	28,5	28,5	28,5	28,5	32
3		109	90	175	210	140	158	25	20,5	28,5	60	315	350	421	630
4
5		0,024	0,028	0,0052	0,0115	0,0029	0,0045	0,028	0,023	0,031	0,025	0,00645	0,003	0,00412	0,00263
6		2,2	3,7	3,2	2,2	3,9	3,3	8,7	7,6	8,9	7,3	1,32	1,2	1,25	0,92
7		0,0122	___	0,0117	0,00465	0,011	0,0115	___	___	___	___	0,00267	0,0012	0,0015	0,0011
8		4/4	4/-	4/4	4/4	6/3	6/3	4/-	4/-	4/-	4/-	6/3	6/3	8/4	8/4

Трансформаторы. Технические данные
									2
Номер строки	Две последние цифры шифра	00/01 50/51	02/03 52/53	04/05 54/55	06/07 56/57	08/09 58/59	10/11 60/61	12/13 62/63	14/15 64/65	16/17 66/67	18/19 68/69	20/21 70/71
	Номер варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	Номинальная мощность, S2ном, ВА	24	50	75	120	500	2000	150	250	500	1200	1500
2	Частота, f1 , Гц	400	400	400	400	400	400	400	400	400	400	400
3	Число фаз, m	1	1	1	1	1	1	3	3	3	3	3
4	Номинальное высшее напряжение, U1ном, В	120	115	115	300	200	208	200	200	360	200	200	33
5	Номинальное низшее напряжение, U2ном, В	40	28	6,3	115	28	115	36	36	36	36	36
6	Номинальное напряжение короткого замыкания, Uкн %	12	9,5	8,5	8	7	6,5	7,5	6,75	6,5	4,5	5,25
7	Ток холостого хода, Iо %	20	16	8	5,5	6	4	20	5	6	9,5	6
8	Потери короткого замыкания, Ркн, Вт	2	3,2	3,9	6	23,8	87	8,3	11	22	32	65
9	Потери холостого хода, Ро, Вт	2	3	3,4	5	16	63	7,5	5	14	21	45

											Продолжение табл. П.2
Последние цифры шифра	22/23 72/73	24/25 74/75	26/27 76/77	28/29 78/79	30/31 80/81	32/33 82/83	34/35 84/85	36/37 86/87	38/39 88/89	40/41 90/91	42/43 92/93	44/45 94/95	46/47 96/97	48/49 98/99
Номер строки	Вариант	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
1		1600	1650	500	1800	1850	1900	2000	2060	2500	2000	2600	3000	6000	15000
2		400	400	400	400	400	400	400	400	400	400	400	400	400	400
3		3	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3	34
4		200	200	200	200	200	200	200	200	200	200	200	200	200	200
5		36	36	36	36	36	36	36	36	36	36	36	36	36	36
6		3,4	8,1	6,4	8,35	3,4	3,15	5,2	9	8,5	6,5	8,7	9,35	5,5	3,98
7		4,2	5	10	4	3	3	10	3,5	3	4,8	5	3	2,5	2
8		37	107	28	121	50	40	37	160	150	84	160	110	192	265
9		32	40	24	40	35	27	26	50	40	44	70	43	80	165

	Трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Технические данные
										3
Номер строки	Две последние цифры шифра	00/01 50/51	02/03 52/53	04/05 54/55	06/07 56/57	08/09 58/59	10/11 60/61	12/13 62/63	14/15 64/65	16/17 66/67	18/19 68/69	20/21 70/71
	Номер варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	Номинальная мощность, Р2ном, Вт	25	50	100	200	50	100	200	350	1000	35000	600
2	Номинальное линейное напряжение, U1 л, В	200	200	200	200	200	200	200	200	200	200	200
3	Частота, f 1 , Гц	400	400	400	400	400	400	400	400	400	400	400	35
4	Номинальная частота вращения, n2, об/мин	5810	5820	5860	5880	11400	11460	11480	11500	11500	4608	4300
5	Номинальный коэффициент мощности, cos j	0,6	0,61	0,63	0,65	0,68	0,7	0,72	0,74	0,75	0,8	0,55
6	Номинальный КПД	0,38	0,48	0,55	0,64	0,58	0,6	0,67	0,7	0,78	0,83	0,7
7	Активное сопротивление фазы обмотки статора, r1, Ом (при температуре 20ºС)	36	19	10	5	23	11	4,8	2,8	0,85	0,023	1,79

											Продолжение табл. П.3
Последние цифры шифра	22/23 72/73	24/25 74/75	26/27 76/77	28/29 78/79	30/31 80/81	32/33 82/83	34/35 84/85	36/37 86/87	38/39 88/89	40/41 90/91	42/43 92/93	44/45 94/95	46/47 96/97	48/49 98/99
Номер строки	Вариант	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
1		1100	1500	2250	3000	4000	7060	10000	400	750	5600	9500	3500	5000	7800
2		200	200	200	200	200	200	200	200	200	200	200	200	200	200
3		400	400	400	400	400	400	400	400	400	400	400	400	400	400	36
4		11400	7300	5500	7600	4400	7780	7700	11300	15600	5560	7300	5500	7400	7760
5		0,76	0,76	0,58	0,8	0,62	0,655	0,73	0,72	0,67	0,69	0,62	0,62	0,68	0,74
6		0,8	0,72	0,73	0,76	0,81	0,85	0,81	0,7	0,78	0,76	0.83	0,74	0,77	0,82
7		1,24	1,09	0,35	0,1	0,15	0,19	0,23	1,67	0,87	0,27	0,27	0,14	0,192	0,22

	Трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.
	Данные опытов холостого хода и короткого замыкания
										4
Номер строки	Две последние цифры шифра	00/01 50/51	02/03 52/53	04/05 54/55	06/07 56/57	08/09 58/59	10/11 60/61	12/13 62/63	14/15 64/65	16/17 66/67	18/19 68/69	20/21 70/71
	Номер варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
		Данные опыта холостого хода
1	Ток холостого хода, Iо, А	0,2	0,34	0,55	0,9	0,23	0,45	0,8	1,2	3,5	60	3,38
2	Потери холостого хода, Ро, Вт	7	13	23	323	8	25	40	60	108	1800	135
3	Температура обмоток, ºС	50	50	50	50	50	50	50	60	65	50	100	37
		Данные опыта короткого замыкания
4	Ток короткого замыкания, Iк, А	0,4	0,7	1	1,6	0,5	0,8	1,6	2,5	6	120	6,2
5	Потери короткого замыкания, Рк, Вт	47,5	75	84,5	107	43,5	56	97	148	260	3370	312
6	Напряжение короткого замыкания (фазное), Uк, В	53,6	51	47,4	44,1	44.5	38,2	38,3	29,1	35	21,6	38
7	Температура обмоток, ºС	120	120	120	120	120	120	120	120	120	120	120

											Продолжение табл. П.4
Последние цифры шифра	22/23 72/73	24/25 74/75	26/27 76/77	28/29 78/79	30/31 80/81	32/33 82/83	34/35 84/85	36/37 86/87	38/39 88/89	40/41 90/91	42/43 92/93	44/45 94/95	46/47 96/97	48/49 98/99
Номер строки	Вариант	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
		Данные опыта холостого хода
1		3,4	3,8	9	7,95	11,5	22,4	25	1,4	2,75	13,7	13	8,3	8,5	24
2		130	160	560	609	450	575	700	65	93	430	680	630	520	630
3		50	50	50	50	50	50	60	60	60	60	60	65	100	100	38
		Данные опыта короткого замыкания
4		4,6	6,8	13,5	13,75	15,8	28,5	37	3,1	4,7	21	25	12,15	18,3	39
5		167	286	486	526	750	825	1390	162	220	670	890	380	840	1270
6		30	33	35,6	32	31,8	15,7	21	37	33	18	20,2	33	31	19
7		120	120	120	120	120	120	120	120	120	120	120	120	120	120

	Трехфазные явнополюсные синхронные генераторы. Технические данные
									5
Номер строки	Две последние цифры шифра	00/01 50/51	02/03 52/53	04/05 54/55	06/07 56/57	08/09 58/59	10/11 60/61	12/13 62/63	14/15 64/65	16/17 66/67	18/19 68/69	20/21 70/71
	Номер варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	Номинальная мощность, Sном, кВА	3,5	7,5	8	10	10	12	16	20	30	30	40
2	Номинальное линейное напряжение, Uлном, В	208	120	115	208	208	115	115	208	208	200	208
3	Соединение обмотки якоря	Y	Y	D	Y	Y	D	D	Y	Y	Y	Y
4	Номинальный коэффициент мощности, cosj ном	0,8	0,8	0,85	0,8	0,75	0,8	0,85	0,75	0,9	0,75	0,8	39
5	Номинальная частота вращения, n, об/мин	12000	4000	4000	8000	8000	4000	8000	8000	8000	8000	8000
6	Номинальная частота, f, Гц	400	400	400	400	400	400	400	400	400	400	400
7	Активное сопротивление фазы обмотки якоря, rа*, о. е.	0,04	0,091	0,034	0,033	0,038	0,041	0,048	0,065	0,042	0,03	0,035
8	Индуктивное сопротивление рассеяния фазы обмотки якоря, хsа *, о. е.	0,197	0,22	0,086	0,086	0,05	0,1	0,12	0,049	0,15	0,062	0,094
9	Отношение короткого замыкания (ОКЗ)	0,39	0,5	0,52	0,53	0,57	0,54	0,58	0,56	0,6	0,57	0,47
10	Коэффициент приведения МДС якоря по продольной оси, Каd	0,842	0,86	0,85	0,86	0,84	0,83	0,82	0,85	0,83	0,84	0,93

											Продолжение табл. П.5
Последние цифры шифра	22/23 72/73	24/25 74/75	26/27 76/77	28/29 78/79	30/31 80/81	32/33 82/83	34/35 84/85	36/37 86/87	38/39 88/89	40/41 90/91	42/43 92/93	44/45 94/95	46/47 96/97	48/49 98/99
Номер строки	Вариант	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
1		40	30	50	8	16	60	75	90	100	60	60	60	90	120
2		208	208	208	208	208	208	208	208	208	208	208	208	208	208
3		Y	Y	D	Y	Y	Y	Y	Y	Y	Y	Y	Y	Y	Y
4		0,85	0,85	0,85	0,8	0,85	0,8	0,9	0,8	0,75	0,85	0,85	0,8	0,85	0,85	40
5		6000	6000	8000	8000	8000	12000	8000	8000	8000	6000	8000	8000	6000	8000
6		400	400	400	400	400	400	400	400	400	400	400	400	400	400
7		0,032	0,031	0,041	0,035	0,047	0,053	0,041	0,031	0,023	0,05	0,052	0,051	0,033	0,021
8		0,091	0,09	0,11	0,088	0,13	0,14	0,11	0,098	0,093	0,12	0,15	0,13	0,093	0,091
9		0,54	0,51	0,65	0,53	0,56	0,65	0,68	0,7	0,7	0,67	0,68	0,66	0,71	0,68
10		0,94	0,91	0,8	0,84	0,81	0,83	0,86	0,86	0,84	0,82	0,84	0,81	0,84	0,82

Содержание

1.	Общие указания к выполнению контрольной работы…………………... 1.1. Цель выполнения контрольной работы……………………………… 1.2. Требования к оформлению контрольной работы……………….…... 1.3. Указания к выбору варианта………………………………………….. 1.4. Рекомендуемая литература.....................................................................	3 3 3 3 4
2.	Содержание контрольной работы................................................................	4
	2.1. Задача 1. Электрические машины постоянного тока…...................... 2.2. Задача 2. Трансформаторы…………………………………………… 2.3. Задача 3. Асинхронные электрические машины……………………. 2.4. Задача 4. Синхронные электрические машины……………………...	4 4 5 5
3.	Методические указания к выполнению контрольной работы.................. 3.1. Методические указания к задаче 1........................................................ 3.2. Методические указания к задаче 2........................................................ 3.3. Методические указания к задаче 3........................................................ 3.4. Методические указания к задаче 4........................................................	5 5 8 9 11
4.	Примеры решения задач…………………………………………………...	14
	Приложение. Таблицы вариантов заданий..................................................	31