Учебное пособие по выполнению лабораторных работ разработано в соответствии с программами дисциплин «Механизация и электрификация сельскохозяйственного производства»
|
Скачать 2.58 Mb.
|
|
РАБОТА № 18: ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И АППАРАТЫ Содержание работы:
Генератор трехфазного тока п р е д н а з н а ч е н для преобразования первичных видов энергии в электрическую. По источнику первичной энергии различают электростанции:
В качестве первичных двигателей используют паровые и газовые турбины; двигатели внутреннего сгорания; гидротурбины на гидроэлектростанциях. На атомных электростанциях используют ядерное топливо, которое вследствие цепной реакции ядерного распада выделяет теплоту, расходуемую на нагрев и превращение воды в пар, подаваемый к паровой турбине. В остальном, атомные электростанции подобны тепловым. У с т р о й с т в о генератора (рис. 94): его главными составляющими частями являются статор – неподвижная часть, и ротор – подвижная часть. На сердечнике статора 1 расположены три обмотки (фазы статора 2). Они сдвинуты по отношению одна к другой на 120о. Начало и концы фаз статорной обмотки выведены наружу к зажимам на корпусе машины 5. На роторе 3 располагается обмотка возбуждения 4, питаемая постоянным током от аккумуляторов или небольшого по мощности дополнительного генератора (на рис. не показаны).  А, В, С – начало фаз статорной обмотки X, Y, Z – соответствующие концы фаз статорной обмотки 1 – сердечник статора; 2 – статорная обмотка; 3 – ротор; 4 – обмотка возбуждения; 5 – доска зажимов генератора Рисунок 94 – Принципиальная схема генератора трехфазного тока П р и н ц и п р а б о т ы: постоянный ток, обтекая катушку возбуждения при замыкании ее цепи, создает постоянное магнитное поле ротора. При вращении ротора его магнитное поле пересекает проводники обмоток статора и по закону электромагнитной индукции наводит (индуктирует) в них равные по значению и частоте ЭДС. Но эти ЭДС сдвинуты одна относительно другой на 120о (рис. 95).  Рисунок 95 – Совместная диаграмма ЭДС еА, еВ, еС, , генерируемых в трех фазах обмоток генератора Фазы статорной обмотки генератора соединяют двумя разными схемами под названием – «звезда» и «треугольник». На рис. 96 приведена схема соединения фаз генератора звездой.  UАВ, UАС, UВС – линейные напряжения UФА, UФВ, UФС – фазные напряжения Рисунок 96 – Схема соединения обмоток генератора звездой Напряжение между любой из фаз и нейтральным проводом (NN) называют фазным и обозначают UФ. Напряжение между двумя фазными проводами называют линейным и обозначают символом UЛ. Таким образом, в трехфазной четырехпроводной системе различают два напряжения: UФ – фазное и UЛ – линейное. Математическая связь между ними выражается формулой: UЛ =  (18.1)В сельском хозяйстве получило распространение трехфазная четырехпроводная система 380/220В, то есть система с линейным напряжением UЛ = 380В и фазным UФ = 220В. Три фазы с напряжением между ними 380В используют для питания электрических двигателей и трехфазных нагревательных установок. Напряжение UФ = 220В используют для питания источников освещения и бытовых электроприборов. Соединения обмоток генератора по схеме «треугольник» применяют главным образом на передвижных электростанциях небольшой мощности с ограниченной по протяженности сетью (например, для питания электростригальных агрегатов на выгульных пастбищах). Трехфазный асинхронный короткозамкнутый электродвигатель п р е д н а з н а ч е н для преобразования электрической энергии, получаемой из трехфазной сети, в механическую и приведения в действие рабочей машины.  1– вал ротора; 2, 4 – крышки подшипника; 3 – подшипник; 5 – корпус; 6,7,12 – обмотка, сердечник и выводы статора; 8, 13 – сердечник ротора и его обмотка; 9 – вентилятор; 10 – кожух; 11 – коробка выводов; 14 – лопатка; 15 – кольцо Рисунок 97 – Устройство трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя У с т р о й с т в о (рис. 97): асинхронный двигатель с о с т о и т из двух основных частей: статора (неподвижной части) и ротора (подвижной части). Статор состоит из корпуса 5, во внутреннюю полость которого запрессован сердечник с продольными пазами 7. Сердечник набран из отдельных друг от друга штампованных пластин (рис. 98, а) электротехнической стали толщиной 0,35…0,50 мм. В пазы сердечника статора уложены три совершенно одинаковые обмотки (фазы) 6, оси которых находятся в пространстве под углом 120о. Ротор короткозамкнутого электродвигателя состоит из вала 1, наборного сердечника 8 из отдельных штампованных пластин электротехнической стали с внешними пазами (рис. 98, б) 8 и обмотки 13. Обмотка ротора состоит из алюминиевых стержней круглого или прямоугольного сечения, замкнутых по концам двумя кольцами 15 с лопатками 14. Так что внешне короткозамкнутая обмотка ротора напоминает беличье колесо. Ротор помещается внутри статора с некоторым, очень небольшим зазором (1,5…3 мм). Вал ротора вращается в подшипниках, укрепленных в боковых подшипниковых щитах 2,4. П р и н ц и п р а б о т ы: при включении обмотки статора в трехфазную сеть в нем создается вращающееся магнитное поле. Магнитные силовые линии вращающегося поля статора пересекают стержни обмотки ротора и индуктируют в них электродвижущую силу. Под действием этой наведенной ЭДС в замкнутых накоротко стержнях ротора протекают токи. Поэтому вокруг стержней обмотки ротора возникает собственное магнитное поле, которое, взаимодействуя с вращающимся магнитным полем статора, создает усилие, которое приводит ротор во вращение в том же направлении что и магнитное поле статора. Скорость вращения n магнитного поля статора зависит от частоты колебаний переменного тока f и от числа пар плюсов одной обмотки статора p: n = 60 ∙ f / p, мин -1 (18.2) где f – стандартная частота переменного тока, 50 Гц. При принятой в российских энергосистемах стандартной частоте переменного тока 50 Гц числитель выражения (18.2) всегда равен 3000 мин -1. Следовательно, скорость вращения магнитного поля статора зависит только от числа пар полюсов: n = f(p).  а- внешний вид пластины сердечника статора; б- внешний вид пластины сердечника ротора Рисунок 98 – Вид пластин сердечников электродвигателя Ротор асинхронного электродвигателя вращается несколько медленнее магнитного поля статора, так как только в этом случае магнитные силовые линии вращающегося поля статора пересекают обмотку ротора, что в конечном итоге, приводит ротор во вращение. Величина S, характеризующая относительное отставание ротора от вращающегося магнитного поля статора, называется скольжением. Она обычно выражается в процентах и может быть определена из формулы: S = 0,01(n - n1)/n, (18.3) где n – скорость вращения магнитного поля статора, мин -1; n1 – скорость вращения ротора, мин -1. Для обычных асинхронных электродвигателей при номинальной загрузке скольжение составляет 3…8 %.  а б а – звезда; б – треугольник Рисунок 99 – Схемы включения электродвигателя в сеть Включение трехфазного асинхронного электродвигателя в сеть: обмотки электродвигателя соединяют по двум схемам: «звезда» и «треугольник» в зависимости от напряжения в электрической сети. Начало и конец каждой фазы обмотки статора выведены к зажимам на клеммном щитке непосредственно на корпусе двигателя и имеют обозначение: С1, С2, С3 – начало обмоток, С4, С5, С6 – концы соответствующих обмоток. Правила выбора схемы включения двигателя в сеть следующие:
Асинхронные двигатели – самые распространенные в производстве и в быту. Однако некоторые электрические двигатели промышленного исполнения нельзя использовать в сельскохозяйственном производстве, особенно в животноводстве, из-за большой влажности, перепада температур, существенных колебаний напряжений в сети, большой концентрации в воздушной среде аммиака, углекислого газа, сероводорода и ряда других причин. Поэтому в сельскохозяйственном производстве в основном используют в настоящее время асинхронные двигатели единой серии 4А специализированного и узкоспециализированного исполнения, которые отличаются буквами в конце обозначения. Например, 4А 160S2CX означает двигатель четвертой единой серии, закрытого обдуваемого исполнения с высотой оси вращения 160 мм, S – установочный размер по длине станины; 2 – число полюсов; СХ – сельскохозяйственного назначения. Трансформаторы напряжения. Передача электроэнергии от электрической станции к потребителям на большие расстояния с целью уменьшения потерь мощности производится при высоком напряжении, которое в месте потребления понижают до напряжения токоприемников. Поэтому есть необходимость в применении специальных аппаратов, выполняющих эту задачу под названием трансформаторов. Трансформатор – это статический электромагнитный аппарат, который п р е д н а з н а ч е н для преобразования (повышения или понижения) напряжения в сетях переменного тока. По числу фаз переменного тока трансформаторы бывают однофазные и трехфазные. У с т о й с т в о (рис. 100, а): в простейшем виде олнофазный трансформатор представляет собой устройство, в котором на сердечнике 2, собранном из пластин электротехнической стали, намотаны две обмотки. Одна из них – первичная обмотка 1 подключена к источнику однофазного переменного тока, к другой – вторичной 3 – присоединен потребитель-нагрузка 4. П р и н ц и п д е й с т в и я: ток, протекающий в первичной обмотке, создает в сердечнике переменный магнитный поток Ф, индуктирующий во вторичной обмотке электродвижущую силу Е2 (U2). Для любого трансформатора отношения напряжений первичной U1 и вторичной U2 обмоток при холостом ходе приблизительно равно отношению чисел их витков:  , (18.4)где К – коэффициент трансформации; w1 и w2 – соответственно число витков первичной и вторичной обмоток Трансформатор, у которого К > 1, называется понижающим, при К < 1 – повышающим. Один и тот же трансформатор можно использовать в качестве понижающего и повышающего. Значение коэффициента трансформации, указанного в паспорте трансформатора, определено как отношение высшего напряжения к низшему.   а б а – однофазный трансформатор: 1 – первичная обмотка; 2 – сердечник; 3 – вторичная обмотка; 4 – нагрузка б – трехфазный силовой трансформатор: 1 – сердечник; 2 – первичная обмотка; 3 – вторичная обмотка; 4 – пробка для спуска масла; 5 – бак; 6 – переключатель напряжения; 7 – вывод переключателя; 8 – термометр; 9 – выводы высшего напряжения; 10 – вводы низшего напряжения; 11 – пробка для заливки масла; 12 – маслоуказатель; 13 – расширитель; 14 – радиатор Рисунок 100 – Трансформаторы напряжения Мощности в первичной и вторичной обмотках прмерно равны между собой и тогда для однофазного трансформатора выполняется следующее равентсво: Р = U1 ∙ I1 ≈ U2 ∙ I2. (18.5) Таким образом, коэффициент трансформации из формул 18.4 и 18.5 будет равен:  . (18.6)Следовательно, токи в обмотках трансформатора обратно пропорциональны напряжениям, и значит, числам витков. С учетом этой инфомации обмотку высшего напряжения всегда делают из большего числа витков провода с меньшей площадью сечения. Тогда как обмотку низшего напряжения выполняют из провода большей площадью сечения, но меньшим числом витков. Для трансформирования трехфазного тока используют трехфазный трансформатор. У с т р о й ст в о (рис. 100, б): сердечник трехфазного трансформатора 1 с о с т о и т из трех стержней, которые по концам замкнуты стальными ярмами (на рис. показаны, но не обозначены). На каждом стержне находится по две обмотки одной из трех фаз – первичная и вторичная. Такие трансформаторы называют двухобмоточными. Сердечник и ярма набирают также из отдельных листов специальной электротехнической стали, хорошо проводящей магнитные потоки. Листы стали изолируют друг от друга. Это уменьшает вихревые токи в сердечнике, снижает тепловые потери в нем, вследствие чего увеличивается коэффициент полезного действия трансформатора. Магнитопроводную систему с обмотками двухобмоточного трансформатора помещают в бак 5, заполненный трансформаторным маслом, с целью улучшения охлаждения обмоток. Для этой же цели предусмотрен радиатор 14. Для контроля температуры масла служит термометр 8. Уровень резервного масла в расширительном бачке 13 контролируют с помощью маслоуказателя 12. П р и н ц и п ы д е й с т в и я трехфазного и однофазного трансформаторов анологичны друг другу. Трансформаторные подстанции 6…10/0,38 кВ, которые часто называют потребительскими, п р е д н а з н а ч е н ы для питания трехфазных четырехпроводных с заземленной нейтралью распределительных линий напряжением 0,38 кВ. Наибольшее распространение для сельскохозяйственных потребителей получили комплектные трансформаторные подстанции (КТП) тупикового типа.   а б а – электрическая схема соединения распределительного устройства; б – общий вид КТП 1 – разрядник; 2 – предохранитель; 3 – трансформатор; 4 – площадка для обслуживания; 5 – шкаф РУ напряжением 0,38 кВ; 6 – выводы линии напряжением 0,38 кВ; 7 – лестница Рисунок 101 – Мачтовая трансформаторная подстанция напряжением 6…10 / 0,38 кВ На рис. 101 представлены:
У с т р о й с т в о (рис. 101, б): все оборудование КТП размещено на П-образной опоре. Трансформатор 3 установлен на огражденной площадке 4 на высоте 3…3.5 м. Напряжение трансформатору подается через линейный распределительный пункт и предохранители 2. РУ напряжением 0,38 кВ представляет собой металлический шкаф 5 брызгозащищенного исполнения с установленной внутри аппаратурой. Ввод в шкаф трансформатора и выводы 6 к линиям напряжением 380/220 В выполнены в трубах. Для подъема на площадку служит складная металлическая лестница 7, которую так же, как дверцы шкафа и привод разъединителя, запирают на замок. Для защиты ТП от перенапряжения установлены вентильные разрядники 1. Контрольные вопросы
|
Похожие:
 |
Учебное пособие подготовлено в соответствии с Программами кандидатских... Учебное пособие подготовлено в соответствии с Программами кандидатских экзаменов по «Истории и философии науки» для аспирантов и... |
 |
Учебное пособие к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Микропроцессорная техника» Разработка прикладного программного обеспечения для микропроцессорных систем на основе микроконтроллера |
|
Учебное пособие к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Микропроцессорная техника» Разработка прикладного программного обеспечения для микропроцессорных систем на основе микроконтроллера |
|
Анатолий Тихонович Смирнов Виктор Алексеевич Васнев Основы военной службы: учебное пособие Пособие разработано в полном соответствии с действующими учебными программами по основам военной службы общеобразовательных учреждений... |
|
Работа с субд mysql Учебное пособие по выполнению лабораторных работ О. Н. Лучко, профессор, зав кафедрой прикладной информатики и математики Омского государственного института сервиса |
|
Методические указания по выполнению практических и лабораторных работ... Учебно-методическое пособие предназначенодля студентов 3 курса, обучающихся по профессии 23. 01. 03 Автомеханик. Пособие содержит... |
|
Учебное пособие разработано в соответствии с требованиями фгос спо,... Учебное пособие для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования |
|
В. Л. Шахаев с. В. Петунов практикум по дисциплине технологии сельскохозяйственного производства Учебное пособие предназначено для обучающихся по направлению подготовки 110800 «Агроинженерия» |
|
Методическое пособие по выполнению лабораторных работ по дисциплине... Изыскания и основы проектирования, автомобильных дорог. Методическое пособие по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Основы... |
|
Учебное пособие по дисциплине «Математики» Учебное пособие по дисциплине «Математики» разработано в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного... |
|
Коновалов В. М. К64 Пособие к выполнению лабораторных работ по дисциплине... К64 Пособие к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Прикладное программное обеспечение». Выпуск М.: Мгту га, 2002 г. 36 с |
|
Учебное пособие Больничная гигиена Москва Российский университет... В пособии представлены основные разделы больничной гигиены. Учебное пособие подготовлено в соответствии с программой по специальности... |
|
Учебное пособие Саратов 2003 Учебное пособие разработано при поддержке... Учебное пособие разработано при поддержке Национального фонда подготовки кадров Договор № Е/А. 03. 16/00 от «26» декабря 2002 г |
|
Учебное пособие ппи, 2008 104 с.: ил. Учебное пособие по дисциплине... Учебное пособие по дисциплине «Конструкторско-технологическое обеспечение производства эвм» предназначено для студентов Псковского... |
|
Методические указания по выполнению лабораторных работ Издательство Инженерная геодезия. Методические указания по выполнению лабораторных работ. Составители: Шешукова Л. В., Тютина Н. М., Клевцов Е.... |
|
Стандартное задание 7 Расширенное задание 8 Рекомендации по выполнению... Данное методическое пособие представляет собой руководство по установке и настройке необходимого программного обеспечения и выполнению... |