эльмаш

ным кривым, отмечают различными условными значками (крестиками, кружками, квадратиками и т. п.).

11. Расчеты выполняются в том случае, если они предусмотрены рабочим заданием. Сначала приводят формулу, затем проставля-

ют численные значения всех величин, входящих в формулу, и результат

собязательным указанием размерности.

12.При многократном использовании одной и той же формулы числовая подстановка выполняется один раз. При этом аргумент функции не должен принимать нулевое значение. Результаты вычислений сводятся в таблицу.

13.В заключительной части отчета необходимо дать критическую оценку результатов исследования. Выводы должны соответствовать цели работы. Их следует формулировать четко, кратко, со ссылками на конкретный опыт. Выводы должны иметь численные подтвер-

ждения.

14. Протокол испытаний, заполненный во время занятий на рабочем месте и подписанный преподавателем, подклеивают (подшивают) в конце отчета старшего по бригаде. Остальные члены бригады предоставляют ксерокопию или рукописную копию, подписанную преподавателем.

Защита отчета по выполненной лабораторной работе

1.Защита отчета по предыдущей лабораторной работе проводится на следующем лабораторном занятии или на консультации.

2.Защита отчета включает в себя беседу студента с преподавателем, ответы на вопросы преподавателя (примерные контрольные вопросы приведены после каждой лабораторной работы).

3.Качество выполнения лабораторных работ и оформления отчета о лабораторных работах учитывается при защите отчета.

4.Студент при защите отчета должен знать:

–объект исследований (устройство и принцип действия исследуемой электрической машины);

–схему установки и функциональное назначение всех ее элементов;

–порядок выполнения экспериментов;

–характер и причины изменения всех измеренных и рассчитанных зависимостей.

11

5. Студент при защите отчета должен уметь:

–объяснить, как выполнялись приведенные расчеты и построения;

–провести анализ полученных результатов;

–доказать, что цель работы достигнута;

–указать область применения исследованной электрической машины;

–указать практический смысл выполненных экспериментальных исследований;

–сделать обобщающие выводы по работе.

6.При оценке защиты отчета учитывается качество выполнения текстовой и графической части, самостоятельность работы студента над отчетом и качество ответов на вопросы преподавателя.

7.При неудовлетворительной оценке (неудовлетворительное составление и оформление отчета, ошибки в расчетах или неудовлетворительные ответы на вопросы преподавателя) отчет возвращается студенту для доработки или дополнительного анализа полученных результатов. В этом случае студент не допускается к выполнению оче-

редной лабораторной работы, причина ее пропуска считается неува-

жительной.

8. Выполнение пропущенных лабораторных работ и повторные защиты отчетов проводятся на дополнительных занятиях сверх учебной программы по согласованию с деканатом.

Номинальные данные

Номинальным режимом работы электрической машины называется режим работы, на который спроектирована машина.

Обычно электрические машины предназначены для номинального продолжительного режима работы, при котором они могут работать неограниченное время с превышениями температур их отдельных частей над температурой воздуха, не превосходящими значений, допустимых стандартами.

Другие номинальные режимы – кратковременный и повторнократковременный – характерны, главным образом, для электрических машин, работающих в подъемных механизмах, в условиях электрической тяги и т. д.

Номинальный режим характеризуется номинальными величинами, обозначенными на заводском щитке машины: номинальная мощ-

12

ность, номинальное напряжение, номинальный ток, номинальная ско-

рость вращения и т. д.

Однако термин «номинальный» может применяться и к величинам, не указанным на щитке, но относящимся к номинальному режиму работы, например: номинальный момент вращения, номинальный коэффициент полезного действия и т. д.

1. Номинальные величины трансформатора:

а) номинальной мощностью трансформатора называется мощность на зажимах вторичной обмотки, указанная на щитке (кВ · А);

б) номинальные первичные напряжения указаны на щитке трансформатора (кВ);

в) номинальными вторичными напряжениями называются напряжения на зажимах вторичной обмотки при холостом ходе трансформатора и при номинальном напряжении на зажимах первичной обмотки (кВ);

г) номинальные токи трансформатора – первичными и вторичными называются токи, указанные на щитке трансформатора (А),

2. Номинальные величины асинхронного двигателя:

а) номинальная мощность асинхронного двигателя – полезная механическая мощность на валу, указанная на щитке измерения в кВт;

б) номинальное напряжение статора – напряжение междуфазное или линейное (кВ);

в) номинальная частота вращения – частота вращения, соответствующая работе двигателя при номинальном напряжении

имощности (об/мин),

3.Номинальная мощность машины постоянного тока:

а) при работе машины в режиме генератора – электрическая мощность, отдаваемая во внешнюю цепь и выраженная в ваттах (Вт) или в киловаттах (кВт);

б) при работе машины в режиме двигателя – полезная механическая мощность на валу, выраженная в тех же единицах, что и в генераторе.

13

1.Трансформаторы

1.1.Основные теоретические положения

1.1.1.Назначение и область применения трансформаторов

Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанные обмотки и предназначенное для преобразования одной системы

переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.

Трансформаторы – один из основных видов электротехнического оборудования, необходимого для развития энергетики и электрификации народного хозяйства. Благодаря трансформаторам можно получать электрическую энергию при наиболее удобном напряжении, рассчитанном на любого потребителя.

Для передачи электрической энергии от места производства до потребителя требуется много повышающих и понижающих напряжение трансформаторов. В зависимости от параметров электроэнергии, необходимой тем или иным потребителям, трансформаторы изготавливают на различные мощности и напряжения. Существуют трансформаторы мощностью от нескольких вольтампер до 1000 МВА и более, а общая мощность всех установленных трансформаторов в 7–8 раз превышает мощность генераторов, вырабатывающих электрическую энергию.

Для линий электропередач напряжением от 110 кВ и выше разработаны и освоены мощные трансформаторы и автотрансформаторы; созданы крупные распределительные трансформаторы общего назначения различной мощности и напряжения; специальные трансформаторы для электротермических преобразовательных и других установок; пусковые передвижные, регулировочные, испытательные и другие специальные трансформаторы.

14

1.1.2. Устройство трансформатора

Современный трансформатор состоит из различных конструктивных элементов: магнитопроводов, обмоток, вводов, бака и др. На рис 1.1 изображен общий вид трансформатора ТМ-1000 в двух проекциях.

Магнитопровод с насаженными на его стержни обмотками составляет активную часть трансформатора. Остальные элементы трансформатора называют неактивными (вспомогательными) частями. Рассмотрим подробнее конструкцию основных частей трансформатора.

Магнитопровод. Магнитопровод в трансформаторе выполняет две функции: во-первых, он составляет магнитную цепь, по которой замыкается основной магнитный поток трансформатора, а во-вторых, он предназначен для установки и крепления обмоток, отводов, переключателей. Магнитопровод имеет штрихованную конструкцию, т. е. он состоит из тонких (обычно толщиной 0,5 мм) стальных пластин, покрытых с двух сторон изолирующей пленкой (например, лаком).

Такая конструкция магнитопровода обусловлена стремлением ослабить вихревые токи, наводимые в нем переменным магнитным потоком, а следовательно, уменьшить величину потерь энергии в трансформаторе.

Силовые трансформаторы выполняются с магнитопроводами в основном стержневого типа.

В магнитопроводе стержневого типа (рис 1.2, а) вертикальные стержни 1, на которых расположены обмотки 2, сверху и снизу замкнуты ярмами 3, на каждом стержне расположены обмотки соответствующей фазы и проходит магнитный поток этой фазы: в крайних стержнях – потоки ФА и ФС, а в среднем – поток ФВ. Внешний вид магнитопровода показан на рис 1.2, б.

При этом стержни имеют ступенчатое сечение, вписываемое в круг с диаметром d (рис. 1.3). Стержни трансформаторов большой мощности имеют много ступеней, что обеспечивает лучшее заполнение сталью площади внутри обмотки. Для лучшей теплоотдачи иногда между отдельными пакетами стержня оставляют воздушные зазоры 5–6 мм, служащие вентиляционными каналами.

По способу сочленения стержней с ярмами различают стыковую и штрихованную конструкции стержневого магнитопровода (рис. 1.4).

При стыковой конструкции (рис. 1.4, а) стержни и ярма собирают раздельно, насаживают обмотки на стержни, а затем приставля-

15

16

Рис. 1.1. Общий вид трансформатора

Рис. 1.2. Магнитопровод трехфазного трансформатора стержневого типа с обмотками

Шихтованная конструкция магнитпроводов силовых трансформаторов показана на рис. 1.4, б, когда стержни и ярма собирают слоями

переплет. Обычно слой содержит 2–3 листа.

В настоящее время магнитопроводы силовых трансформаторов изготовляют из холоднокатаной электротехнической стали, у которой магнитные свойства вдоль направления прокатки листов лучше, чем поперек. Поэтому при шихтованной конструкции в местах поворота листов на 90° появляются зоны несовпадения направления прокат-

17

ки с направлением магнитного потока. На этих участках наблюдается увеличение магнитного сопротивления и рост магнитных потерь. С целью ослабления этого явления применяют для шихтовки пластины (полосы) со скошенными краями.

Обмотки. Обмотки трансформаторов средней и большой мощности выполняют из обмоточных проводов круглого или прямоугольного сечения, изолированных хлопчатобумажной пряжей или кабельной бумагой. Основой обмотки в большинстве случаев является бумажнобакелитовый цилиндр, на котором крепятся элементы (рейки, угловые шайбы и т. п.), обеспечивающие обмотке механическую и электрическую прочность.

По взаимному расположению на стерж-

ННне обмотки разделяются на концентрические и чередующиеся. Концентрические обмотки

выполняют в виде цилиндров, размещаемых на стержне концентрически: ближе к стержню обычно располагают обмотку НН (требующую меньшей изоляции от стержня),

го сечения (рис 1.6, а) используют главным образом в качестве обмоток НН на номинальный ток до 300 А.

а б в г

Рис. 1.6. Конструкция концентрических обмоток

18

2.Винтовые одно- и многоходовые обмотки выполняют из нескольких параллельных проводов прямоугольного сечения. При этом витки укладывают по винтовой линии, имеющей один или несколько ходов (рис 1.6,б). Для того чтобы все параллельные проводники одинаково нагружались током, выполняют транспозицию (перекладку) этих проводников.

Данный тип обмотки применяют в качестве обмотки НН при номинальных токах от 300 до 800 А.

3.Непрерывные обмотки (рис 1.6, в) состоят из отдельных дисковых обмоток (секций), намотанных по спирали и соединенных между собой без пайки, т. е. выполненных «непрерывно». Если обмотка выполняется несколькими параллельными проводами, то в ней применяют транспозицию проводов. Непрерывные обмотки, несмотря на некоторую сложность изготовления, получили наибольшее применение в силовых трансформаторах как в качестве обмоток ВН, так

ив качестве обмоток НН. Это объясняется их большой механической прочностью и надежностью.

4.Цилиндрическая многослойная из круглого провода (рис. 1.6, г) Цилиндрические обмотки из круглого провода применяются в ка-

честве обмотки высокого напряжения до 35 кВ. В трансформаторах небольшой мощности возможно применение этого типа обмотки и в качестве обмотки низкого напряжения.

Бак масляного трансформатора

Втрансформаторах с масляным охлаждением магнитопровод с обмотками помещен в бак, наполненный трансформаторным маслом. Трансформаторное масло, омывая обмотки и магнитопровод, отбирает от них теплоту и, обладая более высокой теплопроводностью, чем воздух, через стенки бака и трубы радиатора отдает ее в окружающую среду. Наличие трансформаторного масла обеспечивает более надежную работу высоковольтных трансформаторов, так как электрическая прочность масла намного выше, чем воздуха. Масляное охлаждение интенсивнее воздушного, поэтому габариты и вес масляных трансформаторов меньше, чем у сухих трансформаторов такой же мощности.

Втрансформаторах небольшой мощности до 30 кВА бак трансформатора выполняют гладкими, а в более мощных трансформаторах для увеличения поверхности охлаждения применяют трубчатые баки и баки с радиаторами.

Крышка бака и выводы. На крышке бака трансформатора размещается целый ряд деталей, из которых наибольшее значение имеют:

19

1)вводы обмотки ВН и НН. Они служат для подсоединения обмоток трансформатора к электрическим сетям и состоят из фарфорового изолятора и токоведущего стержня;

2)расширитель. Расширитель представляет собой цилиндрический сосуд из листовой стали, устанавливаемый над крышкой бака и соединяемый с ним трубопроводом. Уровень масла в расширителе должен быть таким, чтобы при всех обстоятельствах бак был целиком заполнен маслом. Так как поверхность масла в расширителе гораздо меньше, чем в баке, а температура масла в расширителе значительно ниже, чем в верхней части бака, то процесс окисления масла при соприкосновении с воздухом идет медленнее; этим достигается достаточно надежная защита масла и изоляции трансформатора;

3)газовое реле. Между расширителем и баком устанавливается газовое реле, сигнализирующее о возникающей в трансформаторе неполадке или, если последняя имеет аварийный характер, отключающее трансформатор от сети;

4)выхлопная труба. Для защиты бака от повреждений, возможных при коротком замыкании вследствие образования в баке газов и резкого повышения давления, служит выхлопная труба. Она представляет собой стальной, обычно наклонный цилиндр, сообщающийся с баком и закрытый сверху стеклянным диском; при определенном давлении диск выдавливается и газы вместе с маслом выбрасываются из бака наружу.

1.1.3. Принцип действия трансформатора

Принцип действия рассмотрим на примере однофазного двухобмоточного трансформатора, электромагнитная схема которого приведена на рис. 1.7.

Первичную обмотку 1 подключают к источнику переменного тока – к электрической сети с напряжением u1. Ко вторичной обмотке 2 присоединяют сопротивление нагрузки zн.

Обмотку более высокого напряжения называют обмоткой высшего напряжения (ВН), а низкого напряжения – обмоткой низшего напряжения (НН). Начала и концы обмотки ВН обозначают буквами А и Х; обмотки НН – буквами a и x.

Рассмотрим принцип действия трансформатора. При подключении первичной обмотки к сети переменного тока с напряжением и1

20