ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра «Электротехника и транспортное электрооборудование

РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине «Электрические машины»

Разработал; студент гр.09МЭ-1

Волков Д.С.

Руководитель: Чапаев В.С.

Пенза 2011

Содержание

Введение…………………………………………………………………………...4

1.Рабочее задание…………………………………………………………………5

2. Расчет характеристик однофазных трансформаторов……………….............7

2.1 Исходные данные для расчета однофазных трансформаторов……..7

2.2 Расчет коэффициента трансформации …………………………..…..7

2.3 Построение зависимости кпд трансформатора от нагрузки………...7

2.4 Расчет параметров схемы замещения по опытам холостого хода и короткого замыкания……………………………………………………………..8

2.5 Векторная диаграмма трансформатора……………………………...11

2.6 Внешние характеристики трансформатора………………………….16

3. Расчет характеристик трехфазных асинхронных двигателей……………...19

3.1 Паспортные данные асинхронных двигателей……………………...19

3.2 Расчет синхронной частоты вращения………………………………19

3.3 Расчет номинального скольжения…………………………………...19

3.4 Расчет номинального и критического момента двигателя…………19

3.5 Расчет критического скольжения……………………………………20

3.6 Расчет параметров Г – образной схемы замещения асинхронного двигателя…………………………………………………………………………20

3.7 Векторная диаграмма асинхронного двигателя…………………….22

3.8 Электромеханические характеристики асинхронного двигателя…………………………………………………………………………25

3.9 Механические характеристики асинхронного двигателя………….27

4. Расчет характеристик трехфазных синхронных машин……………………30

4.1 Исходные данные для расчета синхронных машин………………...30

4.2 Расчет номинального тока……………………………………………30

4.3 Расчет индуктивных сопротивлений статора……………………….30

4.4 Расчет тока короткого замыкания……………………………………31

4.5 Векторная диаграмма синхронной однополюсной машины……….31

4.6 Расчет угловой характеристики синхронной машины……………..34

4.7 Внешние характеристики синхронного генератора………………...36

5. Расчет характеристик машины постоянного тока…………………………..38

5.1 Паспортные данные машин постоянного тока……………………...38

5.2 Расчет к.п.д машины постоянного тока……………………………..38

5.3 Расчет параметров схемы замещения машины……………………..39

5.4 Построение характеристики холостого хода и нагрузочной характеристики генератора постоянного тока…………………………………41

5.5 Построение регулировочной характеристики генератора

постоянного тока………………………………………………………………...44

5.6 Построение внешней характеристики генератора постоянного тока.

6. Выводы………………………………………………………………………...49

7. Литература…………………………………………………………………….51

Введение.

Электрические машины служат для преобразования механической энергии в электрическую (генераторы), электрической энергии в механическую (двигатели), а также для преобразования частоты переменного тока, одного рода тока в другой, например постоянного тока в переменный, постоянного тока одного напряжения в постоянный ток другого напряжения (преобразователи).

Они характеризуются различными показателями, в число которых входят номинальные мощность, напряжение, режим работы, ток, условия применения, частота вращения, а также коэффициент полезного действия и другие данные, относящиеся к электрическим машинам и определяющие допустимые режимы их работы.

Электрические машины являются основными элементами энергетических и промышленных установок, производственных механизмов, технологического оборудования, современных транспортных средств и др. Они характеризуются высокой надежностью и экологичностью, простотой обслуживания, удобством подвода и отвода энергии, большим диапазоном установочных мощностей (от долей ватта до сотен мегаватт) и частот вращения, небольшой стоимостью при серийном производстве. Эти преимущества обеспечивают широкое применение электрических машин во всех отраслях народного хозяйства.

Электрические машины разделяются на машины переменного и постоянного тока.

Машины переменного тока в зависимости от принципа действия и особенностей электромагнитной системы подразделяют на трансформаторы, асинхронные, синхронные и коллекторные машины.

Трансформатор – электромагнитное устройство, предназначенное для преобразование напряжения переменного тока. Трансформаторы применяются в системах передачи и распределения электрической энергии, в выпрямительных устройствах, в устройствах связи, автоматики и вычислительной техники, а также при электрических измерениях (измерительные трансформаторы) и функциональных преобразованиях (вращающиеся трансформаторы).

Асинхронная машина – электромеханическое устройство предназначенное для преобразования электрической энергии в механическую. Простота устройства и высокая надежность обеспечивают их широкое применение в качестве привода различных производственных механизмов и промышленных установок.

Синхронная машина - электромеханическое устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии в механическую (синхронный двигатель) и для преобразования механической энергии в электрическую (синхронный генератор). Наиболее широко синхронные машины используются в качестве генераторов переменного тока промышленной частоты (50 Гц). Они также используются в электрических приводах большой мощности, выполняя одновременно функции компенсатора реактивной энергии. Различные синхронные машины малой мощности (реактивные, с постоянными магнитами, гистерезисные, индукторные и пр) используются в устройствах автоматики благодаря стабильной частоте вращения.

Коллекторные машины переменного тока используются широко в качестве приводов бытовых устройств.

Машины постоянного тока подразделяют на двигатели и генераторы.

Двигатели постоянного тока главным образом применяют для приводов промышленных механизмов, требующих регулирования частоты вращения в широких пределах (тяговый электропривод, сложные металлообрабатывающие станки, грузоподъемные и землеройные машины и пр.).

Генераторы постоянного тока применяют в качестве источников питания тяговых электроприводов, сварочных аппаратов, зарядки аккумуляторных батарей. Однако в последнее время генераторы постоянного тока заменяют синхронными генераторами, работающими на полупроводниковый выпрямитель.

1. Рабочее задание.

1.Используя паспортные данные однофазного трансформатора необходимо рассчитать:

- коэффициент трансформации;

- зависимость кпд трансформатора от нагрузки;

- параметры схемы замещения по опытам холостого хода и короткого замыкания;

- векторную диаграмму трансформатора;

- внешние характеристики трансформатора.

2. Используя паспортные данные асинхронного двигателя необходимо рассчитать:

- синхронную частоту вращения, номинальное скольжение, критическое скольжение;

- номинальный и критический момент двигателя;

- параметры Г – образной схемы замещения асинхронного двигателя;

- векторную диаграмму асинхронного двигателя;

- электромеханические характеристики асинхронного двигателя;

- механические характеристики асинхронного двигателя.

3. Используя паспортные данные синхронной машины необходимо рассчитать:

- номинальный ток;

- индуктивные сопротивления статора;

- ток короткого замыкания;

- угловой характеристики синхронной машины;

- внешние характеристики синхронного генератора;

- регулировочные характеристики синхронного генератора

4. Используя паспортные данные машины постоянного тока необходимо рассчитать:

- к.п.д машины постоянного тока;

- параметры схемы замещения машины;

- характеристику холостого хода и нагрузочную характеристику генератора постоянного тока;

- регулировочную характеристику генератора постоянного тока;

- внешнюю характеристику генератора постоянного тока.

2. Расчет характеристик однофазных трансформаторов

2.1 Исходные данные для расчета однофазных трансформаторов

Таблица 1.1

Вариант №	P	UФ1	UФ2	Uko	Потери, кВт			I00
					P0	PK
	Вт	В	В	%	Вт	Вт	%
4	160	220	24	10,5	0,565	2,65	2,4

2.2 Расчет коэффициента трансформации

Однофазные трансформаторы характеризуются коэффициентом трансформации.

Коэффициент трансформации равен отношению числа витков первичной обмотки ω₁ к числу витков вторичной обмотки ω₂ или отношению фазных напряжений этих обмоток в режиме холостого хода..

2.3. Построение зависимости кпд трансформатора от нагрузки.

Зависимость кпд трансформатора от нагрузки задается формулой, (2.2)

где - коэффициент нагрузки трансформатора.

	0	0,1	0,2	0,4	0,6	0,8	1	1,2	1,4
	0	0,964	0,979	0,985	0,984	0,983	0,98	0,978	0,975

Эта зависимость представлена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1. Зависимость кпд трансформатора от нагрузки.

Из графика видно, что при номинальной нагрузке кпд будет равен η_н=0,98