Классификация трансформаторов напряженияДСП являются мощным и неприятным потребителем для энергосистемы. Она работает с низким KM = 0,7 – 0,8, потребляемая из сети мощность меняется в течение плавки, а эл. режим характеризуется частыми толчками тока, вплоть до обрыва дуги эксплуатационных КЗ. Дуги генерируют высокочастотные гармоники, нежелательные для других потребителей и вызывающие дополнительные потери в питающей сети. Для повышения коэффициента мощности можно включать конденсаторы на шины главной питающей подстанции, питающие группы печей, т.к. при толчках тока РРЕАКТ колеблется в больших пределах, необходимо обеспечить возможность быстрой смены этой емкости. Для такого регулирования можно использовать высоковольтные тиристорные ключи, управляемые схемой поддержания КМ близким к 1. Для борьбы с высшими гармониками используются фильтры, настроенные на наиболее интенсивные гармоники. Широко применяется выделение печных подстанций на самостоятельное питание, связанное с другими потребителями на напряжение 110, 220 кВ. В этом случае искажение кривых тока и напряжения у других потребителей удается удержать в допустимых пределах. Классификация трансформаторов напряжения Трансформаторы напряжения различаются:
а) по числу фаз — однофазные и трехфазные; б) по числу обмоток — двухобмоточные и трехобмоточные; в) по классу точности, т. е. по допускаемым значениям погрешностей; г) по способу охлаждения — трансформаторы с масляным охлаждением (масляные), с естественным воздушным охлаждением (сухие и с литой изоляцией); д) по роду установки — для внутренней установки, для наружной установки и для комплектных распределительных устройств (КРУ). Основное назначение трансформаторов — изменять напряжение переменного тока. Трансформаторы применяются также для преобразования числа фаз и частоты. 40. Законы Кирхгофа
Все электрические цепи подчиняются первому и второму законам (правилам) Кирхгофа. Первый закон Кирхгофа можно сформулировать двояко: 1) алгебраическая сумма токов, подтекающих к любому узлу схемы, равна нулю; 2) сумма подтекающих к любому узлу токов равна сумме утекающих от узла токов. Применительно к рис. 2.8, если подтекающие к узлу токи считать положительными, аутекающие — отрицательными,то согласно первой формулировке Физически первый закон Кирхгофа означает, что движение зарядов в цепи происходит так, что ни в одном из узлов они не скапливаются. Если мысленно рассечь любую схему произвольной плоскостью и все находящиеся по одну сторону от нее рассматривать как некоторый большой "узел", то алгебраическая сумма токов, входящих в этот "узел", будет равна нулю. Второй закон Кирхгофа также можно сформулировать двояко: 1) алгебраическая сумма падений напряжения в любом замкнутом контуре равна алгебраической сумме ЭДС вдоль того же контура: (2.4) (в каждую из сумм соответствующие слагаемые входят со знаком плюс, если они совпадают с направлением обхода контура, и со знаком минус, если они не совпадают с ним); 2) алгебраическая сумма напряжений (не падений напряжения!) вдоль любого замкнутого контура равна нулю: 21/ы = 0. Законы Кирхгофа справедливы для линейных и нелинейных цепей при любом характере изменения во времени токов и напряже- нии. Сделаем два замечания: 1) запись уравнения по второму закону Кирхгофа в форме (2.4) может быть получена, если обойти какой-либо контур некоторой схемы и записать выражение для потенциала произвольной точки этого контура через потенциал этой же точки (взяв ее за исходную при обходе) и падения напряжения и ЭДС; 2) при записи уравнений по второму закону Кирхгофа в форме (2.4а) напряжения Ukiучастков цепи включают в себя и падения напряжения участков, и имеющиеся на этих участках ЭДС.
41. Потери и КПД трансформатора
В отличие от электрических машин в трансформаторе нег вращающихся частей и, следовательно, механических потерь. В трансформаторе имеются только тепловые потери в проводах" обмоток и в стали магнитопровода. Важной величиной, характеризующей экономичность работы трансформатора, является коэффициент полезного действия (КПД), равный отношению активной мощности, отдаваемой трансформатором во вторичную сеть Р 2, к активной мощности Р 1, потребляемой из сети:
Первичная активная мощность определяется суммой, которая включает активную мощность Р 2, магнитные потери Рм (потери в стали), электрические потери в первичной и вторичной обмотках Р э1, Р э2:
В современных силовых трансформаторах КПД достигает 0,98—0,995, причем максимальные значения КПД получаются при (0,45—0,65) Р 2ном. Такая нагрузка обычно соответствует средней нагрузке при эксплуатации трансформатора. Отметим, что в диапазоне нагрузок (0,4—1,5) Р 2ном КПД трансформатора изменяется относительно мало.
42. Источники электрической энергии
43. Уравнение электрического состояния трансформатора
44. Баланс мощности. КПД
В любой электрической цепи должен соблюдаться энергетический баланс — баланс мощностей: алгебраическая сумма мощностей всех источников энергии (в частности источников тока и источников ЭДС или напряжения) равна арифметической сумме мощностей всех приемников энергии (в частности резистивных элементов): ΣUистIист= Σr
45. Классификация электрических машин
Машиной постоянного тока в соответствии с общепринятой терминологией называют двухобмоточную электрическую машину, одна из обмоток которой (обмотка якоря) соединяется с электрической сетью постоянного тока с помощью механического преобразователя частоты, преобразующего переменный ток в якоре в постоянный ток в сети, а вторая (обмотка возбуждения) питается постоянным током. Коллекторная машина постоянного тока - машина постоянного тока, с обмоткой якоря, присоединенной к коллектору, и магнитными полюсами, имеющими возбуждение от источника постоянного тока, или которые сами являются постоянными магнитами. Для преобразования переменного тока, индуктируемого в якоре машины постоянного тока, часто используется вместо механического преобразователя частоты полупроводниковый преобразователь частоты, в котором используются управляемые и неуправляемые полупроводниковые вентили. Такие электрические машины постоянного тока получили название вентильных. В зависимости от схемы питания обмотки возбуждения машины постоянного тока разделяются на несколько типов: с независимым, параллельным, последовательным, смешанным возбуждением. Асинхронной машиной называется электрическая машина, одна из обмоток которой, обычно трехфазная, присоединена к электрической сети или специальному преобразователю, а вторая выполнена короткозамкнутой (беличья клетка) или фазной, замкнутой на сопротивления. В асинхронных (несинхронных) машинах частота вращения ротора ω r, не равна частоте вращения поля ω п. § Асинхронные машины широко используют в качестве электродвигателй трехфазного тока. Коллекторный двигатель переменного тока - двигатель переменного тока, у которого обмотка якоря соединена с коллектором и включена в цепь переменного тока. § В настоящее время применяются главным образом в электробытовых приборах. Синхронной машиной называется двухобмоточная электрическая мащина переменного тока, одна из обмоток которой присоединена к электрической сети с постоянной частотой f, вторая возбуждается постоянным током. § С помощью синхронных трехфазных турбогенераторов и гидрогенераторов производится преобладающая часть электрической энергии. Реактивный двигатель - синхронный двигатель без обмотки возбуждения или постоянных магнитов, у которого ротор имеет выступы, играющие роль ярковыраженных полюсов, такой двигатель обычно снабжен короткозамкнутой клеткой, позволяющей пускать его как асинхронный двигатель. Гистерезисный электродвигатель - неявнополюсный синхронный электродвигатель без обмотки возбуждения, ротор которого выполнен из магнитного материала с большим остаточным намагничиванием, пуск в ход которого осуществляется за счет потерь на гистерезис в роторе.
46. Расчет эл. цепей постоянного тока с использованием законов Кирхгофа
47. Автотрансформатор
Автотрансформа́тор — вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, и имеют за счёт этого не только электромагнитную связь, но и электрическую. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные напряжения. Преимуществом автотрансформатора является более высокий КПД, поскольку лишь часть мощности подвергается преобразованию — это особенно существенно, когда входное и выходное напряжения отличаются незначительно. Недостатком является отсутствие электрической изоляции (гальванической развязки) между первичной и вторичной цепью. В промышленных сетях, где наличие заземления нулевого провода обязательно, этот фактор роли не играет, зато существенным является меньший расход стали для сердечника, меди для обмоток, меньший вес и габариты, и в итоге — меньшая стоимость.
48. Параллельное соединение катушки индуктивности и конденсатора в цепи переменного тока
Рассмотрим явления в цепи переменного тока, содержащей генератор, конденсатор и катушку индуктивности, соединенные параллельно. Предположим при этом, что активным сопротивлением цепь не обладает. Очевидно, в такой цепи напряжение как на катушке, так и на конденсаторе в любой момент времени равно напряжению, развиваемому генератором. Общий же ток в цепи слагается из токов в ее разветвлениях. Ток в индуктивной ветви отстает по фазе от напряжения на четверть периода, а ток в емкостной ветви опережает его на те же четверть периода. Поэтому токи в ветвях в любой момент времени оказываются сдвинутыми по фазе один относительно другого на полупериода, т. е. находятся в противофазе. Таким образом токи в ветвях в любой момент времени направлены навстречу один другому, а общий ток в неразветвленной части цепи равен разности их. Это дает нам право написать равенство I = IL -IC где I - действующее значение общего тока в цепи, IL и IC - действующие значения токов в.ветвях.
49. Устройство машины постоянного тока
По способу возбуждения различают машины постоянного тока. От постороннего источника тока питается обмотка возбуждения в машинах с независимым возбуждением. Машиной с параллельным возбуждением называют ту машину, у которой обмотка возбуждения принимает питание от зажимов якоря и присоединена к ним параллельно. Аналогичную машину именуют машиной с последовательным возбуждением, но уже с последовательным соединением обмотки возбуждения с зажимами якоря. Две обмотки возбуждения существуют в машинах со смешанным возбуждением, одна из которых соединена с зажимами якоря параллельно, а другая последовательно. Рабочие свойства машины постоянного тока показывают её характеристики. Внешней характеристикой называют характеристику генератора, выражающую зависимость между напряжением на его зажимах и силой тока в обмотке якоря. Как стабильные, так и регулируемые напряжения можно получать в зависимости от способа возбуждения генератора. От частоты вращения вращающего момента и вращающего момента от силы тока в обмотке якоря также выражают зависимость характеристики двигателей постоянного тока. Крайнюю именуют механической характеристикой двигателя. Данные характеристики представляют, что в зависимости от способа питания обмотки возбуждения возможно в обширных пределах регулировать как частоту вращения двигателя постоянного тока, так и значение вращающего момента.
50. Параллельное и последовательное соединение элементов эл. цепей. Правило разветвления тока
Последовательное и параллельное соединения в электротехнике — два основных способа соединения элементов электрической цепи. При последовательном соединении все элементы связаны друг с другом так, что включающий их участок цепи не имеет ни одного узла. При параллельном соединении все входящие в цепь элементы объединены двумя узлами и не имеют связей с другими узлами, если это не противоречит условию. При последовательном соединении проводников сила тока во всех проводниках одинакова. При параллельном соединении падение напряжения между двумя узлами, объединяющими элементы цепи, одинаково для всех элементов. При этом величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.
51. Цепи переменного тока. Получение переменного тока Под переменным током в теоретической электротехнике понимают ток, который изменяется с течением времени. Значение такого тока в данный момент времени называют мгновенным значением тока (мгновенным током). В электроэнергетике используют переменный периодический ток, мгновенные значения которого повторяются через равные промежутки времени. Наиболее широкое применение в технике находит не постоянный, а переменный ток, изменяющийся со временем по гармоническому закону с частотой, как правило, равной 50 Герцам. Такой ток создается генераторами переменного тока, в которых электродвижущая сила (ЭДС) возникает в результате процесса электромагнитной индукции. В цилиндрической полости, изготовленной из мягкой стали, вращается постоянный магнит, называемый ротором. Неподвижный сердечник с его обмоткой называется статором. Статор и ротор изготовлены так, что магнитная индукция B в зазоре между ними изменяется по закону: B = Bmcos(wt), где Bm – максимальное значение вектора электромагнитной индукции. Магнитный поток через контур катушки равен: Фm = B*S = Bm*S*cos(wt). В обмотке статора при изменении магнитного потока наводится ЭДС, равная ei = - dФ/dt = Bm*S*sin(wt) = emsin(wt). Итак, напряжение, получаемое с помощью генераторов переменного тока, изменяется по гармоническому закону: U = Umsin(wt). Ток в электрических цепях изменяется аналогичным образом: I = Imsin(wt + f).
52. Метод узловых напряжений для расчета электрических цепей
53. Принцип действия машины постоянного тока
54. Основные параметры, характеризующие цепи постоянного тока (эл. ток, ЭДС, падение напряжения, разность потенциалов)
55. Потери и коэффициент полезного действия машин постоянного тока
56. Расчет параметров эл. цепей методом эквивалентных преобразований
|
или ΣPист = ΣPг. (1.11)
