Шихтовка железа стержневого трансформатора

Однофазный

Трехфазный

Броневой трансформатор                                

Марка стали (пример).

1321

Первая цифра – по структурному состоянию и прокату:

1. горячекатаная изотропная;

2. холоднокатаная изотропная;

3. холоднокатаная анизотропная с ребровой структурой.

Вторая цифра – содержание кремния:

1. до 0,8 %;

2. 1,8 – 2,8 %;

3. 2,8 – 3,8 %;

4. 3,8 – 4,8 %.

Третья цифра – характеризует удельные потери :

1. нормальные потери;

2. низкие потери;

3. пониженные потери;

Четвертая цифра – порядковый номер типа стали.

Обмотки (однослойные и многослойные):

а) дисковые у броневого трансформатора

б) цилиндрические

в) винтовые г)непрерывные

Билет 13. Вопрос 2.Приведение рабочего процесса АМ к рабочему процессу трансформатора с переменной активной нагрузкой

Схема замещения позволяет определить токи, потери мощности и падения напряжения в асинхронной машине. При этом нужно учитывать, что в обмотке вращающегося ротора проходит ток, действующее значение и частота которого зависят от частоты вращения. Из электрической схемы замещения ротора при его вращении следует, что ток ротора

I2 = E_2s /Z2 = E2s / . (4.30)

При вращении ротора ЭДС E2s в обмотке ротора и ее частота пропорциональны скольжению s. Следовательно, и индуктивное сопротивление обмотки ротора зависит от скольжения: Х_2s = 2πf2 L2 = 2πf1 L2 s = X2 s , (4.31)

где Х2 — индуктивное сопротивление обмотки заторможенного ротора.

Рис. 4.14. Схемы замещения ротора асинхронной машины

Подставляя значения Е2s и Х2s в (4.30), получаем

I2 = sE2 / . (4.32a)

В числителе и знаменателе (4.32а) есть переменная величина s, поэтому преобразуем его к виду

I2 = E2 / . (4.32б)

Уравнению (4.326) соответствует электрическая схема замещения, показанная на рис. 4.14,6. Здесь ЭДС Е2 и индуктивное сопротивление Х2 неизменны, а активное сопротивление R2/s изменяется в зависимости от скольжения.

Схемы, представленные на рис. 4.14, а и б, с энергетической точки зрения не эквивалентны. Так, в схеме, приведенной на рис. 4.14, а, электрическая мощность ротора Рр равна электрическим потерям

Рр = ΔРэл2 = m2 I₂² R2 , (4.33a)

а мощность, потребляемая в схеме, приведенной на рис. 4.14,6,

Р'р = m2 I₂² R2 /s. (4.33б)

Отношение этих мощностей

Рр /Р'р = ΔРэл2 /Р'р = m2 I₂² R2 /(m2 I₂² R2 /s ) = s .

Однако, поскольку s = ΔРэл2 /Рэм, получим, что Р'р = Рэм . Следовательно, электрическая мощность Р'р в схеме, представленной на рис. 4.14,6, равна всей электромагнитной мощности, подводимой от статора к ротору.

По известным величинам ΔРэл2 и Рэм можно определить и механическую мощность ротора:

Рмех = Рэм - ΔРэл2 = m2 I₂² R2 /s - m2 I₂² R2 = m2 I₂² R2 (1 - s)/s. (4.34)

Полученный результат наглядно представлен электрической схемой (рис. 4.14, в), в которой активное сопротивление обмотки ротора состоит из двух частей: R2 и R2(1 - s)/s. Первое сопротивление не зависит от режима работы, и потери в нем равны электрическим потерям реального ротора. Второе сопротивление зависит от скольжения, и мощность, выделяющаяся в нем, численно равна механической мощности двигателя. Таким образом, рассматриваемая схема замещения позволяет заменить реальный вращающийся ротор неподвижным, в цепь обмотки которого включено активное сопротивление, зависящее от частоты вращения ротора.

Полная схема замещения асинхронной машины при вращающемся роторе отличается от схемы замещения асинхронной машины с заторможенным ротором только наличием в цепи ротора активного сопротивления, зависящего от нагрузки (рис. 4.15, а). Эту схему замещения называют Т-образной. Следовательно, и в этом случае удается свести теорию асинхронной машины к теории трансформатора. Векторная диаграмма для Т-образной схемы замещения приведена на рис. 4.15,6.

Сопротивления Rm и Хт намагничивающего контура значительно меньше соответствующих значений для схемы замещения трансформатора, так как ток холостого хода асинхронного двигателя гораздо больше, чем у трансформатора. Если при рассмотрении работы трансформатора часто можно Пренебречь намагничивающим контуром, то при рассмотрении работы асинхронного двигателя этого сделать нельзя, так как ошибка может получиться значительной.

Билет 14. Вопрос 1.Асинхронная машина в качестве трансформатора

Холостой ход. Режимы работы АМ при заторможенном роторе наиболее просты для исследования, так как при этом обмотки статора и ротора пересекаются магнитным потоком с одной и той же скоростью, т. е. частоты ЭДС статора f1 и ротора f2 равны. Если считать, что вращающееся магнитное поле близко к круговому и, кроме того, высшие гармонические ЭДС подавляются из-за распределения обмоток в нескольких пазах и укорочения шага, то при анализе можно учитывать только первые гармонические ЭДС статора и ротора соответственно

Е1 = 4,44f1 w1 kо61 Фm ; (4.2)

Е2 = 4,44f1 w2 kо62 Фm . (4.3)

Отношение E1 /E2 = w1 koб1 /(w2 koб2 ) = kE (4.4) называют к-том трансформации ЭДС. Для основных гармонических обмоточные к-ты обычно равны 0,96—0,90 и поэтому в первом приближении можно считать kE = w1 /w2 (4.5) аналогично тому, как это наблюдается в трансформаторе. Если обмотка ротора разомкнута, то по ней ток не проходит, а следовательно, она не влияет на электромагнитные процессы в статоре. Этот режим называют режимом холостого хода. При холостом ходе для каждой фазы обмотки статора можно составить уравнение, полностью тождественное уравнению для первичной обмотки трансформатора при холостом ходе:

Ú1 + É1+ Éσ1 = Í0R1 (4.6)

где Е1 — ЭДС, индуцируемая вращающимся магнитным потоком Ф, охватывающим обмотки ротора и статора; Еσ1 = 4,44f1 kоб1 w1 Фσ1т — ЭДС, вызываемая потоком рассеяния обмотки статора; I0R1 — падение напряжения в обмотке статора, называемое током холостого хода. В соответствии с (4.6) можно построить векторную диаграмму АМ при холостом ходе (рис. 4.7, а). При этом вектор Еσ1 заменяют противоположно направленным ему вектором jÍ0Х1 индуктивного падения напряжения в обмотке статора.

Рис. 4.7. Векторные диаграммы АМ при заторможенном роторе

Ток холостого хода I0 в асинхронном двигателе из-за наличия воздушного зазора между ротором и статором значительно больше, чем в т-торе (20 - 40% от ном тока по сравнению с 0,5 - 3% у т-тора), вследствие чего здесь нельзя пренебрегать падениями напряжения Í0R1 и jÍ0X1 и пользоваться приближенным уравнением Ú1 + É1 = 0, как это делают в некоторых случаях при построении векторной диаграммы трансформатора.

Для снижения тока холостого хода заводы-изготовители стремятся выполнять в асинхронных машинах минимально возможные зазоры. У двигателей мощностью 5 кВт и менее зазоры между статором и ротором равны 0,1—0,3 мм.

При построении векторных диаграмм асинхронной машины принимают, что потоки рассеяния Фσ1 и Фσ2 , создаваемые обмотками статора и ротора, совпадают по фазе с токами, проходящими по соответствующим обмоткам, и пропорциональны этим токам аналогично тому, как это принято в теории трансформатора. Поэтому в асинхронной машине, так же как и в трансформаторе, можно считать, что при режимах, близких к номинальному, индуктивные сопротивления Х1= Еσ1 /I1 и X2 = Eσ2 /I2 не зависят от тока в соответствующих обмотках.

Работа машины под нагрузкой. Асинхронную машину с заторможенным ротором можно использовать в качестве трансформатора, если в цепь обмотки ротора (вторичной обмотки) включить сопротивление нагрузки Zн.

Векторная диаграмма асинхронной машины с заторможенным ротором (рис. 4.7,6) аналогична диаграмме трансформатора и определяется формально теми же основными уравнениями:

Однако наличие в асинхронной машине вращающегося потока обусловливает некоторые специфические особенности. Поскольку фазы обмотки ротора сдвинуты в пространстве, а токи в них имеют временной сдвиг, они создают бегущую волну МДС ротора F2, частота вращения которой

nF2 = 60f2 /р2 , (4.8) где f2 и р2 — частота тока и число пар полюсов ротора.

Так как при неподвижном роторе ЭДС в обмотках статора и ротора имеют одинаковую частоту, т. е. f2 = f1, то nF2 = 60f1 /р2 .

Асинхронная машина может работать только при равенстве частот вращения бегущих волн МДС статора F1 и ротора F2. Следовательно, статор и ротор должны иметь одинаковое число полюсов, т. е. p1 = p2 = p. При этом условии бегущие волны МДС ротора и статора неподвижны одна относительно другой и взаимодействуют между собой, обеспечивая передачу мощности из статора в ротор так же, как и в трансформаторе. В результате ток ротора I2 создает компенсирующую его составляющую тока статора I'2 и результирующий магнитный поток остается примерно таким же, как и при режиме холостого хода. Таким образом, для асинхронной машины, как и для трансформатора, справедливо условие Ф ≈ const, т. е. магнитный поток при изменении режима работы изменяется мало. Схема замещения (рис. 4.8). Эта схема аналогична схеме замещения трансформатора, но ее параметры определяются другими коэффициентами приведения. Полагая Е'2 = E1 = k_ЕЕ2, из условия равенства мощностей реального и приведенного роторов m2E2I2 = m1Е'2I2 находим

1'2 = (m2 /m1 )• (E2 /Е'2 )•I2 = m2 w2 kоб2 I2 /(m1 w1 kоб1 ) = I2 /ki . (4.9)

Величину ki = m1 w1 kоб1 /(m2 w2 kоб2 ) называют коэффициентом приведения (трансформации) токов.

 Из равенства электрических потерь m2 I22 R2 = m1 I'22 R'2 получаем

R'2 = (m2 /m1 ) (I2 /I'2 )2R2 = ki kЕ R2 . (4.10)

Из равенства относительных индуктивных падений напряжений I2 Х2 /Е2 = I'2 Х'2 /Е'2 находим Х'2 = (Е'2 /Е2 ) (I2 /I'2 ) X2 = ki kE X2 . (4.10a)

Величину kEki называют коэффициентом приведения сопротивлений. При определении коэффициентов kE и ki для короткозамкнутой обмотки типа беличья клетка принимают w2 = 0,5;m2 = z2 и kо62 = 1. Таким образом, теория работы асинхронной машины с заторможенным ротором в основном подобна теории работы трансформатора. Однако использование АМ в качестве трансформатора обычно нецелесообразно, так как она значительно дороже трансформатора и имеет худшие эксплуатационные характеристики (больший ток холостого хода, меньший КПД и пр.). Только в некоторых специальных устройствах асинхронную машину используют в режиме работы трансформатора, т. е. при заторможенном роторе. Области применения. Рассмотренный режим работы используют в фазорегуляторах и индукционных регуляторах. Асинхронные фазорегуляторы (рис.4.9,в) используют главным образом в схемах автоматики для компенсации фазовой погрешности, в управляемых выпрямителях, устройствах для испытаний электроизмерительных приборов и пр.

Билет 14. Вопрос 2.Распределение нагрузки между трансформаторами при параллельной работе