1. Usytuowanie maszyn elektrycznych w procesach przemian energii.
· maszyny elektryczne przetwarzają energie mechaniczną na elektryczną przy użyciu przetworników elektrycznych
· przesyłają i rozdzielają energie za pomocą transformatorów
· około 60% energii elektrycznej jest ponownie przetwarzane na energie mechaniczną przy użyciu silników elektrycznych
2. Zjawiska fizyczne wykorzystywane w podstawowych przetwornikach elektromechanicznych.
Większość generatorów i silników zwanych przetwornikami elektrycznymi wykorzystuje względny ruch dookoła nieruchomej osi. Mniejsza cześć wykorzystuje ruch postępowy.
Praktycznie wyłącznie wykorzystuje się własności pola magnetycznego do wytwarzania sił mechanicznych i sił elektromotorycznych, są to:
- zjawisko indukcji elektromagnetycznej (SEM)
- zjawisko oddziaływania pola magnetycznego na przewód z prądem
3. Rola stopów żelaza w maszynach elektrycznych.
- stworzenie wymaganej drogi w przestrzeni dla strumienia magnetycznego o małym napięciu magnetycznym (małe natężenie pola H)
-ograniczenie prądów wirowych, a więc strat energii, przy polach zmiennych używa się blach o grubości 0.3-0,7 mm, nazywa się je blachami elektrotechnicznymi
4. Objętościowa gęstość energii magnetycznej w różnych środowiskach fizycznych.
5.Wyrażenia na energie sumaryczną poszczególnych elementów skupionych.
Cewka:
- jeżeli zależność pomiędzy strumieniem y a prądem i jest liniowa
Cewka z ferromagnetykiem:
- zależność między strumieniem a prądem przy obecności ferromagnetyka jest w ogólności nieliniowa
6. Koenergia w elementach skupionych i jej związek z energią
Dla jednego uzwojenia:
W warunkach technicznych znacznie łatwiej mierzy się i reguluje prąd i niż strumień y , dlatego prąd chętniej wybiera się za zmienną niezależną. W konsekwencji używa się alternatywnej do energii W, wielkości nazywanej koenergią.
7. Podstawowe równania równowagi w układach elektromechanicznych.
Równania NAPIĘĆ
Równań jest tyle ile obwodów niezależnych.
Równania MOMENTÓW
8. Rola obwodów elektrycznych, magnetycznych i izolacji w przetwornikach energii
Celem obwodów elektrycznych jest stworzenie wymaganej niskooporowej drogi dla prądu elektrycznego. Stosowana jest głównie miedź i jej stopy oraz aluminium.
Celem obwodów magnetycznych jest stosowanie wymaganej drogi w przestrzeni dla strumienia magnetycznego o małym napięciu magnetycznym (małe natężenie H).
Celem izolacji obwodów elektrycznych jest wyznaczenie pożądanej drogi przepływu prądu elektrycznego. Stosowane są materiały organiczne, różne polimery oraz mineralne jak szkła i ceramika.
9. Rola obudów, wałów i łożysk w maszynach elektrycznych.
Obudowa – osłona ruchomych elementów wnętrza, mocowanie łożysk
Wał – zabezpiecza przed aby siła magnetyczna nie doprowadziła do kontaktu wirnika ze stojanem, przenosi moment skręcający, jest centralną częścią wirnika.
Łożyska – wsparcie osi wału, umożliwiają ruch obrotowy wału
10. Podstawowe składniki konstrukcji transformatora i ich wzajemne usytuowanie.
Do uzwojenia pierwotnego przykłada się napięcie zasilania U1, natomiast z uzwojenia wtórnego odbiera się napięcie wyjściowe U2.
11. Obwodowy schemat zastępczy transformatora jednofazowego.
12. Bieg jałowy i zwarcie – parametry decydujące o prądzie i mocy.
Bieg jałowy:
Moc w rdzeniu występują straty mocy od prądów wirowych i histerezy.
Zwarcie:
- prąd zależy od impedancji zastępczej zwartego obwodu
Pz=I12Rz – moc zależy od rezystancji zwarcia
13. Zmienność napięcia przy obciążeniu transformatora. Wpływ charakteru odbiornika.
Charakter obciążenia transformatora ma istotny wpływ na wartość napięcia wtórnego U2, tak więc napięcie wtórne osiąga największą wartość, nawet przekraczającą wartość znamionową przy obciążeniu transformatora mocą bierną pojemnościową.
14. Warunki współpracy równoległej transformatorów i skutki nieidealnego doboru.
WARUNKI:
a) przy odłączonym obciążeniu w uzwojeniach wtórnych nie płyną żadne prądy, a w uzwojeniach pierwotnych płynie tylko prąd jałowy;
b) obciążenie każdego z transformatorów jest proporcjonalne do jego mocy znamionowej;
c) prądy obciążenia poszczególnych transformatorów są ze sobą w fazie.
SKUTKI:
-powstanie zbędnych strat mocy w uzwojeniach – prądy wyrównawcze
-niemożliwe wykorzystanie całej mocy znamionowej zespołu transformatorów
15. Budowa i charakterystyczne cechy autotransformatora
To specjalny transformator , w którym
jest tylko jedno uzwojenie spełniające
jednocześnie rolę pierwotnego i
wtórnego. Może posiadać przekładnie
stałą(stały stosunek ilości zwojów
uzwojeń pierwotnego i wtórnego) lub
zmienną skokowo. Używany do
transformacji napięcia z niewielką
przekładnią.
16. Budowa transformatora 3-fazowego i warunki sprowadzenia do 1-fazowego.
Używając napięć i prądów fazowych możemy korzystać ze schematu analogicznego jak dla 1-fazowego. W nim jednak wartość Lu będzie3/2 raza większa niż dla jednej fazy.
17. Możliwość wytwarzania pola magnetycznego i cel.
Ruchome pole magnetyczne można wytworzyć poprzez nieruchome uzwojenie stojana, które jest sprężone ze zwartymi obwodami wirnika lub też przez uzwojenie wielofazowe w układnie magnetycznym cylindrycznym.
Celem wytwarzania pola magnetycznego ruchomego jest wytworzenie momentu, który działa na wirnik. Najlepiej gdy zmiana prądów jest sinusoidalna.
18. Podstawowe schematy budowy maszyny synchronicznej 3-fazowej.
maszyna cylindryczna m. jawnobiegunowa z klatką z litymi nabiegunnikami
z klatką tłumiącą tłumiącą poprzecznie podłużną i pierścieniem zwierającym
19. Zastosowanie maszyn synchronicznych w przetwarzaniu energii.
- największe maszyny synchroniczne stanowią generatory
- jako alternator samochodowy
- jako kompensator mocy biernej stosowany jest w zakładach przemysłowych
- jako silnik synchroniczny w napędach najwyższych mocy (setki MW)
20. Sposób transformacji zmiennych dla jawnobiegunowej maszyny synchronicznej.
Transformacja Parka:
Zachodzi związek: T*Tt = 1
Nowe zmienne i wymuszenia
Wielkości obwodowe wirnika nie ulegają zmianie
U4=Uw , i4=iw
21. Układ obwodów zastępczych maszyny synchronicznej sprowadzonych do wirnika.
22. Równania napięciowe i wyrażenia momentowe dla maszyny synchronicznej.
Równania napięciowe:
d/dt y + R*i =U
d/dt yd = - Rs*id+ j* yq + Ud
d/dt yq = - Rs*iq+ j* yd + Uq
d/dt yw = - Rw*iw + Uw
Wyrażenia na moment:
Te = 0,5*it*∂/∂j Mf*i
w nowych współrzędnych:
Te = p*(jd*iq - jq*id)
Dla liczby par biegunów p>1
- w równaniach napięciowych wystąpi: je=p*j
- w równaniu na moment pomnożone przez p
23.Równania napięciowe i wyrażenia momentowe dla m. synchronicznej w stanie ustalonym.
Uds = Rs*id s- xq*iqs
Uqs = Rs*iqs - xd*ids + E
Wyrażenia momentowe:
gdy: n- kąt mocy
n<0 – silnik Te>0
n>0 – prądnica Te<0
24. Wzajemny układ wirnika i uzwojeń dla silnika i generatora synchronicznego.
25. Wykres wskazowy dla generatora cylindrycznego i silnika jawnobiegunowego.
Generator cylindryczny Silnik jawnobiegunowy
a)przewzbudzony
b)niedowzbudzony
26.Charakterystyka biegu jałowego i zwarcia generatora synchronicznego.
Bieg jałowy Zwarcie
27.Charakterystyki zewnętrzne i regulacji generatora synchronicznego.
Zewnętrzne
Z przebiegu charakterystyki możemy zauważyć że rozmagnesowujący wpływ obciążenia o charkt. indukcyjnym powoduje obniżenie się charakterystyki wraz ze wzrostem wartości obciążenia. Charakterystyka zaczyna się w punkcie U podczas biegu jałowego. Kończy się zaś dla wartości prądu twornika I odpowiadającej wielkości prądu zwarcia Iż.
Regulacyjne
...
chomik82937