Opracowanie Maszyn.doc

(16997 KB) Pobierz
Maszyny elektryczne

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.

Równania napięciowe:

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

...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin