Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Рабочая программа курса'
Подготовка подрастающего поколения россиян в области безопасности жизнедеятельности должна основываться на комплексном подходе к формированию у подрос...полностью>>
'Рабочая программа'
Рабочая программа по математике для 10-11 классов составлена на основе Федерального компонента государственного стандарта среднего общего образования,...полностью>>
'Программа'
Число студентов очной формы обучения, участвующих в выполнении научных исследований и разработок с оплатой труда и (или) в качестве соисполнителей в о...полностью>>
'Документ'
К 1933 г. на вооружение поступили торпеды ТАН-12 для низкого торпедометания (с бреющего полета) и ТАВ- 15 для сброса с парашютами, а также авиационная...полностью>>

Главная > Документ

Сохрани ссылку в одной из сетей:
Информация о документе
Дата добавления:
Размер:
Доступные форматы для скачивания:

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ПРИМОРСКОГО КРАЯ

КРАЕВОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

КУРС ЛЕКЦИЙ

По разделу 2

Применение основного оборудования электрических станций, сетей и систем

ПМ 01 «Обслуживание электрооборудования электрических станций, сетей и систем»

наименование дисциплины

для специальностей

140407-"Электрические станции, сети и системы"

140408 «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем»

Разработал преподаватель … ……………Л.В. Забродова

Рассмотрено и утверждено ЦМК

(электротехнических дисциплин)

Председатель Л.В. Забродова

Протокол №5 от 16.01.2014

2014

Глава 1. Общие сведения об электрических машинах

1-1. Основные определения и классификация электрических машин

Электрические машины являются основными элементами электрических установок. Они используются как источники (генераторы) электрической энергии, как двигатели, чтобы приводить в движение самые разнообразные рабочие механизмы на заводах и фабриках, в сельском хозяйстве, на строительных работах и т. д.

Электрические машины, предназначенные для преобразования механической энергии в электрическую, называются генераторами; электрические машины, предназначенные для обратного преобразования электрической энергии в механическую, называются двигателями.

Электрические машины применяются также для преобразования рода тока (например, переменного тока в постоянный), частоты и числа фаз переменного тока, постоянного тока одного напряжения в постоянный ток другого напряжения. Такие машины называются электромашинными преобразователями.

Электрическая машина имеет две основные части — вращающуюся, называемую ротором, и неподвижную, называемую статором (рис. 1-1).

Рис. 1-1. Обычная конструктивная схема электрической машины,
 1 — статор; 2 — ротор; 3 — подшипники.

 К электрическим машинам относят также трансформатор. Трансформатор представляет собой статический электромагнитный аппарат, который служит для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения, но той же частоты. Хотя он и не является машиной (не имеет движущихся частей), все же его теория изучается вместе с теорией электрических машин, так как основные соотношения между величинами, характеризующими рабочий процесс трансформатора, применимы и к электрическим машинам.

Различают машины переменного и постоянного тока в зависимости от того, какой ток они генерируют или потребляют.

Машины переменного тока разделяются на синхронные и асинхронные. В тех и других машинах при их работе возникает вращающееся магнитное поле. Ротор синхронной машины вращается со скоростью, равной скорости вращения магнитного поля. Скорость вращения ротора асинхронной машины отличается от скорости вращения поля.

Машины переменного тока бывают однофазные и многофазные (чаще всего трехфазные); первые генерируют или потребляют однофазный ток, вторые — многофазный ток.

Машины постоянного тока, как правило, снабжаются коллектором, который здесь служит для получения на щетках машины э. д. с., постоянно действующей в одном направлении. В то же время коллектор служит для переключения токов в частях обмотки ротора (якоря) таким образом, чтобы результирующая электромагнитных сил, получающихся от взаимодействия магнитного поля электромагнитов статора и токов в обмотке ротора, действовала на ротор все время в одном направлении.

Находят себе применение также асинхронные коллекторные машины переменного тока. Их ротор выполняется так же, как ротор машины постоянного тока. Они в отличие от бесколлекторных асинхронных машин позволяют плавно и экономично регулировать их скорость вращения. Однако область их применения весьма ограничена вследствие их высокой стоимости, сложности ухода за ними и относительно малой надежности в работе.

Приведенная здесь вкратце практическая классификация электрических машин не исчерпывает всего их многообразия. В дальнейшем при рассмотрении машин переменного и постоянного тока мы будем обращаться к различным их видам, различающимся как по назначению, так и по выполнению.

1-2. Принцип действия электрической машины и трансформатора

Принцип действия электрической машины основан на физических законах электромагнитной индукции и электромагнитных сил. Согласно указанным законам, а также законам Ома, Джоуля-Ленца и магнитной цепи можно получить основные соотношения между величинами, характеризующими рабочий процесс машины. Обратимся для этого к рис. 1-2. Здесь показаны два полюса электромагнита, создающего магнитное поле. В магнитном поле между полюсами помещен проводник, сечение которого изображено кружком. Если этот проводник передвигать, например, слева направо, то в нем согласно закону электромагнитной индукции возникнет э.д.с.

,          (1-1)

где В — индукция в месте, где находится проводник; l — активная длина проводника, т. е. та его часть, которая находится в магнитном поле; v —скорость движения проводника относительно поля (если индукция B выражена в В·с/см2, l—в сантиметрах, v—в см/с, то получим э. д. с. e в вольтах; если B выражена в гауссах, то для получения e в вольтах надо правую часть (1-1) умножить на 10-8).

Рис. 1-2. К объяснению принципа действия электрических машин.

 Направление наведенной э. д. с. определяется по правилу правой руки, причем следует иметь в виду, что это правило дается для определения направления э. д. с. в проводнике, перемещающемся относительно магнитного поля (рис. 1-3).

Рис. 1-3. Правило правой руки.

 Если концы проводника замкнуты на внешнее сопротивление, то по нему пойдет ток, имеющий такое же направление, как и э.д.с. Это направление (от нас) указано крестиком на рис. 1-2.

В результате взаимодействия тока i в проводнике и поля возникнет электромагнитная сила

, (1-2)

направление которой определяется по правилу левой руки (рис. 1-4) (если B выражена в В·с/см2,

i — в амперах, l — в сантиметрах, то получим силу FЭМ, в Вт·с/см или в Дж/см; для получения FЭМ в килограммах надо правую часть (1-2) умножить на 10,2 и при B в гауссах — еще на 10-8).

Рис. 1-4. Правило левой руки.

При равномерном движении проводника к нему должна быть извне приложена механическая сила F, равная FЭМ, т. е.

F = FЭМ.          (1-3)

Если умножить обе части равенства сил на скорость v, то получим равенство мощностей

Fv = FЭМ v.          (1-4)

Подставляя в правую часть этого равенства FЭМ из (1-2) и v из (1-1), получим:

Fv = ei.          (1-5)

Отсюда видим, что механическая мощность Fv в нашем элементарном генераторе преобразуется в электрическую мощность ei. Мощность, отдаваемая во внешнюю цепь таким генератором, может быть найдена из уравнения напряжений

u = eir,          (1-6)

где u — напряжение на зажимах внешнего сопротивления; ir — падение напряжения в проводнике, имеющем сопротивление r.

Умножив это уравнение на i, получим:

ui = eii2r,          (1-7)

где ui — электрическая мощность, отдаваемая проводником во внешнюю цепь (она является частью полной электрической мощности ei, полученной в результате преобразования механической мощности); i2r — электрические потери в проводнике.

Та же элементарная машина может работать двигателем, т. е. преобразовывать электрическую энергию в механическую. Подведем к проводнику напряжение u так, чтобы ток i в проводнике имел указанное на рис. 1-2 направление. При этом возникнет электромагнитная сила, которая согласно правилу левой руки заставит проводник передвигаться влево. В проводнике появится э. д. с. е, направленная против тока i и против напряжения u, в чем можно убедиться при помощи правила правой руки. Следовательно, напряжение u должно уравновесить э.д.с. е и падение напряжения в проводнике ir, т. е.

u = e + ir.          (1-8)

От уравнения напряжений (1-8), умножив его на i, перейдем к уравнению мощностей

ui = ei + i2r.          (1-9)

В этом уравнении i2r — электриче­ские потери в проводнике, ei — та часть подведенной электрической мощности ui, которая преобразуется в механическую мощность FЭМ v, так как, учитывая (1-1) и (1-2), мы можем написать:

ei = Blvi = FЭМ v.          (1-10)

Приведенные соотношения показывают, что электрическая машина обратима, т. е. может работать и генератором и двигателем.

Принцип обратимости электрических машин был установлен русским академиком Э. X. Ленцем в 1833 г. Он применим к любой электрической машине.

Таким образом, мы видим, что наличие магнитного поля и проводников, по которым проходит ток, является необходимым условием для работы любой электрической машины. Для усиления магнитного поля применяются ферромагнитные материалы в виде сталей.

При работе электрической машины происходит относительное перемещение проводников и магнитного поля. Такое перемещение в обычных машинах осуществляется путем вращательного движения (рис. 1-1).

В основе работы трансформатора лежит явление взаимоиндукции. Трансформатор состоит обычно из двух обмоток с разными числами витков. Между обмотками существует магнитная связь; для ее усиления обмотки помещаются на стальном замкнутом магнитопроводе, называемом сердечником трансформатора. Энергия из одной обмотки в другую передается через посредство магнитного поля. Благодаря различию чисел витков обмоток получается трансформирование тока одного напряжения в ток другого напряжения, повышенного или пониженного по сравнению с первым.

1-3. Материалы, применяемые для трансформаторов и электрических машин

Для изготовления трансформаторов и электрических машин применяются следующие материалы: конструкционные, «активные» и изоля­ционные.

Конструкционные материалы идут на изготовление тех частей и деталей машин и трансформаторов, которые служат главным образом для передачи и восприятия механических воздействий. В электрических машинах в основном применяются те же конструкционные материалы, что и в общем машиностроении: чугун (простой, ковкий), сталь (литая, кованая), цветные металлы и их сплавы, пластмассы.

Активные материалы служат в качестве магнитных и проводниковых (токопроводящих) для создания в трансформаторах или машинах необходимых условий, в которых протекают электромагнитные процессы.

Некоторые части электрических машин работают в сложных физических условиях, поэтому к ряду материалов предъявляются требования, относящиеся одновременно как к механическим, так и к магнитным и электрическим свойствам их.



Похожие документы:

  1. Курс лекций по дисциплине Электрические сети электроэнергетических систем для специальности 140206-"Электрические станции, сети и системы"

    Документ
    ... КУРС ЛЕКЦИЙ по дисциплине Электрические сети электроэнергетических систем для специальности 140206-"Электрические станции, сети ... сети; применение ... оборудования. Лекция № 9 Расчет режимов электрических сетей План. Задача расчета режимов. Основные ...
  2. Курс лекций по дисциплине : «Компьютерный практикум» для студентов очной и заочной форм обучения 2003

    Документ
    ... Курс лекций охватывает основные темы курса ... электрически ... сети. 3) По способу управления различают сети: -Централизованные сети. .Сети ... систему, основная ... поверхностями стен и оборудования 10:1. Для ... - В. Применение светильников без ... разделе «Перемещение по ...
  3. Курс лекций сумы "Издательство СумГУ" 2011

    Реферат
    ... Введение…………………………………………………………...9 Раздел 1 Газы и их применение……………………………….11 ... курса лекций по ... в сети является ... Оборудование компрессорных станций Основной машиной газотранспортных систем ... электрическим генератором, вырабатывающим электрический ток ...
  4. Вспомогательное оборудование электростанций (25)

    Документ
    ... ПО ТМЗ. ЛЕКЦИИ Тепловые электрические станции. Конспект лекций. Основы современной энергетики. Курс лекций. Аметистов Е.В. 2004 г. Тепловые электрические станции. Лекции. ТЕПЛОМАССООБМЕННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ...
  5. Решение основных задач надежности электро-энергетических систем предусматривает достижение оптимального соотношения между затратами на производство, передачу и распределение электрической энергии и технико экономическими последствиями от недоотпуска электроэнергии.

    Решение
    ... способностью основных электрических сетей; схемами электрических станций; надежностью и другими техническими характеристиками основного оборудования (в ... по удельным ущербам? ЛЕКЦИЯ 10 СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ...

Другие похожие документы..