Схема двигателя последовательного возбуждения. Характеристики.

17.Потери и КПД машин постоянного тока. В машинах постоянного тока при работе происходит потеря энергии, которая складывается из следующих потерь:1.Потери в стали Рост на гистерезис и вихревые токи, возникающие в сердечнике якоря. При вращении якоря машины сталь его сердечника непрерывно перемагничивается. На перемагничивание стали затрачивается мощность, называемая потерями на гистерезис. Одновременно, при вращении якоря в магнитном поле в сердеч­нике его индуктируются вихревые токи. Потери на гистерезис и вихревые токи, называемые потерями в стали, обращаются в тепло и нагревают сердечник якоря. Потери в стали зависят от магнитной индукции и частоты перемагничивания сердечника якоря. Магнитная индукция зависит от э. д. с. машины или, иначе, от напряжения, а частота перемагничивания — от скорости вращения якоря. Поэтому при работе машины постоянного тока в режиме ге­нератора или двигателя потери в стали будут постоянными, не за­висящими от нагрузки, если напряжение на зажимах якоря и ско­рость его вращения постоянны. 2. Потери энергии на нагревание проводов обмоток возбужде­ния и якоря протекающими по ним токами, называемые потерями в меди,— Роб. Потери в обмотке якоря и в щеточных контактах зависят от тока в якоре, т. е. являются переменными — меняются при изменениях нагрузки. 3 Механические потери Рмех, представляющие собой потери энергии на трение в подшипниках, трение вращающихся частей о воздух и щеток о коллектор. Эти потери зависят от скорости вра­щения якоря машины. Поэтому механические потери также являются постоянными, не зависящими от нагрузки.

18.Основные элементы конструкции машин переменного тока. По принципу действия машины переменного тока делятся на:1. Асинхронные машины, у которых скорость вращения вала не равна скорости вращения магнитного поля статора.2. Синхронные машины, у которых скорость вращения вала равна скорости вращения магнитного поля статора. Асинхронные машины по конструкции ротора делятся на машины с короткозамкнутым ротором и машины с фазным ротором (или машины с контактными кольцами). Синхронные машины по конструкции ротора делятся на машины с явно выраженными полюсами и машины с неявно выраженными полюсами. Конструкция статора и у асинхронных и у синхронных машин одинаковая. Статор машин переменного тока состоит из корпуса. В зависимости от мощности машин корпус может быть литым чугунным, литым стальным и литым сварным. По всей окружности корпуса статора с внутренней стороны запрессовывается статорное железо, которое набирается из отдельных листов электротехнической стали. В железе статора штампуются пазы, которые также как пазы якоря машины постоянного тока могут быть закрытыми грушевидной формы и открытыми с параллельными стенками. Также как и в пазы якоря машины постоянного тока, в пазы статора машины переменного тока укладывается обмотка с такой же изоляцией. В закрытые пазы укладывается высыпная обмотка, в открытые пазы с параллельными стенками укладывается жесткая обмотка с проводниками прямоугольного сечения. Отличается обмотка тем, что под одним полюсным делением должны лежать катушки всех трех фаз.

19.Конструкция синхронных генераторов. Возбуждение СГ. Обмотка возбуждения синхронного генератора (С.Г.) располагается на роторе и получает питание постоянным током от постороннего источника. Она создает основное магнитное поле машины, которое вращается вместе с ротором и замыкается по всему магнит проводу. В процессе вращения это поле пересекает проводники обмотки статора и индуктирует в них ЭДС Е10.Для питания обмотки возбуждения мощных С.Г. используются специальные генераторы – возбудители. Если они установлены отдельно, то питание в обмотку возбуждения подается через контактные кольца и щеточный аппарат. Для мощных турбогенераторов возбудители (синхронные генераторы «обращенного типа») навешивают на вал генератора и тогда обмотка возбуждения, получает питание через полупроводниковые выпрями-теле, установленные на валу. Мощность, затрачиваемая на возбуждение, составляет примерно 0,2 - 5% от номинальной мощности С.Г., причем меньшая величина – для крупных С.Г.В генераторах средней мощности часто используют систему самовозбуждения – от сети обмотки статора через трансформаторы, полупроводниковые выпрямители и кольца. В очень малых С.Г. иногда используют постоянные магниты, но это не позволяет регулировать величину магнитного потока.

20.Принцеп действия трехфазного синхронного генератора. Электромагнит при вращающем состоянии образовывает переменный магнитный поток, который в свою очередь пересекает расположенные под углом 120° по отношению к друг другу три фазы обмотки статора. В результате в фазах обмотки образуется переменная ЭДС одинаковой частоты, но с углом сдвига фаз, равным 1/3 периода вращения магнитного поля. Рассмотрим конструкцию синхронного трехфазного генератора. Его укрепленный на валу ротор представляет собой электромагнит; установленный на этом же валу генератор постоянного тока служит для питания обмотки ротора. На момент вращение вала, например, при помощи турбины, генератор постоянного тока вырабатывает электрическую энергию и питает ею обмотку ротора. Отчего ротор становится электромагнитом и, совершая обороты, вместе с валом производит вращающееся магнитное поле. При данной работе в трех фазах обмотки статора будут индуцироваться три ЭДС. При помощи синхронных трехфазных турбо- и гидрогенераторов производится преобладающая часть электрической энергии. Также синхронные машины используют в качестве электрических двигателей, особенно в установках мощностью свыше 50 кВт. При работе синхронной машины в режиме двигателя обмотку ротора подключают к источнику постоянного тока, а обмотку статора – к трехфазной сети. В устройствах автоматического управления используют синхронные электродвигатели малой мощности – от долей до нескольких десятков ватт.

21.Конструкция и принцип действия индукторного генератора 2ГВ.003. Генератор трехфазного тока со смешанным возбуждением типа 2ГВ003 применяется в системах электроснабжения АВ-7, АВ-10, АВ-20, АВ-26 установлениях на вагонах без кондиционирования воздуха. Генератор состоит из отступа, ротора и 2 подшипниковых щитов. Сердечник статора и ротора изготовлен из электротехнических сталей, покрытых лаком. Сердечник статора запрессован в остов, а сердечник ротора на втулку, укреплений на валу. В пазы статора уложены две зубчатые обмотки, основная и дополнительная. Принцип работы индукторного генератора основан на использовании зубцовых гармоник, возникающих из-за разности магнитного сопротивления зазора напротив зубцов и пазов ротора. индукция кроме постоянной составляющей содержит и переменную с периодом изменения, соответствующим одному зубцовому делению. Придавая зубцам форму, обеспечивающую синусоидальное изменение переменной составляющей индукции, получают наряду с постоянным полем возбуждения и синусоидально изменяющееся поле, аналогичное полю, создаваемому машиной с числом полюсов, равным числу зубцов ротора Zp.

22.Устройство трехфазного асинхронного двигателя с.к.з. ротором. Устройство. Трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором состоит из корпуса, неподвижного статора, вращающего ротора и двух подшипниковых щитов с подшипниками качения или скольжения, расположенными в центре щитов. Статор двигателя состоит из сердечника и трехфазной обмотки. Корпус изготовляется из чугуна или из алюминиевых сплавов. Сердечник статора набирается из штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,3 или 0,5 мм, изолированных друг от друга покраской лаком для уменьшения потерь на вихревые токи. На внутренней поверхности сердечника имеются открытые пазы для укладки в них трехфазной обмотки, выполненной из изолированного провода. Оси обмоток расположены симметрично под углом 120° друг к другу.Ротор асинхронного электродвигателя состоит из вала, опирающегося на подшипники, сердечника и обмотки. Сердечник ротора набирается из штампованных листов электротехнической стали. На внешней поверхности сердечника имеются пазы, в которых размещаются медные или алюминиевые стержни обмотки ротора без изоляции. Концы стержней путем сварки или литья под давлением соединяются с кольцами. В результате получается короткозамкнутая обмотка ротора, напоминающая беличье колесо Принцип действия асинхронного электродвигателя основан на взаимодействии индуктированного тока ротора с магнитным потоком статора. При включении обмотки трехфазного двигателя под напряжение источника трехфазного переменного тока внутри расточки статора образуется вращающееся магнитное поле, частота вращения которого равна частота вращения магнитного поля. Взаимодействие магнитного поля статора с магнитным потоком ротора создает механический вращающий момент, под действием которого ротор начинает вращаться. Частота вращения ротора несколько меньше частоты вращения магнитного поля. Поэтому двигатель называется асинхронным.

23. назначение и принцип действия асинхронного двигателя. Принцип действия асинхронного двигателя. Трехфазные асинхронные двигатели являются самыми распространенными электрическими двигателями и применяются для привода различных станков, насосов, вентиляторов, компрессоров, грузоподъемных механизмов, а также на э. п. с. переменного тока в качестве двигателей вспомогательных машин.. Назначение. Асинхронные машины — наиболее распространенные электрические машины. Особенно широко они используются как электродвигатели и являются основными преобразователями электрической энергии в механическую. В настоящее время асинхронные электродвигатели потребляют около половины всей вырабатываемой в мире электроэнергии и находят широкое применение в качестве электропривода подавляющего большинства механизмов. Это объясняется простотой конструкции, надежностью и высоким значением КПД этих электрических машин.

24.Скольжение. Характеристика АД. скольжение асинхронного двигателя, а следовательно, и его частота вращения определяются отношением электрических потерь в роторе к электромагнитной мощности. Пренебрегая электрическими потерями в роторе в режиме холостого хода, можно принять Рэ2 = 0, а поэтому s ≈ 0 и n20 ≈ n1.

По мере увеличения нагрузки на валу асинхронного двигателя отношение s = Pэ2/Pэм растет, достигая значений 0,01 - 0,08 при номинальной нагрузке. В соответствии с этим зависимость n2 = f(P2) представляет собой кривую, слабо наклоненную к оси абсцисс. Однако при увеличении активного сопротивления ротора двигателя r2' угол наклона этой кривой увеличивается. В этом случае изменения частоты асинхронного двигателя n2 при колебаниях нагрузки Р2 возрастают. Объясняется это тем, что с увеличением r2' возрастают электрические потери в роторе.

25.Способы пуска и регулирование частоты вращения АД. Регулирование путем изменения частоты питающего напряжения. Этот способ требует наличия преобразователя частоты, к которому должен быть подключен асинхронный двигатель. На основе управляемых полупроводниковых вентилей созданы статические преобразователи частоты и построен ряд опытных электровозов и тепловозов с асинхронными двигателями, частота вращения которых регулируется путем изменения частоты питающего напряжения. Такой способ регулирования частоты вращения ротора асинхронного двигателя является весьма перспективным. Регулирование путем включения в цепь ротора реостата. При включении в цепь обмотки ротора реостата с различным сопротивлением получаем ряд реостатных механических характеристик двигателя. При этом некоторому нагрузочному моменту будут соответствовать меньшие частоты вращения _е при работе двигателя на естественной характеристике. Это способ регулирования может быть использован только для двигателей с фазным ротором. Он позволяет плавно изменять частоту вращения в широких пределах. Недостатками его являются большие потери энергии в регулировочном реостате, поэтому его используют только при кратковременных режимах работы двигателя. Изменение направления вращения. Для изменения направления вращения двигателя нужно изменить направление вращения магнитного поля, создаваемого обмотками статора. Это достигается изменением порядка чередования тока в фазах обмотки статора.. Для этой цели необходимо изменить схему соединения обмоток статора с сетью, переключив две любые фазы. Например, зажим А обмотки статора, который ранее был соединен с линейным проводом, нужно переключить на провод, а зажим В этой обмотки, соединенный ранее, переключить на провод. Такое переключение можно осуществить обычным переключателем.

ПУСК непосредственно включения в цепь. Простота пуска. Большой пусковой ток и падение напряжения сети. Пуск при пониженном напряжении если обмотка треугольником. малый пусковой ток. Малый пусковой момент поэтому запускать только в режиме х.х.

26.Назначени,область применения, устройство трансформатора. Для передачи и распределения электрической энергии, снижения потери энергии и сокращается расход цветных металлов. Трансформаторы, повышая напряжение, автоматически уменьшают ток, поэтому передаваемая мощность остается неизменной, а потери в проводах линии, пропорциональные квадрату силы тока, резко сокращаются. Например, при увеличении напряжения передаваемой энергии в 10 раз потери снижаются в 100 раз. Для повышения напряжения линий электропередачи устанавливают повышающие трансформаторы, а чтобы напряжение снизить до величины, на которую строят токоприемники (от 127 В до нескольких киловольт), в конце линии устанавливают понижающие трансформаторы.

27.Принцеп действия, ЭДС обмоток. Коэффициент трансформации. К оэффициент трансформации это отношение высшей ЭДС к низшей ЭДС. При работе трансформатора с нагрузкой в его вторичной обмотке действует ток I ₂. Ток вторичной обмотки участвует в создании основного магнитного потока Ф, а также создает поток рассеяния Ф_р2, расположенный в немагнитной среде, как Ф_р1, и наводящий в этой обмотке ЭДС. Если первичную обмотку трансформатора с числом витков w ₁ включить в сеть переменного тока, то напряжение сети U ₁ вызовет в ней ток I ₁ и МДС I ₁ w ₁ создаст переменный магнитный поток Ф. Переменный магнитный поток Ф создаст в обмотке w ₁ ЭДС Е ₁, а в обмотке w ₂ ЭДС Е ₂. Когда есть нагрузка, электрическая цепь вторичной обмотки оказывается замкнутой и ЭДС Е ₂вызовет в ней ток I ₂. Таким образом, электрическая энергия первичной цепи с параметрами U ₁, I ₁и частотой f будет преобразована в энергию переменного тока вторичной цепи с параметрами U ₂, I ₂ и f.

28.Режим х.х. и короткого замыкания на трансформаторе. Режимом холостого хода трансформатора называют режим работы при питании одной из обмоток трансформатора от источника с переменным напряжением и при разомкнутых цепях других обмоток. Такой режим работы может быть у реального трансформатора, когда он подключен к сети, а нагрузка, питаемая от его вторичной обмотки, еще не включена. По первичной обмотке трансформатора проходит ток I₀, в то же время во вторичной обмотке тока нет, так как цепь ее разомкнута. Ток I₀, проходя по первичной обмотке, создает в магнит проводе синусоидально изменяющийся лоток Ф₀, который из-за магнитных потерь отстает по фазе от тока на угол потерь δ. При К.З. Во вторичной цепи устанавливается ток, пропорциональный нагрузке трансформатора. При питании большого числа приемников нередки случаи, когда нарушается изоляция соединительных проводов. Если в местах повреждения изоляции произойдет соприкосновение проводов, питающих приемники, то возникнет режим, называемый коротким замыканием (к. з.) участка цепи. Если соединительные провода, идущие от обмотки, замкнутся где-то в точках а и б, расположенных до приемника энергии (рисунок 1), то возникнет короткое замыкание вторичной обмотки трансформатора. В этом режиме вторичная обмотка окажется замкнутой накоротко. При этом она будет продолжать получать энергию из первичной обмотки и отдавать ее во вторичную цепь, которая состоит теперь только из обмотки и части соединительных проводов.

29.Внешняя характеристика трансформатора. Изменение вторичного напряжения трансформатора. характеристика трансформатора представляет собой зависимость между вторичными током и напряжением при изменении нагрузки, неизменном значении первичного напряжения U₁ и заданном коэффициенте мощности cos φ₂ во вторичной цепи. Вторичное напряжение U₂ при нагрузке отличается от напряжения холостого хода на величину изменения напряжения, которое зависит от величины нагрузки. Внешняя характеристика может быть построена как по расчетным данным активного и индуктивного падений напряжения (расчетная внешняя характеристика), так и по опытным данным (внешняя характеристика конкретного трансформатора). Построение внешней характеристики показано на. По оси ординат откладывается вторичное напряжение U₂, а по оси абсцисс — величина нагрузки α (в % или долях от номинальной мощности). Начальная точка внешней характеристики начинается от ординаты, равной U_2НОМ, а другой ее конец, против абсциссы α = 1 (т. е. при номинальной нагрузке), будет опущен против начала на величину Δ U — изменения напряжения.

30. Потери Энергии и КПД. Коэффициент полезного действия трансформатора (к.п.д.) – это отношение отдаваемой активной мощности к потребляемой. Для практического определения к.п.д. при номинальной нагрузке необходимо измерить мощности в первичной и вторичной обмотках. Если включим во вторичную обмотку активную нагрузку, то cosφ = 1 (поток рассеяния невелик) и P2 можно определить по показаниям амперметра и вольтметра, включённых во вторичную цепь. Такой метод называется методом непосредственных измерений. Он прост, но имеет два существенных недостатка: малую точность и неэкономичность. К.п.д. промышленных трансформаторов очень высок до 99%, поэтому P1 и P2 мало отличаются по величине. В этом случае незначительные ошибки в показаниях приборов приведут к большим ошибкам в значении к.п.д. Неэкономичность связана с большим расходом энергии во время испытаний. Поэтому этот способ годится для трансформаторов малой мощности с небольшим к.п.д. На практике к.п.д. трансформатора определяют косвенным методом, т.е. путём раздельного определения потерь. Потери в стали и потери в меди определяют в опытах холостого хода и короткого замыкания соответственно. В опыте холостого хода на первичную обмотку подают номинальное напряжение, а вторичную обмотку оставляют разомкнутой. Т.к. при номинальном напряжении на первичной обмотке магнитный поток практически постоянен, то независимо от того, нагружен трансформатор или нет, потери в стали для него являются постоянной величиной. Т.е. в режиме холостого хода энергия, потребляемая из сети, расходуется только на потери в стали, поэтому мощность этих потерь измеряют ваттметром, включённым в цепь первичной обмотки. В этом опыте определяется также коэффициент трансформации k и ток холостого хода Io1.Если вторичную обмотку замкнуть накоротко, а на первичную подать пониженное напряжение, при котором токи в обмотках не превышают номинальных значений, то энергия, потребляемая из сети, расходуется в основном на тепловые потери в проводах обмоток трансформатора. В этом опыте к первичной обмотке подводится пониженное напряжение, поэтому магнитный поток очень мал и потери в стали также малы, этот опыт называют опытом короткого замыкания. Ваттметр, включённый в цепь первичной обмотки трансформатора покажет мощность, соответствующую потерям в меди Pм.

31.Назначение,конструкция кислотных аккумуляторов. Предназначены для питания основных потребителей вагонов на стоянках, в аварийных режимах, и при малых скоростях движения. Также дает возможность комфортно работать основным потребителям центрального управления. Устройство кислотных аккумуляторов. Состоят из полу блоков положительно и отрицательных свинцовых пластин. Аккумуляторная масса положительных пластин-двуокись свинца. Отрицательных-губчатый свинец или чистый свинец. Пластины погружены в электролит 32% смесь воды с сернистой кислотой. Плотность зависит от времени года. Платины соединены друг с другом мостиком к которым приварены выводные штыри (борны). Пластины отделяют друг от друга сепараторами которые предохраняю пластины от К.З. при их колебаниях. Чтобы электролит не вытекал пластины помешены в Эбонитовую коробку. В процессе работы между ребрами под пластинами образуется свинцовый осадок (шлам), образующие в следствии отпадания отработавших активной массы. В эбонитовый крышке имеется отверстие для заливки электролита которое закрывается пробкой. В пробке имеется отверстие для выпуска ГАЗА. Средняя вырабатываемая мощьность 2В. Если вырабатываемая мощьность упадет меньше 1.7В то аккумулятор здохнет. Полностью заряжаний аккумулятор имеет ЭДС 2.1-.2.15В. в зависимости от плотности электролита.

32.Назначение, конструкция щелочных аккумуляторов. Щелочные аккумуляторы имеют ламельные пластины, которые образованы из специальных коробочек (ламелей), Аккумулятор помещен в стальную коробку при необходимости, которую можно поместить в резиновую коробку. Межд. пластинами находятся эбонитовые трубки сепараторы. Полу блоки одной пластины соединены и выведены на Борн. В аккумулятор залита 20% раствор серистоова калия. Для увеличена срока службы в электролит добавляют Литий. В щелочных аккумуляторах масса положительных и отрицательных пластин состоит из никеля. Отрицательные пластины – губчатое железо. Положительные- губчатый калий. Средняя мощьность аккумулятора 1.4В.

33.Основыне параметры аккумуляторов при зарядке и разрядке. Кислотные: В процессе зарядки напряжение быстро поднимается до 2.2В за тем медленно до 2.3-2.4 и снова быстро до 2.6-2.7В (при 2.4В появляются пузырьки газа) при 2.6-2.7В появляется большое количество зага. Аккумулятор начинает кипеть. При разрядке растет внутреннее сопротивление аккумулятора напряжение быстро падает до 2В. А затем медленно понижается. Если напряжение упадёт ниже 1.8-1.7В то аккумулятор полностью разредится и есть вероятность что он выйдет из строя. Щелочные: В процессе зарядки напряжение быстро поднимается до 1.7. затем медленно до 1.8. потом приобретает стандартный вид в 1.4В. При разрядке напряжение быстро падает до 1.3В а затем быстро падает до 1В.

34.Как осуществляется контроль параметров аккумуляторов. Для контроля степени заряженности свинцово-кислотных аккумуляторов можно использовать напряжение разомкнутой цепи, которое меняется от 2,05-2,15В/ак при заряженном состоянии (в зависимости от концентрации кислоты) до 1,95-2,03 В/ак после полного разряда.Электролит должен заполнять банку не ниже 50 мм и не выше 65 мм относительно верхнего края пластин. Перед проверкой нужно выключить все потребители энергии.

35.Типы аккумуляторных батарей. Применяемых на пассажирских вагонах. Аккумуляторная батарея отечественного производства имеет условное обозначение, в котором первые цифры (26, 38, 40, 56, 84) указывают число аккумуляторов в батарее, буквенные символы — электрохимическую схему (НЖ — никель-железная, НК — никель-кадмиевая), область применения (В — вагонная, Т — тяговая, Ц — для цельнометаллических вагонов), конструктивные особенности пластин и сепараторов (П — панцирная, или поверхностного типа, Н — намазная, М — минпластовая сепарация); последние цифры в обозначении определяют номинальную емкость в ампер-часах (например, батареи 40ТНЖ-250, 40ВНЖ-350, 26ВПМ-400, 56ВНЦ-400, 84КМ-300. Обозначение щелочной аккумуляторной батареи 40ТНЖ-250 расшифровывается следующим образом: 40 — число последовательно соединенных аккумуляторов, Т — тяговая, НЖ — никель-железная, 250 — номинальная емкость в ампер-часах при 5-часовом разряде током 50 А.

36.Расположение АБ на пассажирских вагоне. Кислотные аккумуляторные элементы монтируют попарно в деревянных ящиках и соединяют между собой последовательно медной шиной со свинцовым покрытием. Деревянный ящик установлен в металлическом поддоне, защищенном от коррозии пластмассовым покрытием. Щелочные аккумуляторы также размещают в деревянном ящике но по три элемента, которые соединяют между собой последовательно шинами. На торцовой стенке ящика смонтированы зажимы 2, к которым присоединяют токоведущие металлические прутки от плюсовой и минусовой клемм двух крайних аккумуляторов. На обоих торцах предусмотрены защитные выступы, предохраняющие от короткого замыкания, а сбоку установлены резиновые амортизатор. Батареи поставляются потребителю в виде отдельных аккумуляторов с комплектующими и запасными деталями. Монтаж аккумуляторов в батарею производится с помощью перемычек. Аккумуляторы при монтаже должны быть жестко закреплены во избежание перемещений относительно друг друга, так как при перемещении нарушается изоляция, и ломаются перемычки. Аккумуляторы располагаются под рамой вагона.

Дата добавления: 2015-12-07