Краткие теоретические сведения
Название дисциплины Электротехника
20.10.2020 Занятие №15 Основы теории электрических машин, принцип работы типовых Назначение и классификация электрических машин
Задание- написать краткий конспект
Содержание лекции:
- назначение электрических машин и область их применения;
- классификация электрических машин.
Машины, использующие явления электромагнитной индукции и предназначенные для преобразования электрической энергии в механическую или наоборот, называются электрическими
По назначению электрические машины подразделяются на следующие виды:
-электрические генераторы, преобразующие механическую энергию в электрическую. Генераторы устанавливаются на электрических станциях, где приводятся во вращение с помощью паровых и гидравлических турбин. Кроме того, они широко применяются в различных транспортных устройствах: на автомобилях, самолетах, тепловозах, кораблях, передвижных электростанциях и др., где приводятся во вращение главным образом от двигателей внутреннего сгорания и газовых турбин, В ряде случаев генераторы используются в качестве источников питания в установках связи, устройствах автоматики, измерительной техники и пр.;
-электрические двигатели, преобразующие электрическую энергию в механическую. Электродвигатели приводят во вращение самые различные машины, механизмы и устройства, применяемые в промышленности, сельском хозяйстве, связи, на транспорте, в военном деле и быту. В современных системах автоматического управления они используются в качестве исполнительных, регулирующих и программирующих органов;
|
|
|
-электромашинные преобразователи, преобразующие переменный ток в постоянный и, наоборот, изменяющие величину напряжения переменного и постоянного тока, частоту, число фаз и др. Преобразователи широко используются в системе передачи и распределения электрической энергии, в промышленности, авиации, на транспорте и в военном деле;
-электромеханические преобразователи сигналов, генерирующие, преобразующие и усиливающие различные сигналы. Эти преобразователи, выполняемые обычно в виде электрических микромашин, широко используются в системах автоматического регулирования, а также в измерительных и счетно-решающих устройствах в качестве различных датчиков, приборов для функциональных преобразований, дифференцирующих и интегрирующих элементов, сравнивающих и регулирующих органов и др.
По характеру выполнения функций электрические микромашины подразделяются на следующие основные группы:
-исполнительные двигатели, преобразующие подводимый к ним электрический сигнал в механическое перемещение вала, т. е. отрабатывающие определенные команды;
|
|
|
-тахогенераторы, преобразующие механическое вращение в электрический сигнал - напряжение, пропорциональное скорости вращения;
-поворотные трансформаторы, дающие на выходе напряжение, пропорциональное той или другой функции угла поворота ротора, например, синусу или косинусу этого угла или же самому углу;
-машины синхронной связи, осуществляющие синхронный и синфазный поворот или вращение двух механически не связанных между собой осей;
-микродвигатели общего применения, служащие для привода различных маломощных механизмов: самопишущих приборов, вентиляторов, магнитофонов, насосов и др.
Электрические машины обладают свойством обратимости. Вращающиеся электрические машины могут работать как в генераторном, так и в двигательном режимах и переходить из одного режима в другой; каждый преобразователь может изменять направление преобразуемой им энергии. Однако выпускаемые электромашиностроительными заводами машины обычно предназначаются для какого-либо одного режима работы, например генераторного или двигательного. При этом оказывается возможным наилучшим образом приспособить электрическую машину к требуемым условиям работы, добиться наиболее рационального использования материалов, уменьшить ее вес, габариты и повысить к. п. д. В ряде случаев, однако, необходимо предусматривать работу электрических машин как в двигательном, так и в генераторном режимах. Такие условия имеют место, например, в электрических приводах, где генераторный режим используется в целях торможения.
|
|
|
Электрические машины широко применяются во многих отраслях промышленности. Они осуществляют преобразование энергии, а также различных электрических и других сигналов. Достоинствами их являются высокий к.п.д., достигающий в мощных электрических машинах 95¸99%, сравнительно малый вес и габаритные размеры, а также хорошее использование материалов.
Электрические машины могут быть выполнены на различные мощности (от долей ватта до сотен мегаватт) и скорости вращения, на различный род тока, а также различные величины напряжения и частоты. Они характеризуются высокой надежностью и долговечностью, простотой управления и обслуживания, удобством подвода и отвода энергии, а также небольшой стоимостью при массовом и крупносерийном производстве.
|
|
|
По роду тока электрические машины делятся на машины переменного и постоянного тока.
Машины переменного тока в зависимости от особенностей своей электромагнитной системы подразделяются на асинхронные, синхронные и коллекторные. К ним относят также трансформаторы - статические электромагнитные аппараты, у которых процесс преобразования энергии во многом подобен вращающимся электрическим машинам.
Трансформаторы широко применяются для преобразования напряжения в системах передачи и распределения электрической энергии, в выпрямительных установках, а также в устройствах автоматики, связи, радиоаппаратуре, вычислительной технике, для измерений и функциональных преобразований (поворотные трансформаторы) и др.
Асинхронные машины используются главным образом в качестве электрических двигателей трехфазного тока. Они широко применяются в различных отраслях техники благодаря простоте устройства и высокой надежности. В системах автоматического регулирования широко используются одно- и двухфазные асинхронные двигатели, асинхронные тахогенераторы, а также сельсины, осуществляющие синхронный поворот или вращение нескольких, не связанных друг с другом механически осей.
Синхронные машины применяются в качестве генераторов переменного тока и электрических двигателей. В устройствах автоматики широко используются различные типы синхронных машин малой мощности (реактивные, с постоянными магнитами, гистерезисные, шаговые, индукторные и пр.).
Коллекторные машины переменного тока применяются сравнительно редко и главным образом в качестве двигателей. Они имеют сложную конструкцию и требуют тщательного ухода. В устройствах автоматики, а также в различного рода электробытовых приборах широко используются универсальные коллекторные двигатели, работающие как на постоянном, так и на переменном токе.
Машины постоянного тока используются в качестве генераторов, двигателей, электромашинных усилителей, преобразователей скорости вращения в электрические сигналы (тахогенераторов) и преобразователей напряжения. В последние годы в связи с развитием управляемых полупроводниковых преобразователей все более широко применяются электроприводы с двигателями постоянного тока.
Вращающиеся электромашинные преобразователи, выполненные в виде одной или двух отдельных электрических машин (двигателя и генератора), механически связанных друг с другом, широко используются в системах электрического привода для питания устройств связи, различных радиотехнических установок и др. В последнее время они вытесняются статическими полупроводниковыми преобразователями, которые обладают рядом преимуществ перед вращающимися машинами.
По мощности электрические машины условно подразделяются на следующие группы:
- микромашины, имеющие мощность от долей ватта до »500 вт. Эти машины работают как на постоянном, так и на переменном токе нормальной и повышенной (400¸500 гц) частоты;
- машины малой мощности - от 0,5 до 10 квт. Они работают как на постоянном, так и на переменном токе нормальной или повышенной частоты;
- машины средней мощности – от 10 до нескольких сотен киловатт;
- машины большой мощности – свыше нескольких сотен киловатт.
Машины большой и средней мощности обычно предназначаются для работы на постоянном или переменном токе нормальной частоты. Кроме некоторых специальных случаев (авиация, морской флот и др.), где иногда используются довольно мощные машины повышенной частоты.
В зависимости от скорости вращения машины условно подразделяются на:
- тихоходные со скоростями вращения до 300 об/мин;
- средней быстроходности - 300¸1500 об/мин;
- быстроходные - 1500¸6000 об/мин;
- сверхбыстроходные – свыше 6000 об/мин.
Микромашины строятся для скоростей от нескольких до 30000 об/мин; машины большой и средней мощности – обычно до 3000 об/мин.
20.10.2020 Занятие №16 Практическое занятие 11-12 Определение начал и концов обмоток асинхронного электродвигателя и их маркировка.
Посмотреть видео https://www.youtube.com/watch?v=3V0zbYIOfZY
Записать:
Определение начала и конца одной обмотки
Определение начала и конца одной обмотки При подаче напряжения на любую из обмоток статора, оно индуцируется в оставшиеся 2 обмотки.
Используя эту особенность, тестер и сеть низкого напряжения, можно определить начала и концы обмоток:
Произвольно соединяются 2 вывода разных обмоток
На оставшиеся концы обмоток подается низкое напряжение и проверяется напряжение на соединенных обмотках: (напряжение есть — значит соединенные провода — начало одной и конец другой обмотки. Напряжения нет — значит соединены 2 конца, либо 2 начала)
Концы без напряжения условно помечаются как начала
Повторяется опыт и соединяется уже найденное начало одной из обмоток с любым выводом на которое подавалось напряжение ранее. Теперь напряжение подается на оставшуюся обмотку.
Поочередно, подобным образом, проверяются все обмотки.
Найдя начала и концы обмоток, можно приступать к подключению асинхронного электродвигателя по схемам «звезда» либо «треугольник».
Как видно из таблиц обмоточных данных электродвигателей серии АИР, большинство электродвигателей АИР предполагают подключение к сети 220/380 В. Соединив концы обмоток по схеме «треугольник» двигатель будет работать от питания 220 В, а по схеме «звезда» — от 380 В.
Маркировка концов обмотки
Как правило, выводы обмоток асинхронных электродвигателей АИР маркированы попарно и имеют такие обозначения:
Фаза 1: С1 (начало) С4 (конец)
Фаза 2: С2 (начало) С5 (конец)
Фаза 3: С3 (начало) С6 (конец)
Первоочередно определяют и выделяют каждую из пар обмоток электродвигателя. Но порой, для правильного подключения, необходимо определить концы и начала обмоток самостоятельно.
27.10.2020
Занятие №17 Классификация, устройство, характеристика и принципы действия машин постоянного тока
Задание учебник Электротехника Прошин В.М. изучить параграф 7.1 стр 181
Написать ответы на вопросы со стр 186
Занятие №18 Практическое занятие №13 Выбор аппаратов защиты в электрических сетях напряжением до1000В
« Выбор аппаратов защиты электрических сетей до 1 кВ»
Учебная цель: закрепить навыки методики выбора защитных аппаратов электрических сетей до 1 кВ.
Перечень оборудования, аппаратуры, материалов и их характеристики: методические указания по выполнению практической работы; индивидуальное задание, справочная литература, калькулятор; карандаш; шариковая ручка; линейка.
Порядок выполнения работы
1 По справочной литературе определить и записать в отчёт технические характеристики электродвигателя (таблица1).
Таблица 1 Данные для расчёта
| № | Марка двигателя | Характеристика пуска электродвигателя | Вид защитного аппарата |
| 1 | 4А112М2У3 | тяжелый пуск | предохранитель, рубильник |
| 2 | 4А132М2У3 | редких пуск | предохранитель автоматический выключатель |
| 3 | 4А160S2У3 | затяжной пуск | автоматический выключатель, разъединитель |
| 4 | 4А180S2У3 | легкий пуск | предохранитель, рубильник |
| 5 | 4А160М4У3 | тяжелый пуск | предохранитель, рубильник |
| 6 | 4А180М4УЗ | редких пуск | предохранитель автоматический выключатель |
| 7 | 4А200L4У3 | затяжной пуск | автоматический выключатель, разъединитель |
| 8 | 4А225М6У3 | легкий пуск | предохранитель, рубильник |
| 9 | 4А250М6У3 | тяжелый пуск | предохранитель, рубильник |
| 10 | 4А315М10УЗ | редких пуск | предохранитель автоматический выключатель |
| 11 | 4А4250М6У3 | затяжной пуск | автоматический выключатель, разъединитель |
| 12 | 4А355М6У3 | легкий пуск | предохранитель, рубильник |
| 13 | ВАО92-2 | тяжелый пуск | предохранитель, рубильник |
| 14 | ВАО92-6 | редких пуск | предохранитель автоматический выключатель |
| 15 | ВАО92-4 | затяжной пуск | автоматический выключатель, разъединитель |
| 16 | ВАО72-6 | легкий пуск | предохранитель, рубильник |
| 17 | ВАО72-8 | тяжелый пуск | предохранитель, рубильник |
| 18 | ВАО91-4 | редких пуск | предохранитель автоматический выключатель |
| № | Марка двигателя | Характеристика пуска электродвигателя | Вид защитного аппарата |
| 19 | 4А355М8 | затяжной пуск | автоматический выключатель, разъединитель |
| 20 | ВАО91-6 | легкий пуск | предохранитель, рубильник |
| 21 | ВАО82-4 | тяжелый пуск | предохранитель, рубильник |
| 22 | 4А355М10 | редких пуск | предохранитель автоматический выключатель |
| 23 | 4А315S12 | затяжной пуск | автоматический выключатель, разъединитель |
| 24 | 4А355М12 | легкий пуск | предохранитель, рубильник |
| 25 | 4А200L8 | затяжной пуск | автоматический выключатель, разъединитель |
2 Выполнить схему подключения электродвигателя согласно индивидуальному заданию.
М
ЩСУ
М
ЩСУ – щит силовой, QF – автоматический выключатель, КЛ – кабельная линия, S - рубильник, FU – плавкий предохранитель, M - двигатель, lКЛ – длина кабельной линии, км.
Рисунок 1 Схемы подключения двигателя
3 
Рассчитать величину рабочего тока на всех участках сети, А
| I = Р ном ПВ 3 ×U н * cos g ×h | (1) |
где Рном. - номинальная мощность эл. двигателя, кВт.; cos γ - коэффициент мощности двигателя;
η - КПД двигателя.
Uном - номинальное напряжение, кВ.
4 Выбрать указанный в задании защитный аппарат для подключения ЭП.
4.1 Условия выбора предохранителя
| 1 | U установки £ U ном.FV ; |
| 2 | I ном.дв. £ I ном.FV ; |
| 3 | I пуск £ I ; L уст FV |
где Uном.FV∙- номинальные напряжения, кВ; Iном.FV – номинальный ток предохранителя, А; Iпуск – пусковой ток двигателя, А,
L – коэффициент снижения пускового тока, 2,5, принимается равным:
- L=2,5 при редких и легких пусках двигателей;
- L=1,6 при тяжелом и затяжном пусках.
IустFV – уставка срабатывания предохранителя, А.
4.2 Условия выбора автоматических выключателей (QF)
1 U установки £ U ном.QF ;
2 I раб = I ном.×дв £ I ном QF ;
3 I раб = I ном.×дв £ I ном. расц ;
4 1.25 × I пуск,дв £ I уст, расц.QF
5 Записать марку выбранного аппарата защиты и расшифровать его тип. 6 Сделать вывод по проделанной работе.
Краткие теоретические сведения
Для защиты электрических сетей напряжением до 1 кВ от токов короткого замыкания и/или перегрузок применяют плавкие предохранители, автоматические выключатели, тепловые реле и т.д.
Выбор аппаратов защиты производится с учетом следующих основных требований:
1) Номинальный ток и напряжение аппарата защиты должны соответствовать расчетному длительному току и напряжению электрической цепи.
2) Время действия аппаратов защиты должно быть по возможности меньшим и должна быть обеспечена селективность (избирательность) действия защиты соответствующим подбором надлежащей конструкции защитного аппарата и его защитной характеристики.
3) Аппараты защиты не должны отключать установку при перегрузках, возникающих в условиях нормальной эксплуатации, например при включении асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, при рабочих пиках технологических нагрузок и т. п.
Предохранители. Их применяют для защиты электрических установок от токов к. з. Защита от перегрузок с помощью предохранителей возможна только при условии, что защищаемые элементы установки будут выбраны с запасом по току, превышающим примерно на 25% номинальный ток плавких вставок.
Плавкие вставки предохранителей выдерживают токи на 30— 50% выше номинальных токов в течение 1 ч и более. При токах, превышающих номинальный ток плавких вставок на 60—100%, они плавятся за время, меньшее 1 ч.
Автоматические выключатели. Чувствительными элементами автоматов являются расцепители: тепловые, электромагнитные, комбинированные и полупроводниковые.
Тепловые расцепители срабатывают при перегрузках, электромагнитные
— при КЗ, комбинированные и полупроводниковые — как при перегрузках, так и при КЗ.
При больших токах КЗ выключатели срабатывают мгновенно (без выдержки времени). Уставку по времени срабатывания в зоне перегрузки более 4с следует принимать при тяжёлых условиях пуска ЭД (большая кратность пускового тока, значительный момент инерции механизма) или при длительных пиках тока технологической перегрузки.
По условиям селективности выключатель, который ближе к источнику питания, должен иметь время действия не менее чем в 1,5 раза больше (при том же токе) времени действия выключателя ниже лежащей ступени.
Разъединители -это коммутационный аппарат, предназначенный для видимого (невооруженным глазом) разъединения участков электрических сетей, предназначены для проведения номинального тока и нечастых (до трех раз в час) неавтоматических коммутаций электрических цепей без нагрузки номинальным напряжением до 1000 В переменного тока частоты 50, 60 Гц и номинальным напряжением до 1000 В постоянного тока в устройствах распределения электрической энергии.
Разъединители могут использоваться только для коммутации электрических цепей без тока нагрузки находящихся или не находящихся под напряжением.
Рубильники служат для ручного включения и отключения электрических цепей. В установках переменного тока 380 В такими рубильниками можно отключать номинальные токи.
Пример расчёта
Определяется расчётный ток электродвигателя дутьевого вентилятора, А по формуле (1):
|
√3 ·380·0,8·0,91 == 94А.
Производится выбор автоматических выключателей серии ВА по справочной таблице.
Таблица 2 – Выбор автоматического выключателя типа ВА 51Г-31 для электродвигателя дутьевого вентилятора
| Паспортные данные | Условие | Расчётные данные |
| Uном = 380В | ≥ | Uн.дв= 380В |
| Iном = 100А | ≥ | Iн.дв= 94А |
| Iрасц = 100А | ≥ | Iн.дв= 94А |
| 1,35·Iтеп. расц= 1,35·100 = 135А | ≥ | 1,25·Iном= 1,25·94 = 118А |
| Iуст.ср.эл.расц= 10·100 = 1000А | ≥ | 1,25·Iпуск= 7·1,25·94 = 823А |
Содержание отчёта:
1 Тема, цель;
2 Условие задачи
3 Решение задачи
4 Вывод о проделанной работе
Контрольные вопросы:
1 Какие требования предъявляют к выбору устройства защиты? 2 Для чего применяют плавкие предохранители?
3Для чего применяют разъединитель? 4 Условия выбора предохранителя.
5Что такое селективность защиты?
6 Перечислите виды расцепителей применяемых в автоматических выключателях.
7 Условия выбора автоматического выключателя.
Таблица П 1- Технические данные плавких предохранителей
|
Тип |
Uном, В | Номинальный ток, Iном, А | Предельный отключаемый ток, кА (при Uном=380В | |
| предохранителя | Плавкой вставки | |||
| ПНП-60 | ~ 500 | 60 | 6,10,15,20,25,30,40,60 | 10 |
| ПН2-100 | ~ 380 | 100 | 30. 40. 50. 60. 80. 100 | 100 |
| ПН2-250 | ~ 380 | 250 | 80,100,120,150,200,250 | 100 |
| ПН2-400 | ~ 380 | 400 | 200, 250, 300,400 | 40 |
| ПН2-600 | ~ 380 | 600 | 300,400,500,600 | 25 |
| ПП17-39 | ~ 380 | 1000 | 500,630,800,1000 | 110 |
| ПП18-33 | ~ 380 | 160 | 50,63,80,100,125,160 | - |
| 25 | 2,4;6,3;10;16;20;25 | |||
| ПП24 | до~660 | 63 | 25;40;50;63 | 100 |
| 100 | 63;80;100 | |||
Таблица П3.-Автоматические выключатели серии А3790
| Исполнение по расцепителю | Тип | Uном, В | Iном выключателя, А | Калибруемые значения ном.рабочего тока полупроводнико вого расцепителя (Iном, раб), А | Калибруемые значения уставок полупроводник о вогорасцепител я по току срабатыва- ния, кратные Iном, раб | Уставка по току срабатывания электромагнитн ого расцепителя,А | Количест во циклов ВО под нагрузкой |
| Селективное (с полупроводниковы м расцеплением) | А3790 С | ~66 0 | 250 400 630 | 160,200,250 250,320,400 400, 500,630 | 2, 3, , 10 | (5-7)Iном | 3000 |
| Токоограничиваю щее (с полупроводниковы ми и Электромагнитным и расцепителями) | А3790 Б | ~66 0 | 250 400 630 | 160,200,250 250,320,400 400,500,630 | 2, 3, 5, 7 | 4000 4000 6300 | 3000 |
Таблица П4- Технические данные автоматических выключателей серии ВА.
| Тип | Номинальныйток, А | Кратностьуставки | Iоткл, кА | ||||
| Iн.а | Iн.р | Ку(тр) | Ку(эмр) | ||||
|
ВА 51-25 |
25 | 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1,0; 1,25; 1,6 |
1,2 |
14 | 3 | ||
| 2,0; 2,5; 3,15; 4; 5 | 1,5 | ||||||
|
ВА 51-25 | 6,3; 8 |
1,35 |
7, 10 | 2 | |||
| 10; 12,5 | 2,5 | ||||||
| 16; 20; 25 | 3,0 | ||||||
|
ВА 51-31-1 ВА 51Г-31 |
100 | 6,3; 8; 10; 12 | 3, 7, 10 | 2 | |||
| 10 | 2,5 | ||||||
| 20; 25 | 3,5 | ||||||
| 31,5; 40; 50; 63 | 5 | ||||||
| 80; 100 | 0 | ||||||
|
ВА 51-31 ВА 51Г-31 | 6,3; 8 |
| 2 | ||||
| 10; 12,5 | 2,5 | ||||||
| 3,8 | |||||||
| 31,5; 40; 50; 63 | 6 | ||||||
| 80; 100 |
1,25 | 7 | |||||
| ВА 51-33 ВА 51Г-33 | 160 | 80; 100; 125, 160 | 10 | 12,5 | |||
| ВА 51-35 | 250 | 80, 100, 125, 160, 200, 250 | 12 | 15 | |||
| ВА 51-37 | 400 | 250, 320, 400 | 10 | 25 | |||
| ВА 51-39 | 630 | 400, 500, 630 | 35 | ||||
|
ВА 52-31 ВА 52Г-31 |
100 | 16, 20, 25 |
1,35 |
3, 7, 10 | 12 | ||
| 31,5; 40 | 15 | ||||||
| 50; 63 | 18 | ||||||
| 80, 100 |
1,25 | 25 | |||||
| ВА 52-33 ВА 52Г-33 | 160 | 80, 100 | 10 | 28 | |||
| 125, 160 | 35 | ||||||
| ВА 52-35 | 250 | 80, 100, 125, 160, 200, 250 | 12 | 30 | |||
| Тип | Номинальныйток, А | Кратностьуставки | Iоткл, кА | ||||
| Iн.а | Iн.р | Ку(тр) | Ку(эмр) | ||||
| ВА 52-37 | 400 | 250, 320, 400 |
| 10 | |||
| ВА 52-39 | 630 | 250, 320, 400, 500, 630 | 40 | ||||
| ВА 53-37 ВА 55-37 | 160 250 400 |
Регулируется ступенями 0,63-0,8-1,0 от Iн.в. |
1,25 |
2, 3, 5, 7, 10 | 20 | ||
| ВА 53-39 ВА 55-39 | 160 250 400 630 |
25 | |||||
| ВА 53-41 ВА 55-41 | 1000 |
2,3 3, 5, 7 | |||||
| ВА 53-43 ВА 55-43 | 1600 | 31 | |||||
| ВА 53-45 ВА 55-45 ВА 75-45 |
2500 |
Регулируется ступенями 0,63-0,8-1,0 от Iн.в. |
1,25 | 2, 3, 5 |
36
 Мы поможем в написании ваших работ! | ||