Трансформаторы. Электрические машины переменного тока. Электрические машины постоянного тока

 

 

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

"Омский государственный университет путей сообщения

(ОмГУПС (ОмИИТ))"

 

 

 

 

 

 

Кафедра: "Электрические машины и общая электротехника"

 

 

 

 

 

Курсовая работа

 

по дисциплине "Электрические машины"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

студент ЗФ, шифр УВ-3337

__________Ионов А.В.

 

Проверил:

доцент Л.Е. Серкова

 

 

 

 

 

 

Омск 2005

 

Реферат

УДК 621.313

 

Курсовая работа содержит 15 страниц, 6 рисунков, 2 таблицы, 1 источник.

 

Трехфазный трансформатор, векторная диаграмма, асинхронный двигатель,  механические характеристики, двигатель постоянного тока, параллельное возбуждение.

 

Объектом исследования являются трансформаторы, асинхронные машины и машины постоянного тока.

В результате выполнения работы были рассчитаны характеристики и параметры трансформаторов, асинхронных машин и двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением.

Курсовая работа   выполнена   в  текстовом  редакторе  Microsoft Word 2000 с использованием MathCAD 2001 согласно требованиям СТП ОмГУПС-1.2-02.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Введение  4

1 Расчет трехфазного трансформатора  5

1.1 Задание для самостоятельной  работы  6

1.2 Решение  6

2 Расчет асинхронного двигателя  8

2.1 Задание для самостоятельной  работы  8

2.2 Решение  8

3 Расчет двигателя постоянного  тока  11

3.1 Задание для самостоятельной  работы  11

3.2 Решение  11

Заключение  14

Список использованных источников 15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Курсовая работа содержит решения трех заданий по темам "Трансформаторы", " Электрические машины переменного тока", "Электрические машины постоянного тока", т.е. охватывает практически весь курс дисциплины "Электрические машины".

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Расчет трехфазного трансформатора

 

1.1 Задание для самостоятельной работы

Трехфазный двухобмоточный трансформатор характеризуют следующие величины: мощность S; высшее линейное напряжение Uв.н; низшее линейное напряжение Uн.н; мощность потерь холостого хода P0; мощность потерь короткого замыкания Pк; напряжение короткого замыкания Uк; ток холостого хода i0; коэффициент полезного действия h, определенный при коэффициенте нагрузки b  = 1 и cos j2 = 0,8; параметры упрощенной схемы rк и xк; параметры намагничивающей ветви rм и xм.

Числовые значения заданных величин, схема соединения обмоток и номера пунктов задания, подлежащих выполнению, указаны в таблице 1.  

Таблица 1 – Числовые значения заданных величин

Пункты задания, подлежащие выполнению: 1, 5, 12, 14
Вари- ант	S, кВ×А	Uв.н, кВ	Uн.н, кВ	Р0, кВт	η, %	uк , %	i0 , A	φ2, град.	Cхема соединения
37	100	35,0	0,23	0,465	96,9	6,5	2,6	90	Y/D

Определить:

1) начертить схему трансформатора;

5) найти мощность потерь короткого замыкания ;

12) найти процентное изменение вторичного напряжения и напряжение на зажимах вторичной обмотки при и значении , указанном в таблице 1. Построить график внешней характеристики;

14) определить максимальное значение к.п.д. трансформатора;

Решение.

 1. Начертить схему трансформатора.

Схема соединения обмоток трансформатора представлена на рисунке 1.

2. Найти мощность потерь короткого замыкания .

Мощность потерь к.з. найдем из выражения для к.п.д.

 (1)

причем, согласно рекомендациям [1] примем .

После преобразований (1) получим:

 

 

3. Найти процентное изменение  вторичного напряжения и напряжение на зажимах вторичной обмотки при и значении , указанном в таблице 1. Построить график внешней характеристики.

Токи и напряжения на первичной стороне:

А. кВ.

Токи и напряжения на вторичной стороне:

 А;

кВ.

Составляющие напряжения к.з., %:

Изменение вторичного напряжения при работе трансформатора под нагрузкой, %:

;

 

 

На рисунке 2 представлена внешняя характеристика трансформатора.

Рисунок 2 – Внешняя характеристика трансформатора

 

4. Определить максимальное значение  к.п.д. трансформатора.

 

Максимальное значение к.п.д. трансформатора можно определить по выражению:

 

где    

 

 

 

 

 

2 Расчет асинхронного двигателя

 

2.1 Задание для самостоятельной работы

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором характеризуют следующие величины: номинальная мощность ; ток ; частота вращения ; скольжение ; коэффициент полезного действия ; мощность, потребляемая из сети , коэффициент мощности при номинальной нагрузке ; номинальный момент ; кратность максимального момента относительно номинального ; кратность пускового тока относительно номинального ; критическое скольжение ; число пар полюсов обмотки статора ; синхронная частота вращения .

Двигатель питается от сети с линейным напряжением . Номинальное фазное напряжение обмотки статора

Числовые значения заданных величин представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Числовые значения заданных величин

Пункты задания, подлежащие выполнению: 1, 2, 3, 8, 10
Вари- ант	, %	, об/мин	, А			, В
37	88,5	2940	71,9	0,91	2,5	220

 

Определить:

1) Способ соединения обмотки статора;

2) начертить схему;

3) рассчитать частоту вращения  двигателя при  ;

8) определить значение момента, развиваемого двигателем при скольжениях 0,1; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0 и построить график механической характеристики двигателя;

10) найти значение пускового момента при снижении напряжения на 15 % относительно номинального.

Решение.

1. Способ соединения обмотки статора. Так как питающее напряжение то обмотку статора двигателя необходимо включить "треугольник".

2. Схема соединения обмотки статора асинхронного двигателя представлена на рисунке 3.

3. Рассчитать частоту вращения двигателя при .

Номинальное скольжение

Критическое скольжение

,

где  

 Таким образом,

Частота вращения при произвольном скольжении

Определим скольжение при .

где  

Получим два корня:

 Выбираем скольжение, соответствующее устойчивому режиму работы двигателя, т.е. .

Получим,

4. Определить значение момента, развиваемого двигателем при  скольжениях 0,1; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0 и построить график механической характеристики двигателя.

Воспользуемся упрощенной формулой Клосса:

где    – номинальный момент на валу двигателя;

– коэффициент перегрузочной способности;

– критическое скольжение;

– текущее значение скольжения.

Частота вращения

где     – синхронная частота вращения, об/мин.

Номинальный момент:

где   – полезная номинальная мощность двигателя.

Результаты расчета механической характеристики сведены в таблицу 3.

Таблица 3 – Расчет механической характеристики

s, о.е.	0			0,1	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2
n, об/мин	0	2940	2713	2700	1800	1200	600	0	-600
М., Н·м	0	71,67	179,18	179,01	81,17	55,79	42,31	34,02	28,43

 

 

Рисунок 4 – Механическая характеристика асинхронного двигателя

 

5. Найти значение пускового момента при снижении напряжения на 15 % относительно номинального.

Пусковой момент ( ) при номинальном напряжении  Н·м.

При снижении напряжения: Н·м.

 

3 Расчет двигателя постоянного  тока

 

3.1 Задание для самостоятельной  работы

Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения характеризуют следующие номинальные величины: напряжение на зажимах двигателя ; мощность ; частота вращения ; ток якоря ; ток обмотки возбуждения ; вращающий момент ; ток, потребляемый из сети, ; коэффициент полезного действия ; сопротивление цепи якоря ; сопротивление обмотки возбуждения ; мощность потерь в цепи якоря ; мощность потерь в обмотке возбуждения .

Числовые характеристики заданных величин представлены в таблице 4.

Таблица 4 – Числовые значения заданных величин

Пункты задания, подлежащие выполнению: 1, 9
Вари- ант	, кВт	, об/мин	, В	, %	, Ом	, Ом
37	32	1000	110	84,5	0,0164	11,0

Определить:

1) начертить схему двигателя;

9) построить графики семейства механических характеристик двигателя, регулируемого реостатом в цепи возбуждения при постоянном моменте сопротивления, равном номинальному, для значений сопротивлений реостата в цепи возбуждения 0; 0,5; 1,0 . Определить пределы изменения частоты вращения и мощность потерь в обмотке якоря и в цепи возбуждения.

Решение.

1. Начертить схему двигателя.

Схема двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением представлена на рисунке 5.

2. Построить графики семейства механических характеристик двигателя, регулируемого реостатом в цепи возбуждения при постоянном моменте сопротивления, равном номинальному, для значений сопротивлений реостата в цепи возбуждения 0; 0,5; 1,0 . Определить пределы изменения частоты вращения и мощность потерь в обмотке якоря и в цепи возбуждения.