Elektromechanikos egzamino teorija

1.Transfor. paskirtis ir darbo principas. Transformatorius tai statinis elektromagne- tinis įtaisas, keičiantis elektromagnetinės energijos parametrus(įtampą, srovę, dažnį arba fazių skaičių).Didžioji transformatorių dalis skirta kintamosios srovės įtampai keisti: aukštinti arba žeminti.Elektros generatoriai gamina elektros energiją nuo 6 iki 27 kw, kurios įtampa dažnai nepakankamai aukšta, kad tą energiją galima būtų transportuoti dideliais atstumais, todėl įtampą reikia aukštinti iki 500kw ir daugiau. Nuostoliai (100km-100kw).Tai atliekama jėgos transformatoriu.Aukštosios įtampos elektros energiją keisti kitų rūšių energija yra sudėtinga.Tokiu atvėju įtampą reikia žeminti.Tam naudojami žeminantieji transformatoriai. Galios transformatoriai sudaryti iš aktyviųjų dalių (magnetolaidžio ir apvijų) ir kostruktyviųjų dalių(bakas, aušinimo sistema).Magnetolaidis sudarytas iš elektrotechninio plieno, vienas nuo kito izoliuotų lakštų. Jo paskirtis koncentruoti pagrindinį magnetinį srautą. Apvijos reikalingos įtampų ir srovių keitimui. Transformatoriaus principinė konstrukcija. Faradėjaus dėsnis:e=-w·dΦ/dt.(1) e-elektrovara, Φ-kintamas magnetins srautas t-laikas, w- apvijų ir vijų skaičius. Jei pirminė įtampa u1 ir pirminė srovė i1 sinusiniai dydžiai(magnetolaidis neįsotintas) Šiuo atvėju ir magnetinis srautas bus sinusinis: Φ= Φm sinωt;(2); ω=2 π f. Φm –srauto amplitudė: ω-dažnis kampinis; f-tinklo dažnis. (2)lygtį statom į (1), ir gauname: e1=-w1·d/dt Φm sinωt=-w1·Φm ωcosωt=-w1· Φm ωsin(π/2-ωt)=w1·Φm ωsin(ωt- π/2); w1· Φm ωsin(ωt- π/2);(3) Em1= w1·Φm2 π f;Em1-elektrovaros amplitudė. Efektinė EVJ reikšmė: E1=Em1/2; E1=w1·Φm2πf/2=2π/2·w1·fΦm= =4,44·w1f Φm ; (4). E2=4,44·w2fΦm; (5). k=E1/E2=4,44·w1fΦm/4,44·w2fΦm=w1/w2 ;(6). k-transformacijos koeficientas. k= w1/w2 1-vad. žeminantysis transf. k= w1/w2 1-vad.aukštinantysis transf. Jei transf.keičia vienfazę įtampą jis vad.vienfaziu, o jei trifazę tai vad.trifaziu.Jei transf.turi vieną pirminę ir vieną antrinę apviją vad.dviapviju transformat.Jei tokių apvijų daugiau tai daugiapvijai transf.Pagal aušinimo būdą transf.skirstomi į alyvinius.Jų aktyviosios dalys panardintos į alyvą.Ir sausieji transf.kurie aušinami oru. 2.Galios transform. konstrukcija. Beveik visi galios transformat. yra trifaziai. Transformatoriaus konstrukciją lemia jo aktyviųjų dalių konstrukcija,aušinimo būdas, galia bei įtampa. Jėgos transformatorių aktyviosios dalys-magnetolaidis ir apvijos. Magnetolaidžio paskirtis - koncentruoti pagrindinį magnetinį srautą, surištą su pirmine ir antrine apvija.Galios transfromat. Magnetolaidžiai gaminami iš 0,5mm storio elektrotechninio plieno lakštų.Kad sumažint magnetolaidžio permagnetinimo nuostolius, lakštuos reikia izoliuoti veiną nuo kito laku, o plieną reik parinkt tokį, kad jo elektrinė varža būtų kuo didesnė ir kuo siauresnė histerezės kilpa. 3.Transform. el-m procesų analizė. Φ1 ir Φ2 –pirminės ir antrinės sklaidos srautas. Su pirmine apvija surištas pilnasis srautas kuris išreiškiamas formule: 1=w1Φ+L1 i1;(1).Srauto Φ pilnasis srautas, tai šio srauto sandauga iš vijų skaičiaus.(1)formulės antras dėmuo įvertina sklaidos srautą Φ1.Čia L1-induktyvumo koefic.Antrinė apvija:2=w2Φ+L2 i2; (2). Jeigu pirminės apvijos R1, o antrinės R2, tai galime pritaikyti abiem apvijom II Kirchofo dėsnį:U1-d1/dt=R1 i1 ; (3).pirminei apvijai. 0- d2/dt=R2 i2 + U2 . (4) –antrinei apvijai. U2 traktuojamas kaip įtampos kritimas apkrovos varžoje. Įrašome į pirmąją lygtį: u1-d/dt(w1Φ+L1i1)=R1 i1 ; u1-w1·dΦ/d t- L1·di1/dt=R1 i1 ; u1+ e1 - L1·di1/dt - R1 i1=0;(5). 0+e2-L2·di2/dt-R2i2-u2=0 (6). (5)lygtis pirminei apvijai,(6) antrinei.Jei transformatoriaus elektr.magn. dydžiai kinta sinusiniu dėsniu, tai pastarąją sistemą galima užrašyti kompleksiniu pavidalu: i=I; e=E; j=-1; j2=-1; di/dt=jwI; U1+E1-L1·jwI1-R1I1=0; 0+E2-L2·jwI2-R2I2-U2=0; U1=- E1+(R1+jwL1)I1; 0=-E2+(R2+jwL2)I2+U2; U1=- E1+(R1+jx1)I1; 0=-E2+(R2+jx2)I2+U2; Z1=R1+jx1 Z2=R2+jx2 U1=- E1+Z1I1 0=-E2+Z2I2+U2 15.Transformatoriaus lygiagretus darbas. Kad transformatoriai galėtų dirbti lygiagrečiuoju režimu būtina, kad tenkintų šias sąlygas: 1)pirminės ir antrinės įtampos turi būti lygios. 2)trumpojo jungimo įtampa turi būti lygios. 3)jungimo grupės numeriai turi sutapti. 4)nominaliųjų galių santykis negali viršyti 3:1; 20.Lygiagrečiojo darbo sąlygos. Iš keturių lygiagrečiojo darbo sąlygų 1,2 ir ketvirtoji gali būti įvykdytos ir apytiksliai, bet trečioji visada griežtai turi būti. Trečiojo jungimo grupės turi sutapti. .4.Transformatoriaus tuščioji eiga. Jeigu transformatoriaus antrinės apvijos srovė lygi nuliui, toks darbo režimas vadinamas tuščiąja eiga. Kai I2=0, sistema užrašoma taip: U1=-E1+Z1I01; (1) I01-Tuščios veikos srovė; E2=U2; Tuščiosios eigos režime antrinė įtampa lygi antrinei elektrovarai. Transformuojame (1) lygtį: U1=(Z1-E1/I01); Zm-įmagnetinimo šakos -E1/I01=Zm; kompleksinė varža. Iš paskutinės lygties matyti, kad I01 yra priešingos krypties elektrovarai E1. U1=(Z1+Zm)I01; Šią schemą vadinsime tuščiosios veikos atstojamąją arba ekvivalentine shema.Vektorinė diagrama: Tuščiosios eigos srovė sudaro: I10(0,01÷0,05)IN1. Ši srovė (I10) magnetolaidyje sukuria magnetinį srautą, kuris savo ruožtu generuoja histerezės ir sūkurinių srovių nuostolius magnetolaidyje. Vadinasi tuščiosios eigos srovę galima išskaidyti į 2 statmenas sroves, kurių I01a padengia aktyviuosius nuostolius magnetolaidyje. Antroji dalis I01r įmagnetina magnetolaidį nesukeldama aktyviųjų nuostolių. Kampas 0-magnetinių nuostolių kampas(050).Srovė I01 tekėdama varža R1 sukelia įtampos kritimą AB. AB= R1I01. Įtampos kritimas varžoje jX1 pralenkia srovę 900 kampu:vektorius BC=jX1I01; OC=U1. Tuščiosios eigos režimu nustatoma magnetolaidžio: nuostoliai, antrinė elektrovara ir transformacijos koeficientas: k=w1 /w2= E1/ E2 u1 /u2. 5.Tuščiosios eigos bandymo schema ĮR-įtampos reguliatorius. U ir X pirminiai gnybtai, u ir x antriniai gnybtai. Turint tokią bandymo schemą surandomos tokios priklausomybės: I01=f1(u1), P0=f2(u1), cos0=f3(u1), jos ir vadinamos tuščiosios eigos charakteristikomis. cos -galios koeficientas. u1=(0,2 iki 1,2)u1N; Zm= u1/I01; I201 Rm=P0; P0 –nuostoliai magnetolaidyje. Rm=P0/I201; Xm=Z2m- R2m; k u1 / u2. 6.Redukuotasis transformatorius. k= E1/E2, iš čia seka E1=kE2=E‘2; E‘2-vad.redukuotąją antrinę elektrovarą ir ji lygi pirminei E1, vadinasi redukuotojo transform. pirminės ir antrinės apvijų vijų skaičiai yra vienodi. Redukuotojo transfrm. energinei rodikliai tokie patys kaip ir neredukuotojo. Taigi neredukuotojo transform. vidinė pilnoji galia išreiškiama: S2=E2I2; o redukuotojo: S‘2=E‘2I‘2. I‘2-antrinė srovė redukuoto transform. S2=S‘2; E‘2I‘2=E2I2; I‘2=E2/E‘2I2=E2/E1I2=I2/E1/E2=I2/k; 7.Neredukt. transf.apvijos aktyvieji nuostoliai. P2=R2/I22;-neredkt.transf.apvijos.aktyv nuostoliai P‘2=R‘2/I‘2;-redukuotojo transfrm.nuostoliai. P‘2=P2; R‘2/I‘22=R2/I22; R‘2=( I2/I‘2)2 R2 R‘2=( I2/I2/k)2 R2=k2R2; Induktyviąjai varžai- X‘2=k2X2; U‘2=kU2; U1=- E1+Z1I1 0=-E2+Z2I2+U2 Šios sistemos antros lygties abi puses padauginsime iš k. 0·k=-E2·k+Z2I2·k+k·U2; 0= -E‘2+Z2·k2 ·I2/k+U‘2; ir gauname: 0= -E‘2+ Z‘2·I‘2+U‘2; U1=- E1+Z1I1 0= -E‘2+ Z‘2·I‘2 +U‘2 Redukuotojo transfrm.kompleksinė lygčių sistema. 8.Redukuotojo transformatoriaus atstojamoji schema. Susitarta srovę arba elektrovarą laikyti teigiama jeigu ji nukreipta E*u=-Eu iš apvijos galo X, priešingu atvėju ji neigiama.Taip elektromechanikoje nustatomas apvijų ženklinimas. Jei apvijoje sukeičiami ženklinimai (markiruotės), tai pasikeičia tos apvijos elektromagnetinių dydžių ženklas. X ir x bei U ir u,poten- cialai lygūs, todel galime jos sujungti. Redukuotosios antrinės apvijos elektrovara lygi pirminės apvijos elektrovarai. Pagal Lenco dėsnį antrinė srovė teka iš taško u į x ir ją vadiname neigiama srove.Norėdami pakeisti kryptį srovės, keičiame jo ženklą. Pagal 1 Kirchofo dėsnį gauname: I0=I1+I‘2. 9.Redukuotojo transformatoriaus vektorių diagrama. U1=-E1+Z1I1 Fundamentalioji lygčių 0=-E‘2+ Z‘2·I‘2 sistema. I0=I1+I‘2 Ši diagrama brėžiama pasinaudojus fudamentaliąją lygčių sistema. Pradedama nuo pagrindinio srauto vektoriaus. AB=R2 I1; BC=jx1 I1; FD=jx‘2 I‘2; GF=R‘2 I‘2; OG=U‘2; I1= I0-I2; Z1= R1+jx1; Z1I1=(R1+jx1)·I1= =R1I1+jx1·I1; 0-šį kampą lemia nuostoliai magnetolaidyje.Tarkime, kad antrinė apkrova mišri:aktyvioji ir induktyvioji. E‘2= Z‘2I2+ U‘2; Z‘2I‘2=( R‘2 +jx‘2)I‘2= R‘2 +I‘2+ jx‘2I‘2; 10.Nusistovėjęs trumpasis jungimas. Trumpasis jungimas-tai toks transformatoriaus darbo rėžimas, kai antrinės apvijos gnybtai sujungti trumpai (za=0). Tokie trumpieji jungimai skirstomi į avarinius kada trumpojo jungimo srovė viršiją nominaliąją 10 ir daugiau kartų.Trumpojo jungimo režimas vad. nominaliuoju, kai transformatoriaus apvijomis teka nominalioji srovė.UK1-trumpojo jungimo įtampa. Jos procentinė išraiška: UK1%=UK1/U1N·100%; Riba 5%≤ UK1 ≤14%; Elektrovaros išraiška:E=4,44·wfΦm; U1E1; Iš šios lygties seka, kad trumpojo jungimo metu pagrindinis srautas sumažėja tiek kartų kiek sumažėjo trumpojo jungimo įtampa t.y.apie 10 kartų.Taigi magnetolaidis tapo visiškai neįsotintas. BN1,5T.Tai trumpojo jungimo metu: BK0,15T.Vadinasi trumpojo jungimo metu tuščiosios eigos srovė paneigtinai maža, todėl atstojamoji srovė. I00; Zm=∞; I1N=UK1/z1+z‘2; z1+z‘2=zk; trumpojo jungimo varža, iš jos seka, kad: zk=R1+R‘2+j(x1+x‘2); Rk=R1+R‘2; xk=x1+x‘2; tai atstojamoji scema: Trumpojo jungimo vekt.diag: UK1=(Z1+Z‘2)I1N Vektoriai: OA=R1I1N; AB=jX1I1N BC=R‘2I1N; CD=jX‘2I1N OG=(R1+R‘2)I1N=Uka GD=(x1+x‘2)I1N=UkR Uka –įtampos kritimo aktyvioji;UkR –įtampos kritimo reaktyvioji; Procentinė aktyvioji dedamoji: Uka%=Uka/U1N ·100%=RkI1N /U1N; Procentinė reaktyvioji dedamoji: UkR%=UkR/U1N ·100%=XkI1N /U1N Trumpojo jungimo įtampos procentinė išraiška:Uk%=Uk1/U1N·100%=ZkI1N /U1N·100%; Trumpojo režimo metu transfr.magnetolaidis neįsotintas, todėl ir permagnetinimo nuostoliai jame paneigtinai maži.Trumpojo jungimo nuostolius sudaro, vario nuostoliai apvijose, kuriomis teka nominalioji srovė. 11.Trumpojo jungimo eksperimentinis nustatymas. 0,0≤U1≤0,1; Zm=U1/I1; I21Rk=Pk; Rk=Pk /I21; Xk=Z2k- R2k; 12.Trumpojo jungimo charakterist. I1=f1(U);Pk=f2(U1);cosK =f3(U1);Srovė (I1) tiesinė, nes magnetolaidis neįsotintas. Pk–kreivė artima paraboliai ir ji priklauso nuo srovės kvadrato. Čia gautos išvados tinka vienfaziam transfr.,o trifaziui transformatoriui reikia apskaičiuoti: U1k=1/3(Uku+Ukv+Ukw); I1k=1/3(Iku+Ikv+Ikw); cosK=(P‘k+P‘‘k)/(3U1kI1k); P‘k ir P‘‘k-vienfazių vatmetrų parodymai, trifazės galia matuojama 2 vatmetrais. 13.Apkrautojo transform. savybės. Fundamentalios lygtys, kai I0≈0; U1=-E1+Z1+I1; U1=-E1+Z1+I1; 0=-E‘2+Z‘2I‘2+U‘2; 0=-E‘2+Z‘2I‘2+U‘2; I1=-I1 Iš (1)lygties atimame(2)lygt. U1=-E‘1+E‘2(Z1+Z‘2)I1-U‘2 U1=Zk+I1-U‘2 ZK Vektorių diagrama brėž.pgl.(3)lygtį:Zk=R+jXk AB=RkI1;BC=jXkI1; OC=U1; Transformatorių eksplotacijoje svarbu žinoti, kiek skiriasi reali įtampa U2 nuo jos nominaliosios reikšmės.Nominalioji reikšmė pažymėta transf.pase ir jo skydelyje.Paprastai šis skirtumas neturi viršyti 5% arba 10% nominaliosios reikšmės. ΔU%=U20-U2/U2∙100%; Šį santykį vadiname įtampos pasikeitimu arba įtampos nuokrypiu:±5%, 10%. ΔU%=(U20/k)-(U2/k)/(U20/k)∙100%=U1-U‘2/U1∙100%; Šios lygtys galioja nominaliąjai srovei: ΔUN%= R1I1Ncosφ2+X1I1Nsinφ2/U1 ΔUN%=Uka%cosφ2+Ukr%sinφ2. Esant nominaliai srovei, įvedamas apkrovos koeficientas:ka=S/SN=UI1/UI1N; Iš apkrauto transfrm.vektorių diagramos seka, kad esant induktyviai apkrovai antrinė įtampa mažėja didėjant apkrovos srovei, o esant talpinei-didėja. Brėžinyje išorinės transfrmatoriaus charakteristikos. 14.Transformat. naudingumo koefi. Jis žymimas:η=P2/P1; P2-transfrmator. atiduodamoji aktyvioji galia. P1-imamoji iš tinklo aktyviojo galia. P1=P2+ΔP; ΔP-transfrm.nuostoliai,kurie yra tuščiosios veikos ΔP=P0, vario nuostoliai (ΔP= P0+Pk) histerezės nuostoliai. Kadangi transform.maitina be galo galingas tinklas, kurio U=const.E=.....fw Φm; Φm –srauto amplitudė magnetolaidyje. E≈U. RI2=R(I/IN∙IN)2=R(ka IN) Pk=Rk∙I2=Rk (ka IN )250 η=P2/P1=Φ2/P2+ΔP; Ši formulė nustato naudingumo veismų priklausomybę nuo apkrovos koeficiento: η0= kaP2N / kaP2N +P0+Rk(ka IN)2 Surastas ekstremumas: kak2=√P0 /RkI1N2=√P0 /PkN PkN –trumpojo jungimo nuostoliai esant nominaliąjam režimui. ka=0,5 iki 0,7; P0 /PkN=0,25 iki 0,49; 16.Vienfazių transformatorių lygiagretus darbas. Jei šių transfrm.darbo sąlygos yra išpildytos, tai turėsime tokius variantus: U2I=U2II, jos nukreiptos ta pačia kryptymi. Šiuo atvėju transfrmt. antrinių apvijų grandinėje netekės išlyginamoji srovė. I-1mas transform. II -2as transform.Pritaikome antrinių apvijų kontūrų II Kirchofo dėsnį, kad įsitikintume: U2I-U2II=0. Išvados: uždarame kontūre veikiančių įtampų suma lygi 0. Vadinasi šiuo kontūru išlyginamosios srovės netekės. Transforma- torių apvijų jungimo grupė išreiškiama taip: pirminės apvijos elektrovara sutapdinama su laikrodžio minučių rodykle, kuri savo ruožtu pastatome ties 12-os arba 0-io valandomis. Antrinės apvijos elektrovaros kompleksas sutapdinamas su laikrodžio valandų rodykle. Šitos valandos ir nustato grupę. Mūsų galime pavaizduoti taip: Jei antrinės apvijo ženklinimą nulinė grupė I/I=0. sukeisime vietomis: I/I=6 Jei atidėsime kampą nuo minučių rodyklės pagal laikrodžio sukimosi kryptį iki valandų rodyklės, ir tą kampą padalinsime iš 300, gausime grupės jungimo numerį:1800/300=6 17.Trifazių transformatorių lygiagretus darbas. Didžioji transformatorių dalis yra trifaziai, kurių pirminės ir antrinės apvijos gali būti sujungtos žvaigžde(1) arba trikampiu(2), zigzagu(3). (1) (2) (3) Jeigu trifazis transfrmt.kraunamas nesimetrine apkrova, tai zigzagu jungimas leidžia išvengti fazių iškraipymo.Trifazių transfrm.apvijų jungimo grupes apibrėžia pirminių ir antrinių linijinių elektrovarų tarpusavio padėtis(kai transfrm. dirba tuščiąja veika.) 18.Žvaigždė-žvaigždė. žymėjimas yy0 Antrinės apvijos ženklus sukeičiam: E*uv=-Euv žymėjimas yy6 Schemoje žv-žv.galimos visos lyginės grupės:0,2,4,6,8,10. 19.Žvaigždė-trikampis. 330:30-11; žymėjimas yd11 Šiai jungimo schemai galimos visos nelyginės grupės:1,3,5,7,9,11. 21.Trifazio transformatoriaus jungimo schemos įtaka jo darbui. Tuščiosios veikos srovė dėl magnetolaidžio įsotinimo bus nesinusinė. iou=I01msinwt+I03msin3wt+..... iov=I01msin(wt-2π/3)+I03msin3(wt-2π/3)+..... iow=I01msin(wt-4π/3)+I03msin3(wt-4π/3)+..... iou=I01msinwt+I03msin3wt+..... iov=I01msin(wt-2π/3)+I03msin3wt iow=I01msin(wt-4π/3)+I03msin3wt kadangi pirminė apvija sujungta žvaigžde, tai jos nuliniam taškui galim pritaikyti I Kirchofo d.Vadinasi trečiųjų harmonikų srovių suma turi būti lygi 0. I03msin3wt+I03msin3wt+I03msin3wt=0 3I03msin3wt=0 I03m=0, nes wt≠0, nes kinta laikas pirminėje apvijoje kartotinių harmonikų. 22.Trečioji laiko harmonika. Žinoma, kad elektrovara E=4,44fwф. Trečioji harmonika:E3=4,44f3 wф3 . E3=4,44∙3f1 w∙0,2ф1=0,6∙4,44f1∙w∙ф1=0,6E1 Permagnetikų histerezės kilpa siaura, todėl pirmosios ir trečiosios harmonikų momentinės reikšmės beveik sutampa, vadinasi fazės apvija įgaus tokią elektrovarą: E1+3= E1+ E3=1,6E1 Transformatoriaus izoliacija apskaičiuota elektrovarai E1, vadinasi šiuo atvėju izoliacija gali būti pažeista.Todėl stengiamasi šio neigiamo poveikio išvengti sudarant sąlygas srovių trečiosioms harmonikoms tekėti.Tai daroma:pirminę apviją jungia trikampis. I būdas.Dy. Šiuo atvėju pirminėapvija, sujungta trikampiu, trečiosios srovės harmonikos teka uždaru pirminiu kontūru. II.būdas.yd. Šiuo atvėju egzistuoja magnetinio srauto trečiosios harmonikos, kurios indukuoja pirminėje ir antrinėje apvijoje.Antrine apvija gali tekėti trečiųjų harmonikų srovės. R1

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!