Курсовая с практикой на тему Расчет режимов работы электрических машин и трансформаторов (Вариант 20)

Содержание:

Задание на курсовой проект. 4

Введение 6

1 Конструкция и принцип действия силовых элементов
сети. 7

1.1 Силовой масляный трансформатор. 7

1.2 Синхронный турбогенератор. 12

1.3 Асинхронный двигатель. 15

1.4 Синхронный двигатель. 17

2 Расчет установившегося режима силовых элементов
сети. 19

2.1 Исходные данные для
расчета. 19

2.2 Расчет параметров и номинальных
величин элементов. 19

2.3. Расчет сопротивления
связи между шинами генераторного

напряжения и шинами узла
нагрузки. 27

2.4 Расчет режима работы
силовых элементов сети. 28

3 Расчет основных характеристик силового
оборудования. 30

3.1 Расчет внешних
характеристик трансформатора. 30

3.2 Расчет пусковых
характеристик асинхронного двигателя. 31

3.3 Расчет U-образных
характеристик синхронного двигателя. 32

Список используемой литературы.. 33

Введение:

Во всех электрических системах
процессы преобразования электрической энергии осуществляется электрическими
машинами. Производство электрической энергии осуществляется синхронными генераторами.
Полученная электроэнергия передаётся на большие расстояния через воздушные и
кабельные линии высокого напряжения. Для получения высоких напряжений служат
повышающие трансформаторы. В местах получения электроэнергии высокое напряжение
понижается посредством понижающих трансформаторов до величины, требуемой
потребителю.

Потребителями электроэнергии является
в основном двигательная нагрузка, состоящая в основном из асинхронных двигателей.
Часто применяются синхронные двигатели чтобы поддерживать постоянства
напряжения в узле нагрузок путем регулирования реактивной мощности. Такую же
роль выполняет и синхронный компенсатор, который устанавливают на крупных
подстанциях с большими колебаниями напряжения.

Оценить эффективность работы
электрических машин в системе производства и передачи электроэнергии можно при
помощи анализа установившихся режимов их работы. Очень важно при этом оценить
влияние на работу электрических машин параметров сети, например, протяженности
линий электропередачи, и наоборот, влияние самих машин на режимные параметры
сети, в частности, на напряжения в различных точках.

Целью данного курсового проекта
является следующее:

 ‒ изучение и описание конструкции
электромагнитного ядра асинхронного двигателя, синхронных машин и трансформаторов;

‒ определение параметров расчетной
схемы электрической сети по каталожным данным;

‒ расчет установившегося режима узла
и электрической сети при номинальной нагрузке электрических двигателей и
номинальном напряжении узла;

‒ расчет характеристик силовых
элементов сети.

Заключение:

Фрагмент текста работы:

1 Конструкция и принцип действия силовых элементов сети 1.1 Силовой масляный трансформатор Трансформатор является статическим
электромагнитным устройством, которое име­ет несколько индуктивно связанных
обмотки и предназначен­ным для преобразования посредством электромагнитной
индук­ции одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную)
систему переменного тока.

Простейший однофазный силовой
трансформатор состоит из маг­нитопровода и двух обмоток. Одна из обмоток называется
первичной и подключается к источнику переменного тока на напряжение . К
другой обмотке, называемой вторичной, подключена нагрузка .
Первичная и вторичная обмотки силового трансформатора не имеют электрической
связи друг с другом, и мощность из одной обмотки в другую передается электромаг­нитным
путем. Магнитопровод, на
котором расположены эти обмотки, служит для усиления индуктивной связи между
обмотками. Магнитное поле
трансформатора сосредоточено главным образом в стальном сердечнике. Про­цесс
намагничивания сердечника сопровождается такими явлениями, как насыщение, гисте­резис
и вихревые токи. Эти явления оказывают заметное влияние на работу трансформа­тора,
поэтому их учитывают при описании рабочих процессов в трансформаторе. На
рисунке 1.1 изображена электромагнитная схема однофазного трансформатора в
режиме холостого хода. Рис. 1.1. Электромагнитная схема
однофазного трансформатора

Рассмотрение принципа работы
трансформатора целесообразно начать с рассмотрения режима холостого хода. В
этом режиме первичная обмотка с числом витков включается в сеть на синусоидальное напряжение , а
вторичная обмотка разомкнута. Под действием приложенного напряжения по
первичной обмотке течёт ток намагничивания ,
который создает в магнитопроводе трансформатора магнитный поток Ф. В
свою очередь этот поток наводит в обмотках трансформатора ЭДС и .

В соответствии со вторым законом
Кирхгофа получим уравнение: Из этого уравнения видно, что при
малом значении напряжение сети практически уравновешивается ЭДС : Проинтегрировав эту формулу, найдём
магнитный поток: Как видно
отсюда при синусоидальном напряжении магнитный поток
тоже имеет синусоидальный характер, но отстает по фазе на 90°. Амплитуда потока не зависит
от свойств стали, она определяется амплитудой приложенного напряжения, частотой
сети и числом витков. В тоже время, поток Ф является
нелинейной функцией тока намагничивания : .

Принцип
работы силовых трёхфазных трансформаторов практически не отличается от
однофазного. Трансформировать трехфазную систему напряжений
можно тремя однофазными трансформаторами, которые соединяются в
трансформаторную группу.

Однако из-за
больших габаритов и высокой стоимости такая система не получила большого
распространения. В этом случае обычно применяют трехфазные трансформаторы, у
которых обмотки расположены на трех стержнях, которые объединены в общий
магнитопровод двумя ярмами. Полученный таким образом магнитопровод является
несимметричным: магнит­ное сопротивление потоку средней фазы меньше
магнитного со­противления потокам крайних фаз и (рис. 1.2,
а).

К
первичным обмоткам трехфазного силового трансформатора подводится симметричная
система напряжений , и , поэтому в магнитопроводе трансформатора возникают
магнитные потоки , и образующие
также симметричную систему (рис. 1.2, б). Однако из-за магнитной ассимметрии
магнитопровода намаг­ничивающие токи отдельных фазных обмоток не равны. Токи
обмо­ток крайних фаз ( и ) больше намагничивающего тока обмот­ки средней
фазы , Кроме того, токи и оказываются
сдви­нутыми по фазе относительно соответствующих потоков и на угол , поэтому токи холостого хода образуют
несимметричную систему (рис. 1.2, в).

Чтобы
уменьшить магнитную ассимметрию маг­нитопровода, сечение ярм делают на 10—15 %
больше сечения стер­жней, это уменьшает их магнитное сопротивление. Оставшаяся
пос­ле этого несимметрия токов холостого хода практически не отра­жается на
работе трансформатора.