Билет №6. 1.Генератор постоянного тока независимого и параллельного возбуждения. Характеристики.
В генераторе такого типа то возбуждения Iв не зависит от тока якоря Ia, который равен току нагрузки Iн. Ток Iв определяется только положением регулировочного реостата Rрв включенного в цепь обмотки возбуждения Iв=Uв/(Rв+ Rрв), где Uв – напряжение источника питания, Rв- сопротивление обмотки возбуждения. Основными хар-ми определ-ми св-ва ГПТ яв-ся хар-ки: ХХ, внешняя, регулировочная и нагрузочная. Хар-ой хол хода наз зависимость U0=f(Iв) при Iн=0 и n=const. Рис1 При холостом ходе
когда цепь нагрузки разомкнута, напряжение U0 на зажимах обмотки равно ЭДС. Частота вращения якоря n поддерживается неизменной и напряжение при холостом ходе зависит только от магнитного потока Ф. Расхождение ветвей объясн-ся наличием гистерезиса в магнитопроводе машины. Внешней хар-ой наз зависимость U=f(Iн) при n=const, Iв=const. В режиме нагрузки напряжение генератора U=E-Ia?Ra, ?ra- сумма сопротивлений всех обмоток, включенных последовательно в цепь якоря. С увелич-ем нагрузки на уменьшение напряжения влияют: 1) падение напр-я во внутреннем сопротивл-ии ?ra машины. 2) уменьшение ЭДС Е в резулт. размаг. Действия реакции якоря. Рис2
Регулировочной хар-ой наз зависимость Iв=f(Iн) при U=const, n=const. Она показывает каким образом следует регулировать ток возбуждения чтобы поддерживать
постоянным напряжение генератора при изменении нагрузки рис3. Нагрузочной харк-ой назыв. зависимость U=f(Iв) при n=const, Iн=const. Если Iн=Ia то кривая 2. рис4
Генератор постоянного тока парал..возбуждения. Рис 5 в ГПВ ОВ присоединена
через регулиров. Реостат параллельно нагрузке. ХХХ U=F(iв) при I=0 и при n=const при параллельном возбуждении м.б снята только в одном квадранте путем регулирования Iв с помощью регулировочного реостата. В этом случае используется принцип самовозбуждения dI/dt=(E-Iв?Rв)/Lв. Из него следует что для самовозбуждения генератора необходимо выполнение определ условий:1) процесс самовозбуждения может начаться только в том случае если в нач момент (Iв=0) в обмотке якоря индуцируется некоторая начал ЭДС.2) при прохождении тока Iв по обмотке возбуждения ее МДС Fв должна быть направлена согласно МДС остаточного магнетизма Fост.
Внешняя характеристика U=F(I) ГПВ снимается при Rв=const и n=const, те без регулирования в цепи возбуждения, при естественных условиях работы.
Характерной особенностью ВХ ГПВ является то, что при некотором макс.значении тока (точка А) она делает петлю и приходит в точку Б на оси абсцисс, которая соответствует установившемуся току КЗ. Ток Ikуст отн-но мал и определяется остаточным магнитным потоком. Такой ход хар-ки объясняется следующим. При увеличении тока I на пряжение U падает сначало медленно, а затем быстрее, тк с уменьшением U и iв падает поток Ф, магн.цепь становится менее насыщенной и малое уменьшение iв будут вызывать все большее уменьшение Ф и U. Точка А соответствует переходу ххх с нижней части колена на прямолинейный ненасыщеный участок. Начиная с т.А дальнейшее уменьшение сопротивления нагрузки не только не вызывает увеличения I, а на оборот, происходит уменьшение I, тк U падает быстрее, чем Rн.
2. Потери мощности и КПД трансформатора. Энергетическая диаграмма.
под нагрузкой часть активной мощности Р1, поступающей в первичную обмотку из сети, рассеивается в трансформаторе на по¬крытие потерь. В итоге активная мощность Р2, поступаю¬щая в нагрузку, оказывается меньше мощности Р1 на величину суммарных потерь в трансформаторе суммаР: Р1=Р2+суммаР. В трансформаторе есть два вида потерь — магнитные и электрические. Магнитные потери Рм в стальном магнитопроводе, по которому замыкается переменный магнитный поток Фmax, складываются из потерь на гистерезис Рг вихревые токи Рвх Рм=Рг+Рвх. Магнитные потери прямо пропорциональны массе магнитопровода и квадрату магнитной индукции в нем. Они также зависят от свойств стали, из которой изготовлен магнитопровод. Уменьшению потерь на гистерезис способствует изготовление магнитопровода из ферромагнит¬ных материалов (электротехнической стали или сплава типа пермаллой). Обладающих небольшой коэрцитивной силой (узкой петлей гистерезиса). Для уменьшения по¬терь на вихревые токи магнитопровод изготавливают шихтованным (из тонких стальных пластин, изолирован¬ных друг от друга тонким слоем лака или оксидной плен¬кой) или витым из стальной ленты. Магнитные потери зависят также и от частоты переменного тока: с увели¬чением частоты f магнитные потери возрастают за счет потерь на гистерезис Рг и вихревые токи Рвх. Ранее было установлено, что основной магнитный по¬ток в магнитопроводе не зависит от нагрузки трансфор¬матора, поэтому при изменениях нагрузки магнитные потери остаются практически неизменными. Электрические потери — это потери в обмотках транс форматора, обусловленные нагревом обмоток токами, проходящими по ним. Рэ=Рэ1+Рэ2=I12*r1+I22*r2. Электрические потери являются переменными, так как их величина пропорциональна квадрату токов в обмот¬ках. Электрические потери при любом токе нагрузки I2 трансформатора, Вт, Рэ=Рэном*?**2 , где Рэном — электрические потери при номинальном токе нагрузки; ?=I2/I2ном — коэффициент нагрузки, характе¬ризует степень нагрузки трансформатора. Коэффициент полезного действия (КПД) трансфор¬матора представляет собой отношение активных мощно¬стей на его выходе Р2 и входе P1: КПД=P2/P1 = P2/(P2+Pм+Pэ)- Активная мощность на выходе трансформатора, Вт, Р2=Sном*?cos?2, где Sном- номинальная мощность трансформатора; cos?2 - коэффициент мощности нагрузки. Получим кпд=Sном?cos?2/( Sном?cos?2+Pм+Рэном?^2) Таким образом, КПД трансформаторов зависит от ве¬тчины нагрузки р и от ее характера cos?2. Графически та зависимость представлена на рис. 1
зависимость ?=f(?) при cos?2=1 –(график1), cos?2<1(график2).
Максимальное значение кпд соответствует нагрузке ?' при которой электрические потери равны магнитным (Рэ.ном?'^2 =Рм) Номинальное значение КПД тем выше, чем больше номинальная мощность трансформатора Sном. У более мощных трансформаторов КПД может достигать Т1„ом = 0,98 - 0,99. Все эти потери мощности и энергии в трансформаторе наглядно принято изобажать в виде энергетической диаграммы
КПД тр=>?=P2/P1, с учетом потерь ?=1-((Рэ1+Рс+Рэ2)/(Р2+Зэ1+Рэ2))Однако КПД для трансф значит выше чем у других электр преобраз. Поэтому определ коэф-т полезного дейсьвия с достаточной точностью через отношение мощностей практически невозможно.
