 |
|
Величина токов внезапного короткого замыкания СГ
При наличии только симметричной составляющей тока ВКЗ начальные действующие значения токов при 3х фазном к.з. определяются соотношениями:
; 
.
С учетом апериодической составляющей тока ВКЗ начальные действующие значения результирующего тока ВКЗ
; 
;
Токи 
внезапного двухфазного и однофазного к.з. имеют – первые несколько меньше, а вторые несколько большие значения, чем при 3х фазном к.з.
В отношении нагревов мгновенное к.з. не представляет особой опасности, т.к. продолжается короткое время. Главную опасность представляют большие динамические усилия, которые могут привести к аварии генератора.
Вопросы для самопроверки и контроля знаний
1. Запишите уравнение тока для короткого замыкания
r-L цепи.
2. Изобразите составляющие токов при коротком замыкании цепи r-L.
3. Запишите уравнение магнитного потока при включении трансформатора в сеть.
4. Изобразите составляющие магнитного потока при включении трансформатора на сеть в режиме холостого хода.
5. Изобразите кривую изменения тока намагничивания трансформатора при возрастании магнитного потока.
6. Запишите уравнение для тока при внезапном коротком замыкании трансформатора.
7. Запишите соотношение для ударного коэффициента при ВКЗ трансформатора.
8. Поясните возникновение и действие электромагнитных сил, действующих на обмотки трансформатора при коротком замыкании.
9. Опишите физические процессы при витковых замыканиях в обмотках трансформатора.
10. Запишите формулу для электромагнитного момента асинхронного двигателя.
11. Запишите соотношения для составляющих тока статора при пуске АД.
12. Запишите соотношения для составляющих вращающего момента при пуске АД.
13. В чем принципиальное отличие к.з. в цепи r – L и в обмотке якоря СГ.
14. Сформулируйте закон постоянства потокосцеплений в контуре электрической цепи.
15. Назовите составляющие тока короткого замыкания синхронного генератора.
16. Поясните характер изменения потокосцепления при внезапном коротком замыкании СГ.
17. Назовите составляющие тока статора при симметричном внезапном коротком замыкании СГ.
18. Поясните особенности изменения потокосцеплений при апериодическом внезапном коротком замыкании СГ.
Библиографический список
1. Белов Д. В. Судовые электрические машины /Д.В. Белов, В. В . Кордюков, А.С. Титар. – Л.: Судостроение, 1972. – 388с.
2. Беспалов В. Я. Электрические машины: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений /В. Я. Беспалов, Н. Ф. Котеленец. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 360с.
3. Бургардт К. А. Корабельные электрические машины. Ч II. Машины переменного тока / К. А. Бургардт, Р. П. Просужих. – Учебник. – ВВМИОЛУ имени Ф. Э. Дзержинского, 1980. – 459 с.
4. Загірняк М. В. Єлектричні машини. 4.3. Асинхронні машини.4.4. Синхронні машини / М. В. Загірняк, В.І. Невзлін: Навчальний посібник – К.: ІСДО, 1996. – 196с.
5. Иванов – Смоленский А. В. Электрические машины: Учебник для вузов./А. В. Иванов – Смоленский – М.: Изд - МЭИ, 2004. – 680с.
6. Копылов И. П. Электрические машины: учебник для студентов электромехан. и электроэнерг. вузов /И. П. Копылов. – М.: Высш. шк.: , 2004. – 360с.
7. Мезин Е. К. Судовые электрические машины. – Учебник. – Л.: Судостроение, 1985. – 320с.
8. Могильников В. С. Теория, технология и режимы работы асинхронных двигателей с двухслойным ротором. Издание второе дополненное и переработанное /В. С. Могильников, А. М. Олейников – Севастополь: Изд. СевНТУ, 2008. – 350с.
9. Неисчерпаемая энергия. Кн.1. Ветроэлектрогенераторы /В.С. Кривцов, А.М Олейников, А.И Яковлев. – Учебник. – Харьков: национальный аэрокосмический университет «Харьковский авиационный институт», Севастополь: Севастопольский национальный технический университет, 2003. – 400с.
10. Проектирование электрических машин: Учеб. для втузов /О. О. Гольдберг, Я.С. Гурин, И. С. Свириденко,; под редакцией Гольдберга О. Д. – М.: Высшая школа, 2001. – 430с.
11. Олейников А.М. Трансформаторы. Лекция /А. М. Олейников, Э. А. Вильсон, М. Ф. Гришко. – Севастополь: СВВМИУ, 1976. – 61 с.
12. Олейников А. М. Проектирование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором /А. М. Олейников, А. И. Тищенко Учебное пособие - Херсон: Олди-плюс, 2000. – 150с.
13. Просужих Р. П. Основы электротехники и электрооборудование кораблей /Р. П. Просужих, А. М. Олейников, А. А. Беркун. – Учебник. – Севастополь: СВВМИУ, 1990. – 348 с.
14. Просужих Р. П. Лабораторные работы по электрическим машинам. Учебное пособие. – Севастополь: СВВМИУ, 1983. – 249 с.
15. Просужих Р. П. Расчет трехфазных трансформаторов /Р. П. Просужих, Н. М. Шайтор. – Учебно-методич. пособие. – Севастополь. СНИЯЭиП, 2003. – 72 с.
16. Путилин К. П. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах: Учеб. пособие /К. П. Путилин, Н. А. Петерсон – Севастополь.: СНУЯиП, 2008. – 260с.
17. Радин В. И. Электрические машины. Асинхронные машины/В. И. Радин, Д. Е. Брускин, А. Е. Зохорович, - М.: Высш. шк. 1998. – 350с.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие………………………………………………………………3
Введение…………………………………………………………………..4
Глава 1. Устройство и принцип действия машин постоянного тока. Физика основных взаимодействий………………………………………6
1.1 Принцип действия машин постоянного тока………..…7
1.2 Устройство машины постоянного тока………….…….10
1.3 Обмотки якорей машин постоянного тока……………14
1.3.1 Общие положения…………………..………………14
1.3.2 Простая петлевая обмотка…………………...……..17
1.3.3 Сложная петлевая обмотка…………………..……..20
1.3.4 Простая волновая обмотка……….………...………21
1.3.5 Сложная волновая обмотка…………...……………23
1.4 Электродвижущая сила якоря и электромагнитный
момент………………….……………………………..……24
1.5 Магнитная цепь машины постоянного тока……......…27
1.6 Реакция якоря…………………..…………………….…29
1.7 Коммутация в машинах постоянного тока………....…32
1.7.1 Физические процессы коммутации……………..…32
1.7.2 Причины и степени искрения………………….…...36
1.7.3 Средства улучшения коммутации……………….…39
1.8 Потери мощности и КПД машин постоянного тока.…41
1.9 Щетки электрических машин………………….………43
1.10 Обозначения выводов и схемы соединений электрических машин постоянного тока…………………………46
1.11 Установка щеточной траверсы относительно нейтрали машины ………………….…………………..…………48
1.12 Вопросы для самопрверки и контроля знаний…….…52
Глава 2. Генераторы постоянного тока……………………………………53
2.1 Основные понятия и классификация генераторов
постоянного тока………………………………………………53
2.2 Уравнения электрического и механического равновесия
генераторов постоянного тока………………………….……55
2.3 Характеристики генераторов независимого
возбуждения………………………………………..……56
2.4 Генераторы параллельного возбуждения………….….…60
2.4.1 Условия самовозбуждения генератора
2.4.2 Характеристики генератора параллельного
возбуждения
2.5 Генераторы последовательного возбуждения………..…65
2.6 Генераторы смешанного возбуждения…………….….…66
2.7 Параллельная работа генераторов………….……………68
2.8 Электромашинные усилители……………………………74
2.9 Серии судовых генераторов постоянного тока………….76
2.10 Вопросы для самопрверки и контроля знаний…….......77
Глава 3. Электродвигатели постоянного тока……………...…………78
3.1 Общие сведения о двигателях постоянного тока…….…78
3.2 Характеристики двигателей параллельного
возбуждения……………………………………………….81
3.3 Характеристики двигателей последовательного
возбуждения……………………………………………..84
3.4 Характеристики двигателей смешанного возбуждения...86
3.5Серии судовых двигателей постоянного тока………...…88
3.6 Вопросы для самопроверки и контроля знаний……...…89
Глава 4. Судовые трансформаторы……………………………………91
4.1Устройство и принцип действия трансформатора………91
4.1.1. Классификация и устройство трансформаторов…91
4.1.2. Принцип действия трансформатора………………93
4.1.3. Напряжения и ЭДС в трансформаторе при холостом ходе…………….......………………………………..94
4.2 Режимы работы трансформатора……………………..…95
4.2.1. Холостой ход однофазного трансформатора…..…95
4.2.2. Работа трансформатора под нагрузкой…..……...…97
4.2.3. Режим короткого замыкания……………….…..…101
4.3 Приведенный трансформатор………………………..…101
4.3.1.Приведение вторичной обмотки трансформатора к
первичной…………………………………..……………...101
4.3.2. Схема замещения и уравнения электрического рав-
новесия приведенного трансформатора……………...…102
4.3.3. Опытное определение параметров схемы замещения
трансформатора……………………………………………104
4.3.4. Упрощенная векторная диаграмма приведенного
трансформатора…………………...………………..107
4.4 Рабочие характеристики трансформатора…………..…107
4.4.1 Зависимость вторичного напряжения трансформатора
от величины и характера нагрузки………………………107
4.4.2 Внешняя характеристика трансформатора………..110
4.4.3 Потери в трансформаторе и его КПД…………...…110
4.5 Понятие о трехфазных и специальных трансформато
рах…….…………………………………….…………….111
4.5.1 Трехфазные трансформаторы………………………111
4.5.2 Автотрансформатор…………………………………112
4.5.3 Сварочные трансформаторы……………………..…114
4.5.4 Измерительные трансформаторы…………………..114
4.6 Обозначения выводов и группы соединения
трансформаторов……………………………………….…115
4.7 Параллельная работа трансформаторов………………..118
4.8 Вопросы для самопрверки и контроля знаний…………119
Глава 5. Общие вопросы теории машин переменного тока……..…120
5.1. Основные элементы конструкции электрических машин
переменного тока………………………………………120
5.1.1 Общие законы электромеханики …………………..120
5.1.2 Конструктивная схема синхронной машины……...121
5.1.3 Устройство асинхронного двигателя……………....123
5.2 Трехфазные обмотки электрических машин переменного
тока………………………………………………….……124
5.2.1 Принцип построения обмотки………….…………..124
5.2.2 Параметры обмоток………………………..………..127
5.2.3 Двухслойные обмотки……………..………………..128
5.3. Электродвижущая сила в обмотках машин переменного
тока……………………………………………………129
5.4 Вращающееся магнитное поле трехфазной обмотки
машин переменного тока………………………………136
5.5. Обозначения выводов машин переменного тока…..…142
5.6. Вопросы для самопроверки и контроля знаний………144
Глава 6. Асинхронные электродвигатели……………………………146
6.1. Принцип действия асинхронного двигателя…………146
6.2. Режимы работы асинхронного двигателя……………149
6.2.1 Режим холостого хода при заторможенном
роторе…………………………………………149
6.2.2 Режим короткого замыкания АД…………………...151
6.2.3 Рабочий режим асинхронного двигателя ………....152
6.3 Приведение вращающегося ротора к эквивалентному
неподвижному ротору. Схема замещения и векторная
диаграмма приведенного АД……………………154
6.4. Энергетическая диаграмма и механическая характери
стика асинхронного двигателя…………………………158
6.4.1 Энергетическая диаграмма. Коэффициент по
лезного действия АД………….…….………158
6.4.2 Вращающий момент АД…………………………….159
6.4.3 Механическая характеристика АД…………………160
6.4.4 Зависимость вращающего момента Мэм
от сопротивления 
...................................................162
6.5 Рабочие характеристики асинхронного двигателя....….164
6.6 Проблемные режимы работы судовых асинхронных дви
гателей…………………………………………………166
6.6.1 Проблемы пуска АД……………………………...…166
6.6.2 Способы пуска судовых АД………………………..168
6.6.3 Применение АД с улучшенными пусковыми
характеристиками………...…………………………170
6.6.4 Обрыв фазы обмотки статора………………………173
6.6.5 Реверс двигателя и работа при «вывернутой»
фазе……………………..………………….…………174
6.7 Регулирование скорости вращения судовых АД....……174
6.7.1 Способы регулирования……………….……………175
6.7.2 Регулированием изменением подводимого
напряжения…………………..………………………175
6.7.3 Регулированием изменением активного
сопротивления цепи ротора…….……………..……176
6.7.4 Регулированием изменением частоты
питающей сети…………………………....…………177
6.7.5 Регулированием изменением числа пар
полюсов…………………………….……………...…179
6.8 Реверсирование и электрическое торможение АД…….180
6.9 Однофазные асинхронные двигатели…………..………181
6.9.1 Принцип действия однофазного АД…………….…181
6.9.2 Схемы включения АД в однофазную сеть………...183
6.10 Экранированные асинхронные двигатели……………185
6.11 Серии судовых асинхронных двигателей………….....186
6.12 Вопросы для самопроверки и контроля знаний…...…193
Глава 7. Синхронные машины…………………………………….…194
7.1 Принцип действия, устройство и классификация
синхронных машин…………………………………194
7.1.1 Общие сведения о синхронных машинах……….…194
7.1.2 Принцип действия синхронного генератора……....196
7.1.3 Классификация синхронных машин…………….…197
7.1.4 Устройство синхронных машин……………………198
7.1.5 Особенности устройства бесщеточного
синхронного генератора……………………………….…202
7.2 Реакция якоря в синхронном генераторе при
симметричной нагрузке……………………………203
7.2.1 Общее представление о реакции якоря…………...203
7.2.2 Реакция якоря СГ при различных по
характеру нагрузках………………………205
7.3 Параметры СГ в установившемся режиме работы…….209
7.3.1 Составляющие магнитных потоков……………..…209
7.3.2 Индуктивное сопротивление рассеяния..………….209
7.3.3 Индуктивное сопротивление реакции якоря……………...210
7.3.4 Активное сопротивление фазы статора…………....212
7.3.5 Схема замещения неявнополюсного СГ……...…....212
7.3.6 Система относительных единиц……..……………..213
7.4 Уравнения электрического равновесия и векторные
диаграммы СГ………………………………………214
7.4.1. Неявнополюсный СГ…………………………….…214
7.4.2. Явнополюсный СГ……………………………….…217
7.4.3 Векторная диаграмма насыщенного неявно
полюсного СГ (диаграмма Потье)…………….....…219
7.4.4 Изменение напряжения СГ при изменении
нагрузки…...................................................................220
7.4.5 Определение изменения напряжения СГ по
векторным диаграммам………………….…….……221
7.5 Характеристики синхронных генераторов…………..…224
7.5.1 Общие определения характеристик…………………..224
7.5.2 Основные характеристики СГ…………………...……224
7.6 Определение параметров СГ…………..……………..…229
7.7 Потери и К.П.Д. синхронных машин…………………...233
7.8 Схемы возбуждения синхронных генераторов……...…233
7.8.1 Принцип построения систем возбуждения…………....233
7.8.2 Процесс самовозбуждения СГ……….……………..235
7.8.3 Особенности возбуждения бесщеточных СГ………......237
7.9 Вопросы для самопроверки и контроля знаний…….....239
Глава 8. Параллельная работа судовых синхронных генераторов...241
8.1 Преимущества и недостатки параллельной работы
генераторов……………………………..….…….………241
8.2 Включение судовых синхронных генераторов на
параллельную работу…………….………………………242
8.2.1 Особенности работы СГ на сеть большой
мощноти………….…………………….…………… 242
8.2.2 Условия включения СГ на параллельную
работу.…………..…………………………………242
8.2.3 Физические процессы в СГ при нарушении
условий синхронизации……………...…..…………244
8.2.4 Способы синхронизации……………..…………..…248
8.3 Регулирование активной мощности при работе
генератора с сетью…………………….……………251
8.4 Угловая характеристика неявнополюсного
синхронного генератора……………………………254
8.5 Статическая и динамическая устойчивость
параллельной работы СГ с сетью…………………257
8.6 Угловая характеристика явнополюсного синхронного
генератора…………………..………………………261
8.7 Регулирование реактивной мощности СГ при
параллельной работе с сетью………………………263
8.8 Перевод синхронной машины в двигательный режим
работы…………………………………………………267
8.9 Особенности параллельной работы генераторов
соизмеримой мощности………………………….…272
8.10 Вопросы для самопроверки и контроля знаний……...274
Глава 9. Переходные процессы в судовых электрических машинах переменного тока………………………………………………275
9.1 Общее описание переходных процессов…………….…275
9.1.1 Сущность переходных процессов……………….....275
9.1.2 Общее описание переходных процессов
при коротком замыкании…………………275
9.1.3 Короткое замыкание в цепи r – L.……………….…276
9.2 Переходные процессы в судовых трансформаторах……278
9.2.1 Переходные процессы при включении
трансформатора в сеть………………………………278
9.2.2 Изменение тока включения трансформатора
с учетом насыщени………………….………………283
9.2.3 Внезапное короткое замыкание
трансформатора……………………….…………..…283
9.2.4 Действие токов короткого замыкания…………..…286
9.2.5 Витковое короткое замыкание в обмотках
9.3 Переходные процессы в асинхронных
двигателях……………………………………………..…288
9.3.1 Общие представления о переходных процессах в асинхронных двигател……………………………………288
9.3.2 Пуск асинхронного двигателя в ход…………….…289
9.4 Переходные процессы в синхронном генераторе
при коротком замыкании……………….……….………294
9.4.1 О постоянстве потокосцеплений в
сверхпроводящем контуре……………….…………294
9.4.2 Симметричное внезапное короткое
замыкание СГ………………………………..……....296
9.4.3 Апериодическое внезапное короткое
замыкание СГ…………………………………..……299
9.4.4 Переходные и сверхпереходные индуктивные
9.4.5 Величина токов внезапного короткого замыкания СГ…….……………………………………..………………302
9.5 Вопросы для самопроверки и контроля знаний……….303
Библиографический список…………………………………305