Willkommen zu dieser umfassenden Untersuchung der wichtigsten Konzepte und Prinzipien im Bereich der Elektrotechnik. Dieser Artikel soll einen tiefen Einblick in die faszinierende Welt der Transformatoren und Motoren bieten, zwei wichtige Komponenten, die unsere moderne Welt antreiben.
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Wir werden durch die Feinheiten von Einphasentransformatoren, Gleichstrommotoren, Asynchronmotoren, Synchrongeneratoren und mehr reisen. Jeder Abschnitt ist sorgfältig ausgearbeitet, um komplexe Prinzipien auf verständliche Weise zu erklären und die Welt der Elektrotechnik zugänglicher zu machen.
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45 Schlüsselkonzepte und Prinzipien der Elektrotechnik
Der Strom eines einphasigen Transformators im Leerlauf ist nicht in Phase mit dem Hauptmagnetfluss, und aufgrund des Eisenverluststroms besteht eine Phasenwinkeldifferenz aFe. Der Leerlaufstrom ist eine Spitzenwellenform, da er eine große dritte Harmonische enthält.
Auch die Ankerwicklung eines Gleichstrommotors führt Wechselstrom. Die Erregerwicklung führt jedoch Gleichstrom. Zu den Erregungsmodi eines Gleichstrommotors gehören Einzelerregung, Parallelerregung, Reihenerregung und Verbunderregung.
Der Ausdruck der gegenelektromotorischen Kraft eines Gleichstrommotors ist E =CE F n; Der Ausdruck des elektromagnetischen Drehmoments ist Tem =CTFI.
Die Anzahl der parallelen Zweige in einem Gleichstrommotor erfolgt immer paarweise. Allerdings ist die Anzahl der Parallelzweige in einer Wechselstromwicklung nicht unbedingt gleich.
Bei einem Gleichstrommotor sind die Elemente einer einlagigen Wicklung übereinander gestapelt in Reihe geschaltet. Unabhängig davon, ob es sich um eine Einzelwellenwicklung oder eine Einzelschichtwicklung handelt, verbindet der Kommutator alle Elemente in Reihe und bildet so einen einzigen geschlossenen Kreis.
Ein Asynchronmotor wird auch als Induktionsmotor bezeichnet, da der Rotorstrom des Asynchronmotors durch elektromagnetische Induktion erzeugt wird.
Wenn ein Asynchronmotor mit reduzierter Spannung startet, sinkt das Anlaufmoment und das Anlaufmoment sowie das Quadrat des Anlaufstroms der Wicklung nehmen proportional ab.
Wenn die Amplitude und Frequenz der primärseitigen Spannung konstant sind, bleibt der Sättigungsgrad des Transformatorkerns grundsätzlich unverändert, und auch die Erregerreaktanz bleibt grundsätzlich unverändert.
Die Kurzschlusskennlinie eines Synchrongenerators ist eine Gerade. Bei einem dreiphasigen symmetrischen Kurzschluss ist der Magnetkreis ungesättigt; Bei einem dreiphasigen symmetrischen Dauerkurzschluss handelt es sich bei dem Kurzschluss um eine reine entmagnetisierende Längskomponente.
Der Strom in der Erregerwicklung eines Synchronmotors ist ein Gleichstrom. Zu den Erregermethoden gehören hauptsächlich die Erregererregung durch einen Erregergenerator, die Erregung durch einen statischen Gleichrichter, die Erregung durch einen rotierenden Gleichrichter usw.
In der dreiphasigen synthetischen magnetomotorischen Kraft gibt es keine geraden Harmonischen; Wenn eine symmetrische Dreiphasenwicklung einen symmetrischen Dreiphasenstrom durchlässt, gibt es in ihrer synthetischen magnetomotorischen Kraft keine magnetischen Harmonischen, die ein Vielfaches von 3 sind.
Bei Dreiphasentransformatoren wird im Allgemeinen darauf geachtet, dass eine Seite in Dreiecksform angeschlossen ist oder dass eine Seite in der Mitte geerdet ist. Denn die Wicklungsschaltung des Drehstromtransformators erhofft sich einen Weg für den dritten Harmonischenstrom.
Wenn eine symmetrische Dreiphasenwicklung einen symmetrischen Dreiphasenstrom durchlässt, wird die fünfte Harmonische in ihrer synthetischen magnetomotorischen Kraft umgekehrt; die siebte Harmonische ist vorwärts.
Die mechanischen Eigenschaften des reihenerregten Gleichstrommotors sind relativ weich. Die mechanischen Eigenschaften des fremderregten Gleichstrommotors sind relativ hart.
Mit Transformator-Kurzschlusstests kann die Leckimpedanz der Transformatorwicklung gemessen werden; während Leerlauftests die Erregerimpedanzparameter der Wicklung messen können.
Das Übersetzungsverhältnis des Transformators entspricht dem Windungsverhältnis der Primärwicklung zur Sekundärwicklung. Das Übersetzungsverhältnis eines Einphasentransformators kann auch als Verhältnis der Nennspannungen der Primär- und Sekundärseite ausgedrückt werden.
Bei normaler Erregung ist der Leistungsfaktor des Synchrongenerators gleich 1; Bei unveränderter Ausgangswirkleistung ist die Natur der Längsachsen-Ankerreaktion magnetisierend, wenn der Erregerstrom geringer als bei normaler Erregung ist (Untererregung); Unter Beibehaltung der Ausgangswirkleistung ist die Art der Längsachsenreaktion des Ankers entmagnetisierend, wenn der Erregerstrom größer als die normale Erregung ist (Übererregung).
Bei einem Gleichstrommotor treten Eisenverluste hauptsächlich im Rotoreisenkern (Ankereisenkern) auf, da das Magnetfeld des Statoreisenkerns grundsätzlich unverändert bleibt.
Bei einem Gleichstrommotor entspricht die erste Teilung y1 der Anzahl der Schlitze zwischen der ersten und zweiten Seite des Elements. Der zusammengesetzte Teilungsabstand y ist gleich der Anzahl der Schlitze zwischen den oberen Elementkanten der beiden in Reihe geschalteten Elemente.
Wenn in einem Gleichstrommotor die Sättigung nicht berücksichtigt wird, besteht die Charakteristik der Kreuzachsen-Ankerreaktion darin, die Position des Nullmagnetfelds zu versetzen, der Magnetfluss pro Pol ändert sich jedoch nicht. Befindet sich die Bürste auf der geometrischen Neutrallinie, ist die Ankerreaktion kreuzmagnetisch.
In einem Gleichstrommotor ist der Kommutator die Komponente, die externe Gleichstromleistung in interne Wechselstromleistung umwandelt. Die Funktion des Kommutators besteht darin, Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln (oder umgekehrt).
Wenn in einem Synchronmotor der magnetische Fluss F0 der Statorwicklungsverkettungserregung seinen Maximalwert erreicht, erreicht die gegenelektromotorische Kraft E0 ihren Minimalwert. Wenn F0 Null erreicht, erreicht E0 seinen Maximalwert, die Phasenbeziehung zwischen F0 und E0 ist, dass F0 E0 um 90o vorauseilt. Und die Beziehung zwischen E0 und F0 wird ausgedrückt als: E0 = 4,44 f N kN1F0.
In einem Motor bezieht sich der magnetische Streufluss auf den magnetischen Fluss, der nur mit der Wicklung selbst verknüpft ist, und die von ihm erzeugte elektromotorische Gegenkraft kann häufig einem Abfall der Streureaktanz (oder einem Abfall der negativen Reaktanz) entsprechen.
Der Rotor eines Asynchronmotor Es gibt zwei Arten: Käfigläufer und gewickelter Rotor.
Die Schlupfrate s eines Asynchronmotors ist definiert als: das Verhältnis der Differenz zwischen Synchrondrehzahl und Rotordrehzahl zur Synchrondrehzahl. Wenn der Asynchronmotor im Motorzustand arbeitet, beträgt der Bereich seiner Schlupfrate s 1>S>0.
Die Tem-s-Kurve der Beziehung zwischen dem elektromagnetischen Drehmoment Tem und der Schlupfrate s eines Asynchronmotors hat drei Schlüsselpunkte: den Startpunkt (s = 1), den maximalen elektromagnetischen Drehmomentpunkt (s=sm) und der Synchronpunkt (s=0). Wenn sich der Rotorwiderstand des Asynchronmotors ändert, sind die Eigenschaften seines maximalen elektromagnetischen Drehmoments Tem und der Schlupfrate sm wie folgt: Die Größe bleibt unverändert und die Position von s ändert sich.
Zur Erregung muss der Asynchronmotor nacheilende Blindleistung aus dem Netz aufnehmen.
Wenn ein Wechselstrom durch eine Spulengruppe fließt, hat seine magnetomotorische Kraft im Laufe der Zeit eine pulsierende Natur. Eine einzelne Spule leitet einen Wechselstrom, und ihre magnetomotorische Kraft hat ebenfalls einen pulsierenden Charakter, wenn sich die Zeit ändert.
Wenn ein Synchrongenerator an das Netz angeschlossen wird, muss seine dreiphasige Klemmenspannung in Bezug auf Frequenz, Amplitude, Wellenform, Phasenfolge (und Phase) mit der dreiphasigen Spannung des Netzes übereinstimmen.
Der Rotor eines Synchronmotors gibt es in zwei Ausführungen: mit ausgeprägtem Pol und zylindrisch.
Die äquivalente Phasenzahl des Käfigläufers entspricht seiner Schlitzzahl und die äquivalenten Windungen pro Phase betragen 1/2.
Wenn bei einer symmetrischen dreiphasigen Wechselstromwicklung ein symmetrischer dreiphasiger Wechselstrom durchgeleitet wird, ist die synthetische magnetomotorische Kraft der Grundwelle eine kreisförmig rotierende magnetomotorische Kraft, und ihre Drehrichtung verläuft von der Achse der voreilenden Phase zur nacheilenden Phasenachse. und dann zur nächsten nacheilenden Phasenachse.
Es gibt zwei Anschlussarten für die dreiphasigen Wicklungen eines dreiphasigen Transformators: Stern und Dreieck; Der Magnetkreis hat zwei Strukturen: Kerntyp und Schalentyp.
Die sechs ungeraden Anschlussgruppennummern des Dreiphasentransformators sind 1, 3, 5, 7, 9, 11. Und die sechs geraden Anschlussgruppennummern sind 0, 2, 4, 6, 8, 10.
In einer Wechselstromwicklung ist die Anzahl der Schlitze pro Pol und Phase q =q = Z/2p/m (vorausgesetzt, die Anzahl der Schlitze ist Z, die Anzahl der Polpaare ist p und die Anzahl der Phasen ist m). In Wechselstromwicklungen werden sowohl 120°-Phasenbänder als auch 60°-Phasenbänder verwendet. Der grundlegende Wellenwicklungskoeffizient und die gegenelektromotorische Kraft des 60o-Phasenbandes sind höher.
Mit der Symmetriekomponentenmethode kann der asymmetrische Betrieb von Transformatoren und Synchronmotoren analysiert werden. Die Voraussetzung seiner Anwendung ist, dass das System linear ist, sodass das Überlagerungsprinzip angewendet werden kann, um das asymmetrische dreiphasige elektrische System in positives System, negatives System, Nullsystem und andere drei Gruppen symmetrischer dreiphasiger Systeme zu zerlegen.
Die Berechnungsformel für den Short-Pitch-Koeffizienten lautet ky1 = sin(p/2×y1/t), und seine physikalische Bedeutung ist der Abschlag (oder Reduktionskoeffizient), der durch den Short-Pitch im Vergleich zur elektromotorischen Gegenkraft (oder magnetomotorischen Kraft) entsteht mit dem gesamten Spielfeld. Die Berechnungsformel des Verteilungskoeffizienten lautet kq1 = sin(qa1 /2 ) / q / sin(a1 / 2), und seine physikalische Bedeutung ist der Reduktionskoeffizient (oder Abschlag) der gegenelektromotorischen Kraft (oder magnetomotorischen Kraft) relativ zu die konzentrierte Situation, wenn q Spulen nacheinander um einen elektrischen Winkel unterschiedlich sind.
Der Stromwandler dient zur Strommessung und seine Sekundärseite darf nicht offen sein. Der Spannungswandler dient zur Spannungsmessung und ist sekundärseitig nicht kurzschließbar.
Der Motor ist ein Gerät, das mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt (oder umgekehrt) oder einen Wechselspannungspegel in einen anderen Wechselspannungspegel umwandelt. Aus Sicht der Energieumwandlung lassen sich Motoren in drei Kategorien einteilen: Transformatoren, Motoren und Generatoren.
Die Berechnungsformel des elektrischen Schlitzabstandswinkels a1 lautet a1 = p×360o/Z. Es ist ersichtlich, dass der elektrische Schlitzabstandswinkel a1 p mal der mechanische Schlitzabstandswinkel am ist.
Das Prinzip der Umwandlung von Transformatorwicklungen lautet: Stellen Sie vor und nach der Umwandlung sicher, dass die magnetomotorische Kraft der Wicklung unverändert bleibt, und stellen Sie sicher, dass die Wirk- und Blindleistung der Wicklung unverändert bleibt.
Der Wirkungsgrad des Transformators zeichnet sich dadurch aus, dass es einen Maximalwert gibt, der erreicht wird, wenn der variable Verlust gleich dem konstanten Verlust ist.
Der Leerlauftest des Transformators erfolgt üblicherweise durch Anlegen einer Spannung und Messung auf der Niederspannungsseite. Die Kurzschlussprüfung des Transformators erfolgt üblicherweise durch Anlegen einer Spannung und Messung auf der Oberspannungsseite.
Bei Parallelbetrieb des Transformators ist die Bedingung für keinen Kreisstrom im Leerlauf: gleiches Übersetzungsverhältnis und gleiche Anschlussgruppennummer.
Beim Parallelbetrieb des Transformators gilt das Prinzip der Lastverteilung: Der Einheitenwert des Transformatorlaststroms ist umgekehrt proportional zum Einheitenwert der Kurzschlussimpedanz. Voraussetzung dafür, dass die Kapazität des Transformators im Parallelbetrieb voll ausgenutzt wird, ist, dass die Werte pro Einheit der Kurzschlussimpedanz gleich sind und auch ihre Impedanzwinkel sollten gleich sein.
Das Verständnis der Prinzipien und Konzepte der Elektrotechnik, insbesondere im Zusammenhang mit Transformatoren und Motoren, ist für jeden, der auf diesem Gebiet tätig ist, von entscheidender Bedeutung. Dieses Wissen trägt nicht nur zum Verständnis der Funktionsweise dieser Geräte bei, sondern hilft auch bei der Fehlerbehebung und Optimierung ihrer Leistung.
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