Трехфазная система и корпус судна

Как правило, на судне нейтраль генератора не соединяется с корпусом. Имеет место так называемая система с изолированной нейтралью. Однако напряжение между линией и корпусом в обычных условиях равно фазному напряжению.

Когда нет доступа к нейтрали генератора, то можно создать так называемую искусственную нейтраль. Искусственной нейтралью называют точку совместного соединения трех одинаковых сопротивлений, соединенных звездой (рис. П.5.4). Такую же, но естественную нейтраль, представляет собой корпус судна. Разница в том, что сопротивления представляют собой конденсаторы, которые, как известно, являются проводниками для переменного тока. Конденсаторами (рис. П.5.4) представлена емкостная среда, которая образуется между проводниками электрической сети и корпусом судна.

Если электромеханик прикоснется к токоведущим частям, стоя на неизолированном корпусе, то, по меньшей мере, при исправной сети он попадет под фазное напряжение. Это надо знать при организации мер безопасности ремонта и профилактического обслуживания судового электрооборудования.

Рис. П.5.4. Искусственная и естественная нейтраль

Задачи для самопроверки

1. Момент на валу асинхронного двигателя — постоянный, номинальный. Cosφ=0,7 (заметим, что этот Cosφ соответствует углу 45^о, при этом и Sinφ будет также равен 0,7). Как изменятся магнитный поток, ток ротора, активный, реактивный и полный токи, косинус фи, если увеличить напряжение в два раза?

Ответ. До изменения ia=0,7, ir=0,7. После изменения напряжения ф =2, ia=0,7/2=0,35, ir=0,7х2=1,4, i=1,44, Cosφ=0,35/1,44=0,24.

2. Момент на валу асинхронного двигателя — постоянный, номинальный. Cosφ=0,7. Как изменятся магнитный поток, ток ротора, активный, реактивный и полный токи, косинус фи, если уменьшить напряжение в два раза?

Ответ. До изменения ia=0,7, ir=0,7. После изменения напряжения ф =0,5, ia=0,7х2=1,4, ir=0,7/2=0,35, i=1,44, Cosφ=1,4/1,44=0,97.

3. Момент на валу асинхронного двигателя постоянный, номинальный. Cosφ=0,7. Как изменится магнитный поток, ток ротора, активный, реактивный и полный токи, косинус фи, если увеличить частоту в два раза при том же самом напряжении?

Ответ. До изменения ia=0,7, ir=0,7. После изменения момента ф =0,5, ia=0,7х2=1,4, ir=0,7/2=0,35, i=1,44, Cosφ=1,4/1,44=0,97.

4. Момент на валу асинхронного двигателя — постоянный, номинальный. Cosφ=0,7. Как изменятся магнитный поток, ток ротора, активный, реактивный и полный токи, косинус фи, если уменьшить частоту в два раза.

Ответ. До изменения ia=0,7, ir=0,7. После изменения момента ф =2, ia=0,7/2=0,35, ir=0,7х2=1,4, i=1,44, Cosφ=0,35/1,44=0,45

5. Момент на валу асинхронного двигателя — постоянный, номинальный. Cosφ=0,7. Как изменятся магнитный поток, ток ротора, активный, реактивный и полный токи, косинус фи, если увеличить частоту и напряжение в два раза?

Ответ. Не изменятся.

6. Момент на валу асинхронного двигателя — постоянный, номинальный. Cosφ=0,7. Как изменятся магнитный поток, ток ротора, активный, реактивный и полный токи, косинус фи, если уменьшить частоту и напряжение в два раза?

Ответ. Не изменятся.

7. Момент на валу асинхронного двигателя — постоянный, номинальный. Как изменятся магнитный поток, ток ротора, активный, реактивный и полный токи, косинус фи, если уменьшать частоту и напряжение в одинаковое число раз?

Ответ. Не изменятся.

8. Что такое частотный пуск асинхронного двигателя? Как регулируются частота и напряжение при частотном пуске?

Ответ. Частотный пуск осуществляется одновременным подъемом частоты и напряжения. При этом магнитный поток остается неизменным по величине, а ток якоря пропорционален моменту на валу асинхронного двигателя.

9. Момент на валу асинхронного двигателя — постоянный, номинальный. Температура статора 60˚. Температура ротора 100˚. Окружающая температура 0˚. Cosφ=0,7. Как изменятся магнитный поток, ток ротора, активный, реактивный и полный токи, косинус фи, температура статора и ротора, если увеличить напряжение в два раза?

Ответ. До изменения ia=0,7, ir=0,7. После изменения момента ф =2, ia=0,7/2=0,35, ir=0,7х2=1,4, i= 1,44, Cosφ=0,35/1,44= 0,24, температура статора 1,44х1,44х60=120˚. Температура ротора 0,35х0,35х100= 0,12х100=12˚.

10. Момент на валу асинхронного двигателя — постоянный, номинальный. Cosφ=0,7. Температура статора 60 град. Цельсия. Температура ротора 100 град. Цельсия. Окружающая температура 0˚. Как изменятся магнитный поток, ток ротора, активный, реактивный и полный токи, косинус фи, температура статора и ротора, если увеличить напряжение и частоту в два раза?

Ответ: До изменения ia=0,7, ir=0,7. После изменения момента ф =1, ia=0,7, ir=0,7, i=1, Cosφ=0,7, температура статора и ротора не изменятся.

11. Момент на валу асинхронного двигателя — постоянный, номинальный. Cosφ=0,7. Температура статора 60 град. Цельсия. Температура ротора 100 град. Цельсия. Окружающая температура 0˚. Как изменятся магнитный поток, ток ротора, активный, реактивный и полный токи, косинус фи, температура статора и ротора, если уменьшить напряжение и частоту в два раза?

Ответ. До изменения ia=0,7, ir=0,7. После изменения момента ф =1, ia=0,7, ir=0,7, i=1, Cosφ=0,7, температура статора и ротора не изменятся.

12. Момент на валу асинхронного двигателя был постоянный, номинальный. Косинус фи 0,7. Как изменятся магнитный поток, ток ротора, активный, реактивный и полный токи, косинус фи (определить численно), если увеличить момент в два раза?

Ответ. До изменения ia=0,7, ir=0,7. После изменения момента ф =1, ia=0,7х2=1,4, ir=0,7, i=1,56, Cosφ=1,54/1,56=0,987.

13. Момент на валу асинхронного двигателя был постоянный, номинальный. Косинус фи 0,7. Как изменятся магнитный поток, ток ротора, активный, реактивный и полный токи, косинус фи, если уменьшить момент в два раза?

Ответ. До изменения ia=0,7, ir=0,7. После изменения момента ф =1, ia=0,7/2=0,35, ir=0,7, i=0,84, Cosφ=0,35/0,84=0,41.

14. Номинальная мощность генератора 200 кВт. Номинальное напряжение 400В 50Гц. Номинальный косинус фи 0,8. Какой полный номинальный ток, активный и реактивный ток.

Ответ. 289, 231, 173А.

15. Номинальное напряжение 400В 50Гц. Амперметр показывает 300А. Киловаттметр показывает 100 кВт. Вычислить косинус фи сети.

Ответ. 0,48.

16. Номинальное напряжение 400В 50Гц. Амперметр показывает 300А. Киловаттметр показывает 100 кВт. Вычислить активную составляющую тока сети.

Ответ. 144,5 А.

17. Номинальное напряжение 400В 50Гц. Амперметр показывает 300А. Киловаттметр показывает 100 кВт. Вычислить реактивную составляющую тока сети.

Ответ. 263А.

18. Номинальное напряжение 400В 50Гц. Киловаттметр показывает 100 кВт. Вычислить полный ток, чтобы косинус фи сети был равен 0,8.

Ответ. 180,6.

19. Номинальное напряжение 400В 50Гц. Киловаттметр показывает 100 кВт. Какой надо реактивный ток, чтобы иметь косинус фи сети 0,8 при той же мощности?

Ответ. 108,3

20. Номинальное напряжение 400В 50Гц. Амперметр показывает 300А. Киловаттметр показывает 100 кВт. Зазор в магнитной системе берегового нагрузочного устройства 1 мм. Какой надо выставить зазор, чтобы косинус фи сети стал 0,8, а синус фи стал 0,6?

Ответ. 0,68 мм.

Ход решения задачи:

Cos φ=100000/207600=0,482.

На данный момент Sin φ = √(1-Cos2 φ)=√0,768= √ (1- (1-0,768))= √ (1-0,232) ≈1- (1/2)∙0,232=0,884, а надо, чтобы он стал 0,6, то есть зазор надо уменьшить в 0,6/0,884=0,68 раза. Так как зазор 1 мм, то его надо сделать 0,68 мм. При этом реактивный ток уменьшится в 0,68 раза, а активный ток останется тем же.

ЛЕТУЧКИ ПО РАЗДЕЛУ
«ПЕРЕМЕННОЕ СИНУСОИДАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ»

1. Фамилия, имя, отчество

Момент на валу асинхронного двигателя — постоянный, номинальный. Cosφ=0,7. Как изменятся магнитный поток, ток ротора, активный, реактивный и полный токи, косинус фи, если увеличить напряжение в два раза?

2. Фамилия, имя, отчество

Момент на валу асинхронного двигателя — постоянный, номинальный. Cosφ=0,7. Как изменятся магнитный поток, ток ротора, активный, реактивный и полный токи, косинус фи, если уменьшить напряжение в два раза?

3. Фамилия, имя, отчество

Момент на валу асинхронного двигателя — постоянный, номинальный. Cosφ=0,7. Как изменятся магнитный поток, ток ротора, активный, реактивный и полный токи, косинус фи, если увеличить частоту в два раза?

4. Фамилия, имя, отчество

Момент на валу асинхронного двигателя — постоянный, номинальный. Cosφ=0,7. Как изменятся магнитный поток, ток ротора, активный, реактивный и полный токи, косинус фи, если уменьшить частоту в два раза?

5. Фамилия, имя, отчество

Момент на валу асинхронного двигателя — постоянный, номинальный. Cosφ=0,7. Как изменятся магнитный поток, ток ротора, активный, реактивный и полный токи, косинус фи, если увеличить частоту и напряжение в два раза?

6. Фамилия, имя, отчество

Момент на валу асинхронного двигателя — постоянный, номинальный. Cosφ=0,7. Как изменятся магнитный поток, ток ротора, активный, реактивный и полный токи, косинус фи, если уменьшить частоту и напряжение в два раза?

7. Фамилия, имя, отчество

Момент на валу асинхронного двигателя — постоянный, номинальный. Как изменятся магнитный поток, ток ротора, активный, реактивный и полный токи, косинус фи, если уменьшать частоту и напряжение в одинаковое число раз?

8. Фамилия, имя, отчество

Что такое частотный пуск асинхронного двигателя? Как регулируются частота и напряжение при частотном пуске?

9. Фамилия, имя, отчество

Момент на валу асинхронного двигателя — постоянный, номинальный. Температура статора 60˚. Температура ротора 100˚. Окружающая температура 0˚. Cosφ=0,7. Как изменятся магнитный поток, ток ротора, активный, реактивный и полный токи, косинус фи, температура статора и ротора, если увеличить напряжение в два раза?

10. Фамилия, имя, отчество

Момент на валу асинхронного двигателя — постоянный, номинальный. Cosφ=0,7. Температура статора 60 град. Цельсия. Температура ротора 100 град. Цельсия. Окружающая температура 0˚. Как изменятся магнитный поток, ток ротора, активный, реактивный и полный токи, косинус фи, температура статора и ротора, если увеличить напряжение и частоту в два раза?

11. Фамилия, имя, отчество

Момент на валу асинхронного двигателя — постоянный, номинальный. Cosφ=0,7. Температура статора 60 град. Цельсия. Температура ротора 100 град. Цельсия. Окружающая температура 0˚. Как изменятся магнитный поток, ток ротора, активный, реактивный и полный токи, косинус фи, температура статора и ротора, если уменьшить напряжение и частоту в два раза?

12. Фамилия, имя, отчество

Момент на валу асинхронного двигателя был постоянный, номинальный. Косинус фи 0,7. Как изменятся магнитный поток, ток ротора, активный, реактивный и полный токи, косинус фи (определить численно), если увеличить момент в два раза?

13. Фамилия, имя, отчество

Момент на валу асинхронного двигателя был постоянный, номинальный. Косинус фи 0,7. Как изменятся магнитный поток, ток ротора, активный, реактивный и полный токи, косинус фи, если уменьшить момент в два раза?

14. Фамилия, имя, отчество

Номинальная мощность генератора 200 кВт. Номинальное напряжение 400В 50Гц. Номинальный косинус фи 0,8. Какой полный номинальный ток, активный и реактивный ток?

15. Фамилия, имя, отчество

Номинальное напряжение 400В 50Гц. Амперметр показывает 300А. Киловаттметр показывает 100 кВт. Вычислить косинус фи сети.

16. Фамилия, имя, отчество

Номинальное напряжение 400В 50Гц. Амперметр показывает 300А. Киловаттметр показывает 100 кВт. Вычислить активную составляющую тока сети.

17. Фамилия, имя, отчество

Номинальное напряжение 400В 50Гц. Амперметр показывает 300А. Киловаттметр показывает 100 кВт. Вычислить реактивную составляющую тока сети.

18. Фамилия, имя, отчество

Номинальное напряжение 400В 50Гц. Киловаттметр показывает 100 кВт. Вычислить полный ток, чтобы косинус фи сети был равен 0,8.

19. Фамилия, имя, отчество

Номинальное напряжение 400В 50Гц. Киловаттметр показывает 100 кВт. Какой надо реактивный ток, чтобы иметь косинус фи сети 0,8 при той же мощности?

20. Фамилия, имя, отчество

Номинальное напряжение 400В 50Гц. Амперметр показывает 300А. Киловаттметр показывает 100 кВт. Зазор в магнитной системе берегового нагрузочного устройства 1 мм. Какой надо выставить зазор, чтобы косинус фи сети стал 0,8?

Ответ. 0,68 мм.

Ход решения задачи (приводится ход решения, так как задача повышенной сложности, по сравнению с приведенными выше задачами):

S=U∙I∙√3=400∙300∙1,73=207600 ВА.

Cosφ=P/S=100000/207600=0,48.

Sinφ=√(1- Cos²φ)=√(1- 0,48²)=√(1-0,23)=√0,77=0,877.

Sin arc cos (0,8)=0,6.

d=1[mm]∙0,6/0,877=0,684≈0,68mm.
Литература

1. Эйнштейн А. и Инфельд Л. Эволюция физики. — ОГИЗ, Государственное издательств технико-теоретической литературы. — М., 1948. — 267 с.

2. Энгельс Ф. Диалектика природы. — М.: Госполитиздат,
1953. — 328 с.

3. Круг К. А. Основы электротехники. — М.: Госэнергоиздат, 1946. — 470 с.

4. Кузнецов В. А., Кузьмичев В. А. Вентильно-индукторные двигатели. — М.: Издательство МЭИ, 2003. — 70 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. 3

1. ОСНОВЫ МЕХАНИКИ.. 5

1.1. Масса. 5

1.2. Сила. 5

1.3. Работа. 10

1.4. Характер движения. 12

1.5. Типовые механические среды.. 13

1.6. Основы механики вращения. 19

Задачи для самопроверки. 25

ЛЕТУЧКИ ПО МЕХАНИКЕ.. 30

2. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА.. 39

2.1. Заряд электричества. 39

2.2. Ток. 39

2.3. Сила тока. 39

2.4. Положительный единичный заряд. 39

2.5. Поле. 40

2.6. Электрическое поле. 40

2.7. Магнитное поле. 40

2.8. Напряжение. 41

2.9. Потенциал точки. 42

2.10. Мощность. 42

2.11. Связь понятий напряжения и давления в механике. 43

2.12. Электродвижущая сила (ЭДС) 44

2.13. Закон равновесия ЭДС.. 45

2.14. Емкостная среда. 46

2.15. Индуктивная среда. 47

2.16. Токи в средах. 52

2.17. Фундаментальные соотношения. 60

2.18. Задачи и вопросы для самопроверк. 66

3. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКИ.. 68

3.1. Дроссель. 68

3.2.Трансформатор напряжения. 71

3.3. Трансформатор тока. 76

3.4. Синхронный генератор и асинхронный двигатель. 78

3.5. Синхронный генератор и синхронный двигатель. 82

3.6. Частотные преобразователи, конверторы, векторное управление
и вентильно-индукторные машины.. 84

ПРИЛОЖЕНИЯ.. 95

Приложение 1. Идеальная линейная машина. 95

ЗАДАЧИ ПО ЛИНЕЙНЫМ МАШИНАМ... 98

ОТВЕТЫ НА ЗАДАЧИ ПО ЛИНЕЙНЫМ МАШИНАМ... 109

Приложение 2. Линейные машины с изменяющимся магнитным потоком.. 120

Вопросы для самоконтроля. 123

Приложеие 3. Переменное синусоидальное напряжение. 124

Приложение 4. Асинхронные двигатели. 131

Приложение 5. Электрические цепи и трехфазные судовые системы.. 135

ЛЕТУЧКИ ПО РАЗДЕЛУ «ПЕРЕМЕННОЕ СИНУСОИДАЛЬНОЕ
НАПРЯЖЕНИЕ». 147

Литература. 153

Учебное издание

Недялков Константин Викторович

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
СУДОВОЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКИ

Учебное пособие

Печатается в авторской редакции

Подписано в печать 17.10.2012 Сдано в производство 17.10.2012

Формат 60×84 1/16 Усл.-печ. л. 9,05 Уч.-изд. л. 7,8

Тираж 100 экз. Заказ № 150