Билет 1

1.Условия самовозбуждения генератора постоянного тока параллельного возбуждения.

В генераторах с самовозбуждением, а к ним относится и генератор параллельного возбуждения, обмотки возбуждения получают питание непосредственно от якоря самого генератора, при этом посторонний источник питания им не требуется.

Самовозбуждение генератора возможно при выполнении трех условий:

• наличие потока остаточного намагничивания полюсов Ф_ост;

• согласное направление магнитного потока остаточного намагничивания и магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения генератора;

• сопротивление цепи возбуждения r_в должно быть ниже некоторого критического значения, а частота вращения должна быть не ниже номинального значения.

2. Внешние характеристики синхронных генераторов.

Внешними характеристиками синхронного генератора называются зависимости U = f(Ia) при n = const, cosф=const, снятые при неизменном токе возбуждения If = const.

При активной нагрузке при увеличении тока нагрузки Iа напряжение на выходе генератора уменьшается вследствие падения напряжения на внутреннем сопротивлении машины za=ra+jxa и влияния поперечной реакции якоря. При индуктивной нагрузке за счет более сильного за счет более сильного размагничивающего действия продольной реакции якоря внешняя характеристика при чисто индуктивной нагрузке идет ниже внешней характеристики при активной. При емкостной нагрузке реакция якоря подмагничивающая, поэтому с ростом нагрузки растет напряжение на выводах генератора.

3. Способы управления исполнительными асинхронными двигателями.

Для управления исполнительными асинхронными двигателями применяют в основном несимметричные способы, т.е. основанные на изменении формы вращающегося магнитного поля: амплитудный (изменение Uy), фазовый (изменение γ) и пространственный (изменение β, применяется редко). Возможна комбинация этих способов.

Способы управления:

1. При амплитудном способе управления обмотку возбуждения подключают к сети переменного тока с номинальным напряжением Uн. На обмотку управления подается сигнал – напряжение управления Uy, сдвинутое по фазе относительно Uн на угол 90° с помощью фазосдвигающего устройства ФСУ. Управление угловой скоростью ротора осуществляется изменением с помощью потенциометра амплитуды напряжения управления при неизменной его фазе.

2. При фазовом способе управления на обмотку управления подается номинальное напряжение. Номинальным называют такое напряжение управления, которое соответствует равенству Uy' = Uн. Управление угловой скоростью ротора осуществляется изменением с помощью ФСУ фазы напряжения управления (угла β). За коэффициент сигнала принимают sinβ. При sinβ = 1 поле статора круговое; при (1>sinβ>0) – эллиптическое, при sinβ=0 – пульсирующее.

3. При фазовом и пространственном способах управления реверсирование осуществляют изменением знака угла β или γ. В любом из рассмотренных случаев поле статора начинает вращаться в противоположную сторону и изменяется направление вращения ротора.(???)

Билет 2

1.Внешние характеристики генераторов постоянного тока.

Это зависимость напряжение на выходе генератора от тока нагрузки. U = f(I) при Iв = const и n = const

Внешние характеристики генераторов: 1 – с независимым возбуждением; 2 – с параллельным; 3 – с последовательным; 4 – со смешанным включением при согласном включении обмоток; 5 – то же при встречном включении обмоток.

2.Условия включения трансформаторов на параллельную работу.

Параллельная работа подразумевает обязательные и, несомненно, важные условия параллельной работы трансформаторов, всего существует 5 условий.

• Самое важное условие параллельной работы – сфазированность трансформаторов, в противном случае произойдет короткое замыкание. Фазировка выполняется при помощи цепей вторичного напряжения. Фазировка трансформатора обуславливает согласование фаз всех рабочих элементов электрической цепи со стороны высокого и низкого напряжения.

• Напряжения на первичных и вторичных обмотках обоих трансформаторов должны иметь равное значение. Напряжение трансформаторов должно соответствовать классу изоляции. Из этого следует, что коэффициенты трансформации (Ктр) также должны быть равными, их различие не должно быть выше +-0.5%.. разница Ктр или даже несовпадение состояния РПН или ПБВ соответствующего положения отпаек, способствует возникновению результирующего напряжения, которое появляется во вторичной обмотке.

• Напряжения короткого замыкания обоих трансформаторов должны быть также равны, это требование вытекает из того, что чем выше напряжение к.з. тем выше значение сопротивления обмотки, а значит, трансформатор с малым значением напряжения (Uк.з.) будет работать с постоянным перегрузом из-за потребления высокой нагрузки, максимальная разница в отношении Uк.з не должна превышать 10%.

• Группы соединений обмоток должны соответствовать друг другу и быть одинаковыми. Разные группы соединений влекут сдвиг фазы, что способствует возникновению уравнительных токов.

• Мощность обоих трансформаторов не должна быть различной более чем в 3 раза, если это условие не выдержано трансформатор с меньшей мощностью будет перегружен.

Соблюдая условия включения трансформаторов на параллельную работу, достигается надежность и безопасность работы электроустановки.

3. Угловые характеристики синхронных машин.

Угловой характеристикой синхронной машины называют зависимость Р1 = f(Θ) при постоянных токе возбуждения, напряжении и частоте сети (If = const, Uc = const, fc = const).

1 – Основная составляющая эл.маг момента

2 – Реактивная составляющая момента

3 – Результирующий момент

Билет 3

1.Объяснить назначение дополнительных полюсов и компенсационной обмотки в машинах постоянного тока.(???)

В результате взаимодействия двух полей магнитное поле главных полюсов искажается, т.е., физическая нейтраль двигателя немного наклоняется против направления вращения якоря. Таким образом, магнитное поле со стороны набегающего края полюса (в моторном режиме) становится более насыщенным. Это значит, что и противо-ЭДС, наведённая в соответствующей секции якоря будет больше, чем в секции над сбегающим краем. Образовавшаяся разность потенциалов между ламелями (коллекторными пластинами) приведёт к повышенному искрению на коллекторе, что может привести к образованию кругового огня, однако, дополнительные полюса «выравнивают» искривлённый магнитный поток, предотвращая это явление. Дополнительные полюса предназначены для компенсации реакции якоря, путём выравнивания манитного потока главных полюсов.

Компенсационные обмотки применяют для компенсации действия реакции якоря в машинах большой мощности. Обмотка выполняется из прямоугольного провода. Катушки укладываются в пазы, выштампованные в полюсных наконечниках, так, что одна сторона катушки располагается в пазах наконечника одного полюса, другая — в пазах наконечника другого. Компенсационная обмотка в большинстве машин однослойная, выполненная концентрическими катушками, соединенными последовательно с обмоткой дополнительных полюсов.

2.Построить векторные диаграммы трансформатора при работе на чисто активную и активно- индуктивную нагрузку.

1)активная нагрузка: Z=Rн 2)активно-индуктивная

2)При  и  увеличение активно-индуктивной нагрузки вызывает снижение напряжения , а при увеличении активно-емкостной нагрузки напряжение  возрастает. Это объясняется тем, что при активно-индуктивной нагрузке происходит некоторое размагничивание трансформатора (поток Ф уменьшается, так как ток  имеет составляющую, направленную навстречу току )

3. Способы регулирования частоты вращения асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Привести соответствующие механические характеристики при различных способах регулирования частоты вращения ротора.

Два наиболее распространенных способа регулирования скорости вращения ротора двигателя: изменением числа пар полюсов р; изменением частоты напряжения источника.

Регулирование изменением числа пар полюсов двигателя осуществляется изменением схемы соединения обмотки статора с помощью переключателя асинхронного двигателя.

Изменением частоты: Такой способ регулирования частоты ротора АД позволяет получить постоянный критический момент двигателя Мк - const, широкий диапазон и плавное регулирование частоты вращения.

Регулирование частоты вращения ротора асинхронного двигателя с фазным ротором в большинстве случаев осуществляется путем введения в цепь обмотки ротора дополнительного сопротивления R

Как следует из этого уравнения, добавочное сопротивление в цепи обмотки ротора увеличивает критическое скольжение и не влияет на значение максимального момента Мк

Билет 4

1. Основные элементы конструкции машины постоянного тока.

Машина постоянного тока состоит из двух основных частей:

• неподвижной части, предназначенной в основном для создания магнитного потока;

• вращающейся части, которая называется якорем и в которой происходит процесс преобразования механической энергии в электрическую (электрический генератор) или обратно – электрической энергии в механическую (электродвигатель). Неподвижная и вращающаяся части отделяются друг от друга зазором.

Якорь 7 представляет собой цилиндрическое тело, вращающееся в пространстве между полюсами, и состоит из зубчатого сердечника якоря; уложенной на нем обмотки; коллектора и щеточного аппарата. В щеткодержателях 5 находятся щетки 6, обеспечивающие при вращении скользящий контакт с коллектором. На вал 2 двигателя напрессованы вентилятор и балансировочное кольцо.

Коллектор набирают из медных пластин, изолированных друг от друга и от корпуса 3. На нажимные фланцы 4 надевают прессованные миканитовые манжеты 5. Нажимные фланцы изолированы друг от друга миканитовыми прокладками 2, которые стягивают кольцевой гайкой 6. Секции обмотки якоря припаивают к петушкам 7. Коллектор подвергают термообработке таким образом, что он образует монолитную конструкцию, исключающую биения и вибрации.

Основной полюс состоит из набираемого на шпильках сердечника 5 из листовой электротехнической стали толщиной 1 мм. Со стороны обращенной к якорю, сердечник имеет полюсный наконечник 6, служащий для облегчения проведения магнитного потока через воздушный зазор. На сердечник полюса надевают катушку обмотки возбуждения 1, по которой проходит постоянный ток. Катушка наматывается на каркас 2. Крепление полюсов к станине 4 производится при помощи специальных болтов 3.

2. Классификация магнитных систем трансформаторов.

Магнитная система. В зависимости от конфигурации магнитной системы, трансформаторы подразделяют на стержневые, броневые и тороидальные

Стержнем называют часть магнитопровода, на которой размещают обмотки. Часть магнитопровода, на которой обмотки отсутствуют, называют ярмом. Трансформаторы большой и средней мощности обычно выполняют стержневыми. Они имеют лучшие условия охлаждения и меньшую массу, чем броневые.

Трансформаторы малой мощности и микротрансформаторы часто выполняют броневыми, так как они имеют более низкую стоимость по сравнению со стержневыми трансформаторами из-за меньшего числа катушек и упрощения сборки и изготовления.

Преимущество тороидальных трансформаторов отсутствие в магнитной системе воздушных зазоров, что значительно уменьшает магнитное сопротивление магнитопровода.

3. Работа асинхронной машины при неподвижном и вращающемся роторе. Зависимость частоты эдс и тока ротора от скольжения.(???)

В статорной обмотке при переходе от неподвижного ротора к подвижному практически ничего не меняется, если U1 = const и f1 = const. В роторной же обмотке изменяется частота ЭДС из-за возникновения скольжения. Таким образом, частота ЭДС (тока), наводимая вращающимся полем в роторе, равна частоте сети, умноженной на скольжение.

Билет 5

1.Эдс обмотки якоря. Принцип индуцированния эдс.

При вращении якоря генератора или двигателя в магнитном поле в его обмотке будет наводиться э. д. с.

Магнитная индукция в различных точках на окружности якоря имеет разные значения, следовательно, различны и э. д. с, наводимые в отдельных проводах обмотки якоря. Электродвижущая сила машины, равная сумме э. д. с, наводимых в проводах любой из параллельных ветвей обмотки якоря, может быть определена через среднее значение э. д. с. провода, умноженное на число проводов ветви.

Если магнитный поток одного полюса — Ф, то при числе полюсов машины 2р и поверхности якоря

Sсреднее значение магнитной индукции на поверхности якоря Вср = (Ф • 2р)/S = (Ф • 2р)/πdl где d — диаметр якоря, а l — его длина.

Среднее значение э. д. с. в каждом из проводов при скорости вращения якоря n об/мин, Eср = Всрlυ((Ф • 2р)/πdl) l ((πdn)/ 60) = Ф2р(n/60).

Таким образом, э. д. с. машины пропорциональна магнитному потоку и скорости вращения ее якоря.

2.Характеристики электротехнической стали, которые применяются для изготовления сердечников трансформаторов.

Электротехническая сталь – это разновидность черного металла с улучшенными электромагнитными свойствами. Добиться этого удается внедрением кремния. Таким образом, как металл, электротехническая сталь представляет собой сплав железа с кремнием, содержание которого составляет 0.8 – 4.8%.

Ценность легированного кремнием железа обусловлена его улучшенными электромагнитными характеристиками: высокий уровень индукции насыщения, минимизация потерь на гистерезис, а также пониженная коэрцитивной сила. Поскольку анизотропная структура позволяет еще больше улучшить эти свойства, то спрос не текстурованные стали изначально выше.