Материал: OtvetyKEkzuElMash

Билет 9

1.Принцип обратимости электрических машин. Режимы работы машин постоянного тока.

Обратимость машин. При работе машины в генераторном режиме в результате взаимодействия проводников обмотки якоря, по которым протекает ток, с магнитным потоком полюсов возникает электромагнитная сила F (правило левой руки), препятствующая вращению якоря Для преодоления этой силы к якорю генератора должна быть постоянно приложена внешняя сила.

Если убрать внешнюю силу и, сохранив полярность полюсов, пропустить через обмотку якоря ток того же направления, то электромагнитная сила сохраняет свое направление. Под действием этой силы якорь будет вращаться в направлении, противоположном направлению вращения генератора — машина переходит в двигательный режим. Следовательно, каждая машина постоянного тока может работать в режиме как генератора, так и двигателя Это свойство электрических машин называется обратимостью.

2. Схема замещения трансформатора.

На схеме  и  соответственно — активное сопротивление и сопротивление рассеяния первичной обмотки;  и  — приведенные активное сопротивление и сопротивление рассеяния вторичной обмотки;  и  — активное и реактивное сопротивление ветви холостого хода. Мощность потерь в сопротивлении  при токе  эквивалентна потерям в магнитопроводе, т.е.  – эквивалентное реактивное сопротивление. Падение напряжения на ветви холостого хода с комплексным сопротивлением  при токе  равно ЭДС  и трансформатора.

3. Пуск асинхронного двигателя с фазным ротором.

Для асинхронного двигателя с фазным ротором начальный пусковой момент, соответствующий скольжению Sп= 1, зависит от активных сопротивлений регулируемых резисторов, введенных в цепь ротора.

Так, при замкнутых контактах ускорения У1, У2, т. е. при пуске асинхронного двигателя с замкнутыми накоротко контактными кольцами, начальный пусковой момент Мп1 = (0,5 -1,0) Мном, а начальный пусковой ток Iп = (4,5 - 7) Iном и более.

Введение в цепь ротора двигателя регулируемых резисторов, называемых пусковыми, не только снижает начальный пусковой ток, но одновременно увеличивает начальный пусковой момент, который может достигнуть максимального момента Mmax (рис. 1, а, кривая 3), если критическое скольжение двигателя с фазным ротором

Sкр = (R2' + Rд') / (Х1 + Х2') = 1, Дальнейшее увеличение активного сопротивления пускового резистора нецелесообразно, так как оно приводит к ослаблению начального пускового момента и выходу точки максимального момента в область скольжения s > 1, что исключает возможность разгона ротора.

Билет 10

1.Внешние характеристики генераторов постоянного тока.

Эта характеристика представляет собой зависимость напряжения U на выводах генератора от тока нагрузки I.

Рис 5.49:

При Iя=0 (холост.ход) на выводах генератора ЭДС хх. С ростом нагрузки напряжение падает сначала по линейному закону, в основном за счет падения напряжения на внутреннем сопротивлении машины, а затем в области нагрузок, близких к номинальной, по нелинейному закону – за счет большего размагничивающего действия поперечной реакции якоря.

Отрезок аб – падение напряжения за счет внутреннего сопротивления.

Отрезок бв - за счет реакции якоря

Рис 5.50:

Характеристика параллельного возбуждения (кривая 2) идет ниже внешней с независимым возбуждением (кривая 1), так как напряжение на обмотке возбуждения генератора с параллельным возбуждением при росте нагрузке падает и ток возбуждения уменьшается.

Рис 5.51:

Внешняя характеристика генератора последовательного возбуждения (кривая 3) имеет вначале линейный участок, а при токах, близких к номинальному, наступает насыщение и рост напряжение замедляется. При согласном включении обмоток возбуждения напряжение растет с ростом нагрузки (кривая 4). При встречном включении обмоток внешняя характеристика мягкая (кривая 5)

Вид внешних характеристик при смешанном возбуждении зависит от соотношения МДС последовательной и параллельной обмоток.

2. Векторные диаграммы трансформаторов при различном характере нагрузки.

3. Влияние напряжения питающей сети на пусковой и максимальный момент асинхронного двигателя.

Из приведенных выше характеристик четко видно, что скольжение асинхронной машины не зависит от изменений питающего напряжения. Устойчива работа электропривода возможна со статическим моментом только на участке от синхронной скорости до критического скольжения (sк). Соответственно при снижении напряжения питания эта зона существенно снижается. Также у асинхронного электродвигателя значительно снижается пусковой момент, что делает невозможным его запуск с номинальным моментом при значительном снижении напряжения питающей сети.

Билет 11

1. Рабочие характеристики двигателей независимого и последовательного возбуждения.

Последовательного:

Пунктирные части характеристик относятся к тем нагрузкам, при которых не может быть допущена работа двигателя вследствие большой частоты вращения.

Независимого: (???)

2. Реакторный и автотрансформаторный пуск асинхронного двигателя. (???)

Реакторный:

Схема реакторного пуска представлена на рис. 4.25. После разгона двигателя реактор шунтируется выключателем . Величина индуктивного сопротивления реактора выбирается так, чтобы пусковой ток двигателя  снизился в  раза по сравнению с пусковым током  при прямом пуске от сети, . При этом пусковой момент двигателя согласно снижается в  раз: . Поэтому реакторный пуск применяется только в тех случаях, когда условия пуска не являются тяжелыми (пуск на холостом ходу или при малой нагрузке).

Автотрансформаторный:

При автотрансформаторном пуске (рис. 4.26) требуется три выключателя. На первом этапе пуска включаются выключатели  и . На двигатель подается пониженное напряжение, определяемое коэффициентом трансформации  автотрансформатора (АТ):

, при этом пусковой момент двигателя снижается в  раз:

Во столько же раз снизится потребляемый из сети ток . Действительно, согласно балансу мощностей на входе и выходе автотрансформатора имеем . Отсюда получаем . Таким образом, при автотрансформаторном пуске потребляемый ток сети  и пусковой момент двигателя  снижаются одинаково, что является преимуществом автотрансформаторной схемы перед реакторной. Однако это преимущество достигается ценой значительного удорожания и усложнения схемы. Поэтому автотрансформаторный пуск применяется при тяжелых условиях пуска для мощных двигателей. На заключительном этапе автотрансформаторного пуска перед замыканием выключателя  следует во избежание короткого замыкания автотрансформатора отключить выключатель .

3. Синхронные машины. Классификация, принцип действия.

Синхронные машины классифицируются по следующим признакам:

а) по назначению — синхронные генераторы, синхронные двигатели, синхронные компенсаторы;

б) по числу фазных обмоток на статоре — однофазные, трехфазные, многофазные;

в) по конструкции ротора — явнополюсные, неявнополюсные;

г) по способу возбуждения – с независимым возбуждением, с самовозбуждением, с контактными кольцами и бесщеточные;

д) по типу первичного двигателя — турбогенераторы, гидрогенераторы, дизель-генераторы;

е) по номинальным данным — мощность, частота, скорость вращения, напряжение;

ж) по способу охлаждения – с воздушным, с газовым (водород, гелий), с водяным, криогенные.

Принцип действия синхронного двигателя основан на явлении притяжения разноименных полюсов двух магнитных полей – статора и ротора. Поле ротора создается постоянным током, протекающим по обмотке ротора.