Предположим, что ротор каким-либо способом разогнан до синхронной частоты вращения против часовой стрелки. Тогда полюсы ротора  и  будут вращаться с частотой ; произойдет «сцепление» этих полюсов с разноименными полюсами статора  и .

В режиме идеального холостого хода (момент сопротивления ) оси магнитных полей статора и ротора совпадают.

Машина работает в двигательном режиме, её вращающий момент преодолевает момент сопротивления механической нагрузки.

При увеличении момента механической нагрузки  на валу ротора угол  увеличивается (до некоторого предела), что приводит к увеличению вращающегося момента двигателя

причем частота вращения ротора остается неизменной и равной .

Билет 12

1. Способы регулирования скорости двигателей постоянного тока.

три способа регулирования его угловой скорости:

1) регулирование за счет изменения величины сопротивления реостата в цепи якоря

2) регулирование за счет изменения потока возбуждения двигателя Ф,

3) регулирование за счет изменения подводимого к обмотке якоря двигателя напряжения U. Ток в цепи якоря Iя и момент М, развиваемый двигателем, зависят только от величины нагрузки на его валу.

2. Эффект вытеснения тока в проводниках обмотки ротора асинхронного двигателя.(???)

Глубокопазный асинхронный двигатель:

Принцип действия глубокопазного АД основан на эффекте вытеснения тока в обмотке ротора. Для усиления этого эффекта обмотка ротора выполняется в виде беличьей клетки с узкими высокими стержнями, помещенными в глубокие пазы. Высота паза больше ширины в 6…12 раз и составляет 30…60 мм при ширине 2…5 мм. Вытеснение тока в стержнях клетки происходит в результате действия э.д.с, индуктируемых пазовыми потоками рассеяния Фа.

При пуске, когда частота в роторе велика в нижних волокнах стержня индуктируется большая э.д.с. самоиндукции, чем в верхних, и плотность тока распределяется по высоте проводника весьма неравномерно. Можно также сказать, что такое неравномерное распределение тока обусловлено тем, что нижние волокна стержня имеют большее индуктивное сопротивление, чем верхние. Таким образом, ток в стержне вытесняется по направлению к воздушному зазору, что в сущности и есть проявление поверхностного эффекта в проводниках, утопленных в ферромагнитную среду.Под влиянием вытеснения тока, или поверхностного эффекта, активное сопротивление стержня при пуске двигателя становится большим.

По мере разбега двигателя при его пуске частота тока в роторе уменьшается и по достижении номинальной скорости вращения становится весьма малой равномерно по сечению стержня. Активное сопротивление стержня при этом становится малым, и двигатель работает с хорошим к. п. д.

3. Реакция якоря синхронных машин. Виды реакции якоря и влияние на характеристики синхронных генераторов.

При нагрузке синхронного генератора по обмотке статора (якоря) проходит ток I, который создает свой магнитный поток. Этот поток оказывает значительное влияние на магнитное поле машины в целом, изменяя его по величине или искажая его распределение. Такое действие магнитного потока статора (якоря) на поток полюсов ротора называется реакцией якоря.

А. К генератору присоединена активная нагрузка. Ток I совпадает по фазе с э.д.с., индуктированной в обмотке статора.

В этот момент э.д.с. катушки имеет максимальное значение, а так как нагрузка генератора чисто активная, то и ток в катушке будет иметь максимальное значение. Направление магнитных линий вокруг проводников катушки статора определяется по правилу "буравчика". Из чертежа видно, что поле статора размагничивает набегающий край полюсов и намагничивает сбегающий край полюсов. Этот случай носит название поперечной реакции якоря.

Б. Генератор нагружен чисто индуктивной нагрузкой. При этом ток отстает от э.д.с. на 90° Максимум тока наступает в момент, когда полюсы успевают отойти от соответствующих проводников на расстояние, равное половине полюсного деления.

Магнитный поток статора направлен навстречу потоку полюсов вдоль их оси и, следовательно, ослабляет магнитное поле машины. Этот случай носит название продольно-размагничивающей реакции якоря.

В. Генератор нагружен чисто емкостной нагрузкой. При этом ток опережает э.д.с. на 90°

Максимум тока наступает в момент, когда полюсы не дойдут до соответствующих проводников на расстояние, равное половине полюсного деления.

Магнитный поток статора направлен согласно с потоком полюсов вдоль их оси и, следовательно, усиливает магнитное поле машины. Этот случай носит название продольно-намагничивающей реакции якоря.

Билет 13

1. Реакция якоря машины постоянного тока и ее влияние на характеристики машины.

Ответ в Билет 7 Вопрос 1

2. Генераторный режим асинхронной машины.

Асинхронная машина, работающая в режиме генератора, приводится во вращение посторонним двигателем в направлении вращения поля статора. Частота вращения ротора п в генераторном режиме больше частоты вращения поля n₁(n>n₁), поэтому скольжение s будет отрицательным и наводимая ЭДС в обмотке статора E₁>U. В результате ток статора I₁ меняет фазу на 180°. Электромагнитная сила также изменяет направление и возникающий момент противодействует вращению ротора.

3. U-образные характеристики синхронной машины.

Зависимость тока статора  от тока в обмотке возбуждения  при неизменной активной нагрузке генератора выражается графически U – образной кривой. На рис. 98 представлены U – образные характеристики  при  , построенные для разных значений активной нагрузки:  ;  и  . U – образные характеристики синхронного генератора показы­вают, что любой нагрузке генератора соответствует такое зна­чение тока возбуждения  , при котором ток статора  , стано­вится минимальным и равным только активной составляющей:  . В этом случае генератор работает при коэф­фициенте мощности  . Значения тока возбуждения, соот­ветствующие  при различной нагрузке генератора, пока­заны на рис. 98 пунктирной кривой. Некоторое отклонение этой кривой вправо указывает на то, что при увеличении нагрузки ток возбуждения, соответствующий  , несколько возрастает. Объясняется это тем, что при росте нагрузки необходимо некоторое увеличение тока возбуждения, компенсирующее активное па­дение напряжения.

Билет 14

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

Ответ в Билет 9 Вопрос 1

2. Способы регулирования скорости асинхронного двигателя.

Ответ в Билет 3 Вопрос 3

Дополнение:

Наиболее распространены следующие способы регулирования скорости асинхронного двигателя: изменение дополнительного сопротивления цепи ротора, изменение напряжения, подводимого к обмотке статора, двигателя изменение частоты питающего напряжения, а также переключение числа пар полюсов.

Если момент сопротивления рабочей машины больше пускового момента электродвигателя (Мс > Мпуск), то двигатель не будет вращаться, поэтому необходимо запустить его при номинальном напряжении Uном или на холостом ходу.

Для изменения напряжения применяют трехфазные автотрансформаторы и тиристорные регуляторы напряжения.

3. Способы пуска синхронных двигателей.

Пуск синхронного двигателя непосредственным включением в сеть невозможен, т.к. ротор из-за своей значительной инерции не может быть сразу увлечен вращающимся полем статора, частота вращения которого устанавливается мгновенно. В результате устойчивая магнитная связь между статором и ротором не возникает. Для пуска синхронного двигателя приходится применять специальные способы, сущность которых состоит в предварительном приведении ротора во вращение до синхронной или близкой к ней скорости, при которой между статором и ротором устанавливается устойчивая магнитная связь.

Способы пуска СД

• асинхронный пуск (в индукторе лежит короткозамкнутая обмотка, которая при подключении к якорю источника питания сцепляется с создаваемым вращающимся магнитным потоком и приводит в движение индуктор);

• частотный пуск (с помощью преобразователя частоты в обмотке якоря создаются в начале малые частоты тока, которые генерирует медленно вращающееся магнитное поле, увлекающее за собой индуктор);

• пуск посредством разгонного двигателя (посредством приводного двигателя ротор приводиться во вращение до подсинхронной частоты. Далее приводной механизм отключается и так как разность частот вращения мала у поля и индуктора, последний втягивается в синхронную частоту вращения).

Билет 15

1. Векторные диаграммы трансформатора при различном характере нагрузки.

Ответ в Билет 10 Вопрос 2

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

Ответ в Билет 10 Вопрос 3

3. Угловая характеристика явнополюсной и неявнополюсной синхронной машины.(???)