електричні машини 4 СР
.pdfСамостійна робота 4
Виконав скудря М.О.
ЗАПИТАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ
1. Поясніть принцип утворення електромагнітного моменту в колекторних машинах постійного та змінного струму.
У колекторних машинах електромагнітний момент утворюється за рахунок взаємодії електромагнітних полів в обмотках статора і ротора.
В колекторних машинах постійного струму струм, що протікає через обмотку статора, створює магнітне поле, яке індукцією діє на обмотку ротора.
2. Трифазні одношарові обмотки. Основні властивості, визначення основних обмоткових даних та побудова розгорнутих електричних схем.
Трифазні одношарові обмотки є однією з найпоширеніших форм обмоток в електричних машинах. Ці обмотки складаються з трьох фазних обмоток, розміщених у вигляді одного шару на одній діелектричній структурі. Вони використовуються для забезпечення працездатності трифазних електричних машин.
Основні властивості трифазних одношарових обмоток:
·Кожна фазна обмотка розміщується поряд з іншими фазними обмотками у вигляді одного шару, що дозволяє забезпечити компактну конструкцію машини.
·Трифазні одношарові обмотки мають майже однаковий розмір для кожної фази
Трифазні одношарові обмотки - це тип обмоток, які використовуються в трифазних асинхронних і синхронних електродвигунах. Вони складаються з трьох однакових обмоток, розташованих у рівновіддалених точках на об'єкті, таких як статор. Такі обмотки мають кілька властивостей:
Симетричність: кожна з трьох обмоток ідентична, вони розташовані у рівновіддалених точках статора, що забезпечує симетрію системи.
Економія місця: три обмотки можна розташувати на одній і тій же площі, що зменшує вимоги до розміру статора.
Ефективність: трифазні одношарові обмотки ефективніше перетворюють електричну енергію в механічну, порівняно з іншими типами обмоток.
Основні обмоткові дані трифазних одношарових обмоток включають кількість витків на кожній обмотці, сумарну кількість витків на всіх обмотках, напругу та струм на кожній фазі, реактивний опір і індуктивність.
Побудова розгорнутих електричних схем трифазних одношарових обмоток полягає у відображенні структури обмоток та взаємодії між ними в електричній схемі. У розгорнутій електричній схемі показуються всі фази обмоток, включаючи напругу та струм, а також їхні з'єднання з внутрішніми компонентами машини.
3. Трифазні двошарові обмотки. Основні властивості, визначення основних обмоткових даних та побудова розгорнутих електричних схем.
Трифазні двошарові обмотки є одним із видів обмоток для трифазних асинхронних електричних машин. Вони складаються з двох рядів спіралей, що розташовані один поруч з іншим на статорі. Такі обмотки використовуються для зменшення габаритних розмірів машин та підвищення їхньої потужності.
Основні властивості трифазних двошарових обмоток полягають у тому, що вони забезпечують більшу ефективність машини, а також покращену регулювання швидкості обертання та підвищення моменту старту. Крім того, вони дозволяють досягати більшої механічної міцності та стійкості машин до перевантажень.
Для визначення основних обмоткових даних трифазних двошарових обмоток використовують формули, що базуються на законах електромагнітної індукції та електричної енергії. Зокрема, для визначення кількості спіралей в обмотці та їхнього розміщення застосовують форму
4. Режими роботи, енергетичні співвідношення та векторні діаграми
асинхронної машини.
Асинхронна машина - це електричний двигун, який використовується для перетворення електричної енергії в механічну. Вона може працювати в різних режимах роботи, таких як режим холостого ходу, режим навантаження та режим генератора. Крім того, в асинхронної машини є декілька енергетичних співвідношень, які пов'язані з її роботою.
Режим холостого ходу асинхронної машини відбувається тоді, коли не має жодного механічного навантаження на валу. У цьому режимі машина просто обертається на певній швидкості, що залежить від напруги живлення та параметрів машини.
Режим навантаження відбувається, коли на валу асинхронної машини є механічне навантаження. В цьому режимі машина витрачає електричну енергію, щоб виконувати роботу, і генерує механічну енергію, яка потім використовується для виконання корисної роботи.
Режим генератора відбувається, коли асинхронна машина працює на зворотньому ходу і генерує електричну енергію з механічної енергії. Цей режим використовується у тих випадках, коли потрібно виробляти електричну енергію, наприклад, у вітроелектростанціях.
Щодо енергетичних співвідношень, в асинхронної машини є три типи енергії: електрична, механічна та магнітна. Електрична енергія вводиться до машини зі струмового джерела і витрачається для створення магні
5. Електромагнітні моменти від вищих гармонік магнітного поля.
Магнітний момент - це векторна величина, яка визначає магнітну силу тіла, зумовлену його рухом з використанням електричного струму. У випадку з асинхронною машиною, магнітний момент визначається величиною магнітного поля, яке вона генерує.
Магнітне поле асинхронної машини має складний характер, і може містити вищі гармоніки. Вищі гармоніки магнітного поля виникають через нелінійну залежність магнітної індукції від магнітної напруженості. Це може призвести до появи електромагнітних моментів від вищих гармонік магнітного поля.
Електромагнітні моменти від вищих гармонік магнітного поля можуть впливати на роботу асинхронної машини. Зокрема, вони можуть призводити до
додаткових втрат енергії в машині і знижувати її ККД. Крім того, вищі гармоніки магнітного поля можуть створювати додатковий шум та вібрацію.
6. Гістерезисний, вихровий та реактивний моменти.
Гістерезисний, вихровий та реактивний моменти - це характеристики електромеханічних систем, які виникають під час руху електричних машин і спричинюють енергетичні втрати.
·Гістерезисний момент - це момент, що виникає в наслідок взаємодії магнітного поля статора та ротора електричної машини. Цей момент пов'язаний з енергетичними втратами в матеріалах магнітного сердечника, через що він впливає на ефективність роботи електромашин.
·Вихровий момент - це момент, що виникає в результаті взаємодії магнітного поля з вихровими струмами в роторі електричної машини. Цей момент впливає на ефективність роботи електричної машини, особливо при високих швидкостях обертання.
·Реактивний момент - це момент, що виникає в наслідок взаємодії магнітного поля статора зі струмами розподіленими в роторі. Цей момент пов'язаний з енергетичними втратами в струмах ротора та впливає на ефективність роботи електромашин.
Всі три типи моментів впливають на ефективність роботи електричної машини і повинні бути враховані при проектуванні та експлуатації машини.