Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электромашины. Вопросы и ответы к экзамену. Учебное пособие.pdf
люсов, добавочных полюсов, подшипниковых щитов, щеточного аппарата. Ро-
тор состоит из якоря, коллектора, вала ротора, вентилятора. Якорь состоит из
сердечника и обмотки [4].
Вопрос: Какое назначение имеет станина? главные полюсы? доба-
вочные полюсы? подшипниковые щиты? щеточный аппарат?
Ответ: Станина служит основанием для крепления неподвижных частей,
а также является одним из участков магнитной цепи машины, проводящей маг-
нитные потоки машины. Главные полюсы служат для создания в машине ос-
новного магнитного потока. Добавочные полюсы создают добавочный магнит-
ный поток, улучшающий коммутацию (уменьшающий искрение под щетками).
На подшипниковом щите монтируют щеткодержатели. Подшипниковый щит
позволяет при необходимости поворачивать всю систему щеток относительно
полюсов машины. С помощью щеточного аппарата внешнюю цепь машины при-
соединяют к коллектору (щетки прижимаются к коллектору пружинками) [4].
Вопрос: Какое назначение имеет сердечник якоря? Обмотка якоря?
Коллектор? Вал? Вентилятор? Как влияет на амплитуду пульсаций вы-
ходного напряжения увеличение количества коллекторных пластин?
Ответ: Сердечник якоря предназначен для уменьшения магнитного со-
противления основному магнитному потоку, что обеспечивает увеличение по-
следнего и, в конечном итоге, позволяет снизить габарит и массу машины.
Обмотка якоря предназначена в режиме генератора для создания ЭДС и,
таким образом, выходного напряжения генератора, а в режиме двигателя для
создания вращающего (электромагнитного) момента двигателя, приводящего
во вращение механическую нагрузку.
Коллектор предназначен для преобразования рода тока: преобразует пе-
ременный ток якорной обмотки в знакопостоянный ток внешней цепи, подклю-
ченной к щеткам машины.
Вал предназначен для крепления всех узлов ротора. Вал устанавливается
в подшипниках и может вращаться вместе с остальными узлами ротора.
Вентилятор необходим для охлаждения машины. Он крепится на валу и
прогоняет воздух через воздушный зазор и пространство между полюсами.
С увеличением количества коллекторных пластин амплитуда пульсаций
выходного напряжения уменьшается.
11
Вопрос: Почему сердечник якоря выполняется набранным из листов
магнитных материалов? Начертите эскиз сердечника якоря.
Ответ: Сердечник якоря выполняется набранным из листов электротехнической стали, покрытых лаком для уменьшения вихревых токов, возникающих при вращении якоря в магнитном поле [7].
Рис. 1.4. Устройство сердечника якоря:
1 — нажимные шайбы (обмоткодержатели), 2 — место для бандажа,
3 — место для запрессовки коллектора
Вопрос: Каков принцип чередования главных полюсов в многопо-
люсных МПТ? Начертите схему расположения главных полюсов в четы-
рехполюсной МПТ.
Ответ:
Рис. 1.5. Схема расположения главных полюсов МПТ
Северные главные полюсы чередуются с южными полюсами.
12
Вопрос: Поясните рисунком взаимное расположение линий магнит-
B
1
ной индукции магнитного поля МПТ и листов магнитного материала, из
которых набирается сердечник якоря?
Ответ:
Рис. 1.6. Расположение линий магнитного поля
и листов магнитного материала:
1 — листы магнитного материала.
Вопрос: Что такое продольная и поперечная магнитные оси МПТ
(иначе, продольная и поперечная оси полюсов)?
Ответ: Прямая, проходящая через геометрический центр главного полюса
и центр якоря, называется продольной магнитной осью МПТ, а прямая, являющаяся осью симметрии соседних главных разноименных полюсов, называется
поперечной магнитной осью [7].
Вопрос: Что такое геометрическая нейтраль (ГН)? Начертите ГН и
продольные оси на разрезе 2-х и 4-х полюсных МПТ.
Ответ: Геометрическая нейтраль — это линия на поверхности якоря, проходящая в направлении оси его вращения посередине между соседними разноименными главными полюсами.
Рис. 1.7. Геометрическая нейтрали МПТ
13
Вопрос: Что такое полюсное деление? Запишите соотношение для
2Dp
π
τ
=
секция
сердечник
якоря
коллекторные
пластины
паз
определения полюсного деления.
Ответ: Полюсное деление — это часть окружности якоря, заключенная
между соседними геометрическими нейтралями. Длина полюсного деления задается соотношением:
,
где D — внешний диаметр якоря;
2р — число полюсов.
Вопрос: Укажите классификацию обмоток якоря МПТ.
Ответ: Обмотки якоря МПТ делятся на:
- петлевые (простые и сложные);
- волновые (простые и сложные);
- смешанные;
- специального назначения [5].
Вопрос: Что такое развернутая схема обмотки якоря?
Ответ: Развернутая схема обмотки якоря — это чертеж поверхности
якоря вместе с пазами и обмоткой которые мысленно развернуты в плоскость.
Вопрос: Что такое секция обмотки якоря?
Ответ: Секция обмотки якоря — это катушка, состоящая из одного или
нескольких последовательно соединенных витков, и имеющая два вывода подключенные непосредственно к двум коллекторным пластинам.
Рис. 1.8. Конструкция секции обмотки якоря МПТ
14
Вопрос: С каким количеством коллекторных пластин соединяется
SК =
τ
1
y
τ
=
вывод секции обмотки якоря? Каким соотношением связаны количество
секций обмотки якоря и количество коллекторных пластин?
Ответ: Вывод секции якоря соединяется с одной коллекторной пластиной.
Количество секций обмотки якоря S и количество коллекторных пластин К
равны:
.
Вопрос: Что называют активными сторонами секции обмотки
якоря? Лобовыми частями?
Ответ: Активными сторонами секции обмотки якоря называют те части
секции, в которых наводится ЭДС индукции, а лобовыми частями — те части
секции в которых ЭДС индукции не наводится. Как правило, активные стороны
располагаются в пазах сердечника, а лобовые части — вне пазов.
Вопрос: Каково расстояние между противоположными активными
сторонами секции обмотки якоря? Почему?
Ответ: Расстояние у
между противоположными активными сторонами
1
одной и той же секции должно быть приблизительно равно одному полюсному
делению
:
. В этом случае в каждый момент времени противоположные
активные стороны будут находиться под разноименными полюсами и в них
будут наводиться согласно направленные (по отношению к выводам секции)
ЭДС индукции. При меньших расстояниях между противоположными
активными сторонами будут возникать такие периоды, когда эти стороны
окажутся под одним полюсом и наводимые в них ЭДС индукции
скомпенсируют (по отношению к выводам секции) друг друга, т.е. результиру-
ющая ЭДС секции, а значит и выходное напряжение генератора постоянного
тока будут равны нулю.
Вопрос: Какими линиями изображают активные стороны секции на
развернутой схеме двухслойной обмотки якоря.
Ответ: При двухслойной обмотке стороны секции, расположенные в
верхнем слое стороны изображают сплошными линиями, а в нижнем слое —
штриховыми.
15
Вопрос: Начертите развернутую и эквивалентную электрическую
схемы шестнадцатисекционной простой петлевой обмотки якоря МПТ.
Ответ:
а) б)
Рис. 1.9. Схемы простой петлевой обмотки:
а — развернутая, б — эквивалентная.
Вопрос: Как должны быть подключены щетки МПТ к обмотке якоря
для получения максимального выходного напряжения?
Ответ: Для получения максимального выходного напряжения генератора
необходимо, чтобы щетки подключались к выводам тех секций, которые нахо-
дятся на геометрических нейтралях [7].
Вопрос: Какое количество параллельных ветвей содержит простая
петлевая обмотка? Простая волновая обмотка?
Ответ: Простая петлевая обмотка содержит 2р ветвей, где р — число пар
полюсов машины, что отражают равенством a = p, где a — число пар парал-
лельных ветвей. Простая волновая обмотка содержит две ветви, т.е. a = 1.
В машинах большой и средней мощности обмотки укладывают в 2 слоя.
Это делается для того, чтобы не отгибать лобовые части обмоток, находящихся
вне пазов.
16
Вопрос: Каким соотношением связаны выходное напряжение МПТ и
Uа
b
UаU=
bF
()
bФв f F=
напряжение ветви обмотки якоря?
Ответ: Так как ветви в обмотке соединены параллельно, то выходное
напряжение МПТ
равно напряжению какой-либо ветви bU:
.
Вопрос: Каким соотношением связаны результирующий ток МПТ и
токи ветвей обмотки якоря?
Ответ: I
= 2aIb — результирующий ток МПТ; Ib — ток в одной ветви.
a
Вопрос: Что называют возбуждением МПТ? Какие существуют два
основных вида возбуждения?
Ответ: Возбуждение МПТ — это создание магнитного потока в воздушном зазоре МПТ током какой-либо из её обмоток или постоянными магнитами.
Существуют два основных способа возбуждения: электромагнитный и постоянными магнитами.
Вопрос: Что называется магнитной характеристикой электрической
машины? Какой закон лежит в основе расчета этой характеристики?
Ответ: Магнитная характеристика — зависимость магнитного потока Фв
в воздушном зазоре МПТ под одним полюсом от МДС обмотки возбуждения
:
.
В основе расчета этой характеристики лежит закон полного тока [5].
Вопрос: На каком участке магнитных характеристик выбирают, как
правило, номинальные значения МДС обмоток возбуждения? Начертите
типичную магнитную характеристику.
Ответ: В большинстве электрических машин номинальные значения МДС
обмоток возбуждения выбирают на криволинейном участке магнитной характеристики, т.к. при работе на линейном участке не полностью используется
возможность магнитной системы по усилению магнитного потока, а при больших насыщениях требуется резко увеличивать МДС обмотки, а, следовательно,
и габариты обмотки, чтобы создать заметное увеличение магнитного потока.
Это обстоятельство ухудшает удельные энергетические характеристики машины.
17
ва
НАС
вс
F
ав
K
F вс
= =
Рис. 1.10. Магнитная характеристика МПТ
Вопрос: Что называют коэффициентом насыщения магнитной цепи
электрической машины? Что он характеризует?
Ответ: Коэффициентом насыщения магнитной цепи электрической машины называется отношение (рис. 1.10) отрезка ab к отрезку bc.
Коэффициент насыщения характеризует степень насыщения магнитной
системы.
Вопрос: Какие электрические машины назы ваются ненасыщенны ми?
C большим насыщением магнитной системы?
Ответ: Электрические машины, коэффициент насыщения которых близок
к единице, называются ненасыщенными. Электрические машины, коэффициент
насыщения которых превышает две единицы, называются машинами с большим коэффициентом насыщения.
Какие значения принимает коэффициент насыщения для машин постоянного и переменного токов?
тока K
Для машин постоянного тока K
= 1,1…1,3.
НАС
= 1,4…1,8; для машин переменного
НАС
18
Вопрос: Начертите развернутые условные графические обозначения
0
а
=I
МПТ с независимым
возбуждением
МПТ с
последовательным
возбуждением
МПТ с параллельным
возбуждением
МПТ со смешанным
возбуждением
(УГО) машин постоянного тока с независимым, последовательным, па-
раллельным и смешанным способами возбуждения.
Ответ:
Рис. 1.11. УГО машин постоянного тока с разными типами возбуждения
Вопрос: Начертите развернутое УГО МПТ с возбуждением от посто-
янных магнитов.
Ответ:
Рис. 1.12. УГО МПТ с возбуждением от постоянных магнитов
Вопрос: Дайте определение понятия реакции якоря электрической
машины. Какие виды реакции якоря различают? При каком значении тока якорной обмотки реакция якоря отсутствует?
ного поля (магнитодвижущей силы) обмотки якоря на результирующее магнитное поле машины. Различают продольную и поперечную реакции якоря. Реакция якоря отсутствует при нулевом значении тока якорной обмотки:
Ответ: Реакция якоря электрической машины — это воздействие магнит-
[5].
19
Вопрос: Какая составляющая МДС обмотки якоря вызывает поперечную (продольную) реакцию якоря? Как эти составляющие направлены
к продольной магнитной оси МПТ?
Ответ: Поперечную реакцию вызывает поперечная составляющая МДС
обмотки якоря, т.е. та составляющая, которая направлена по поперечной магнитной оси МПТ и которая создает соответственно магнитный поток, направленный по поперечной оси МПТ. Продольную реакцию вызывает продольная
составляющая МДС обмотки якоря, которая направлена по продольной магнитной оси МПТ и которая создает магнитный поток, направленный по продольной магнитной оси МПТ. Поперечная составляющая МДС обмотки якоря
направлена перпендикулярно продольной магнитной оси МПТ, продольная составляющая МДС обмотки якоря параллельна продольной магнитной оси МПТ.
Вопрос: В чем заключается отрицательное действие поперечной реакции якоря? Каковы меры борьбы?
Ответ: Отрицательное действие поперечной реакции якоря заключается,
во-первых, в уменьшении результирующего основного потока машины, и,
во-вторых, в увеличении под одним из краев главного полюса магнитной индукции, что вызывает повышенную ЭДС в обмотке якоря и недопустимый уровень искрения под щетками. Меры борьбы заключаются, во-первых, в увеличении воздушного зазора под краями главных полюсов, и, во-вторых, в применении компенсационной обмотки, которую располагают в специально
создаваемых пазах на главных полюсах и соединяющуюся последовательно с
обмоткой якоря. Компенсационную обмотку включают так, чтобы ее МДС была направлена встречно МДС якоря и компенсировала действие последней.
Вопрос: Почему поперечная реакция якоря приводит к уменьшению
результирующего магнитного потока электрической машины?
Ответ: Во-первых, напомним, что номинальное значение магнитного потока машины, создаваемого главными полюсами, выбирается на криволинейном участке магнитной характеристики, т.е. вблизи участка насыщения. Вовторых, обратим внимание на то, что поперечная составляющая МДС якорной
обмотки вызывает увеличение магнитной индукции во всех точках одной половины главного полюса и уменьшение ее во всех точках другой половины. Иначе говоря, одна половина главного полюса намагничивается, попадая в насыщение, а другая — размагничивается. Из-за насыщения магнитного материала
увеличение магнитного потока в одной половине главного полюса происходит
20