Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электромашины. Вопросы и ответы к экзамену. Учебное пособие.pdf
в меньшей степени, чем его снижение во второй половине. Поэтому результи-
а
Nр
С
π
2
е
=
а
Nр
С
π
2
м
=
рующий поток в целом снижается.
Вопрос: Дайте определение понятия физической нейтрали.
Ответ: Физическая нейтраль — это линия на поверхности якоря ВЭМ,
вдоль которой радиальная составляющая магнитной индукции равна нулю.
Вопрос: Как располагаются друг относительно друга геометрическая
и физическая нейтрали при отсутствии тока в обмотке якоря? Как распо-
лагается физическая нейтраль по отношению к геометрической при работе
МПТ в режиме генератора? Двигателя?
Ответ: При отсутствии тока в обмотке якоря физическая и геометрическая нейтрали совпадают. При работе МПТ физическая нейтраль смещается относительно геометрической на некоторый угол: в генераторах — по направлению вращения якоря; в двигателях — против вращения якоря.
Вопрос: Как изменяется результирующий магнитный поток МПТ
продольной реакцией якоря?
Ответ: Продольная МДС F
Ф
, который увеличивает результирующий магнитный поток машины Ф, если
ad
направление продольной МДС F
возбуждения F
и уменьшает поток Ф, если указанные МДС направлены
в
обмотки якоря создает продольный поток
ad
совпадает с направлением МДС обмотки
ad
встречно [7].
Вопрос: Запишите соотношения для определения конструктивных ко-
эффициентов МПТ Се и См. При каком условии эти коэффициенты равны?
Ответ:
,
,
где р — число пар полюсов;
N — общее число проводников обмотки якоря;
а — число пар параллельных ветвей обмотки.
Эти коэффициенты равны только в том случае, если скорость вращения
выражается в радианах в секунду.
21
Вопрос: Запишите соотношения для ЭДС и электромагнитного мо-
,
2
2
М
е
aa
рN
Е Ф СФ
a
рN
М ФI C ФI
a
ωω
π
π
= =
= =
ω
a
I
Ф
а
Nр
К
π
2
эм
=
мента (иначе, вращающего момента) МПТ. Магнитный поток какого ко-
личества полюсов МПТ входит в эти соотношения?
Ответ:
где Ф — результирующий магнитный поток под одним главным полюсом;
— угловая скорость вращения якоря;
— ток якорной ветви.
Вопрос: Что называют электромагнитным коэффициентом МПТ?
Ответ: Электромагнитным коэффициентом называют величину:
.
22
2. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ
J
2
J mr=
2
ПОСТОЯННОГО ТОКА
Вопрос: Дайте определение понятия исполнительного электро-
двигателя.
Ответ: Исполнительный двигатель — двигатель для высокодинамичного
режима работы.
Вопрос: Какой способ электромагнитного возбуждения используется
в исполнительных двигателях постоянного тока (ИДПТ)?
Ответ: В исполнительных двигателях постоянного тока используется независимый способ электромагнитного возбуждения.
Вопрос: Какие силовые моменты преодолевает электродвигатель
своим электромагнитным (иначе, вращающим) моментом? В каких еди-
ницах измеряется электромагнитный момент в системе СИ?
Ответ: Электромагнитный (вращающий) момент электродвигателя в любых
условиях и в любой момент времени уравновешивается суммой момента сопротивления М
тивления складывается из момента холостого хода М
Динамический момент М
на валу двигателя и динамического момента М
с
и полезного момента М2.
о
обусловлен инерцией всех вращающихся частей.
ДИН
. Момент сопро-
ДИН
Электромагнитный момент в системе СИ имеет размерность [Н × м].
Вопрос: Дайте определение понятия момента инерции (МИ) матери-
альной точки. Какое свойство объекта характеризует его МИ? Как при-
ближенно можно вычислить МИ протяженного материального объекта? В
каких единицах измеряется МИ в системе СИ?
Ответ: Моментом инерции
материальной точки относительно заданной оси называют величину, равную произведению массы m этой точки на
квадрат радиуса r вращения данной точки относительно указанной оси, т.е.
Момент инерции характеризует инерционность движения объекта отно-
сительно оси вращения.
2
https://studfile.net/preview/10260312/; https://studfile.net/preview/10260312/page:2/
.
23
Момент инерции
MO
J
2
1
iN
MO
i
ii
J mr
=
=
≅∆
∑
i
m∆
i
r
ДИН
M
dt
d
JМ
ω
=
дин
ω
дин
М
ДИН
С
MM M= +
М
20с
МММ +=
о
М
2
М
ДИН
М
const=
ω
0
дин
=М
протяженного материального объекта относитель-
но заданной оси вращения приближенно можно вычислить по формуле:
,
где
— масса элементарной i-той частицы объекта;
— расстояние i-той части до оси вращения.
В системе СИ МИ имеет размерность [кг × м
2
].
Вопрос: Дайте определение понятия динамического момента электродвигателя, запишите соотношение для его аналитического определения
и укажите наименования физических величин, входящих в это соотношение. В каких единицах измеряется динамический момент в системе СИ?
Ответ: Динамический момент
— это момент определяющий уско-
рение ротора вращающегося электродвигателя, равный разности между вращающим (электромагнитным) моментом и моментом сопротивления на валу:
,
где J — момент инерции вращающихся частей;
— угловая скорость вращения якоря.
В системе СИ
имеет размерность [Н × м].
Вопрос: Запишите уравнение моментов, действующих на валу элек тродвигателя в переходном режиме работы. Какое значение принимает динамический момент электродвигателя в установившемся режиме работы ?
Ответ: Уравнение моментов, действующих на валу электродвигателя в
переходном режиме работы имеет вид:
,
где
— электромагнитный (вращающий) момент;
— момент сопротивления или статический момент,
— момент холостого хода;
— полезный момент;
— динамический момент.
В установившемся режиме работы, т.е. при
,
.
24
Вопрос: Запишите уравнение для якорной цепи ИДПТ по второму
а а аа
U Е RI= +
а
U
а
Е
а
R
а
I
М
С
М
М
а
М C ФI=
М
C
Ф
а
I
Е
а
Е CФ
ω
=
Е
C
Ф
ω
закону Кирхгофа в установившемся режиме работы.
Ответ: Уравнение для цепи якоря двигателя по второму закону Кирхгофа
в установившемся режиме работы имеет вид:
где
— напряжение, подводимое к якорной обмотке;
— противо-ЭДС якорной обмотки;
— полное сопротивление цепи якоря
— ток якорной цепи.
Вопрос: Запишите уравнение моментов ИДПТ в установившемся ре-
жиме работы.
Ответ: В установившемся режиме, т.е. при ɷ = const, М = М
где
— электромагнитный (вращающий) момент;
— момент сопротивления на валу двигателя.
Вопрос: Запишите формулу для определения электромагнитного мо-
мента ИДПТ.
Ответ: Электромагнитный момент (вращающий момент) равен:
,
с
где
где
,
— конструктивный коэффициент;
— магнитный поток
— ток якорной цепи под одним главным полюсом.
Вопрос: Запишите формулу для определения ЭДС якорной обмотки ИДПТ.
Ответ: ЭДС якорной обмотки:
,
— конструктивный коэффициент;
— магнитный поток
— угловая скорость вращения якоря.
25
Вопрос: Выведите формулу для определения частоты вращения ро-
а а аа
U Е RI= +
Е
а
Е CФ
ω
=
М
а
М C ФI=
с
ММ=
2
С
Е ЕМ
аа
UR
М
СФ СС Ф
ω
= −
, ,, , ,
ЕМ С
аа
URФС С М
,,
аа
URФ
доб
R
Ф
а
U
тора ИДПТ в установившемся режиме работы. Изменением каких физиче-
ских величин возможно регулирование частоты вращения ротора МПТ?
Ответ: Запишем уравнения:
,
,
,
.
Из этих уравнений, после преобразований, следует:
Из полученного следует, что регулировать частоту вращения можно из-
менением величин:
ɷ производят изменением
Вопрос: Назовите способы регулирования частоты вращения ротора
ИДПТ.
Ответ: Существуют три способа:
- изменением добавочного резистора
- изменением магнитного потока главных полюсов
.
. Реально регулирование величины
.
в цепи обмотки якоря;
;
- изменением якорного напряжения
Вопрос: Какой способ регулирования частоты вращения ИДПТ
называется якорным? Начертите функциональную электрическую схему
ИДПТ с якорным управлением (ИДПТЯУ).
Ответ: Способ регулирования частоты вращения, при котором для изме-
нения частоты вращения изменяют якорное напряжение называется якорным.
26
ω
U
()fU
ω
=
constМ =
ω
U
()fM
ω
=
constU =
ω
I
()fI
ω
=
Ф
Ф соnst=
Рис. 2.1. Функциональная электрическая схема
ИДПТ с якорным управлением
Вопрос: Дайте определения понятий регулировочных (РХ), механи-
ческих (МХ) и скоростных характеристик (СХ) ИДПТ.
Ответ: Регулировочная характеристика — это зависимость угловой скорости
при неизменном электромагнитном моменте ИДПТ M:
(или частоты) вращения ротора ИДПТ от электромагнитного момента при
неизменном значении управляющего сигнала
частоты) вращения ротора от частоты вращения ротора ИДПТ от тока
управления.
(или частоты) вращения ротора от величины управляющего сигнала
при
Механическая характеристика – это зависимость угловой скорости
при
Скоростная характеристика — это зависимость угловой скорости
.
.
.
(или
цепи
.
Вопрос: Какое допущение принимают в отношении магнитного по-
тока и, следовательно, электромагнитного коэффициента ИДПТЯУ?
Ответ: Для ИДПТЯУ предполагают, что магнитный поток
люсов остается неизменным в любом режиме работы:
.
27
главных по-
Вопрос: Начертите семейство графиков РХ ИДПТЯУ. К какому типу
а
U
ω
линий относятся эти графики? Как влияет электромагнитный момент на
наклон указанных графиков?
Ответ: Графики регулировочных характеристик ИДПТЯУ при разных
значениях электромагнитного момента представляют собой семейство прямых
параллельных линий. С увеличением электромагнитного момента прямые смещаются вправо.
Рис. 2.2. Графики регулировочных характеристик ИДПТЯУ
при разных значениях электромагнитного момента:
— якорное напряжение; М — электромагнитный момент;
— угловая скорость вращения якоря.
Вопрос: Начертите семейство графиков МХ и СХ ИДПТЯУ. К како-
му типу линий относятся эти графики? Как влияет якорное напряжение на
наклон указанных графиков?
Ответ:
Рис. 2.3. Графики характеристик ИДПТЯУ
28
Графики механических и скоростных характеристик ИДПТЯУ при раз-
а
U
ω
а
U
М
а
I
0 HOM
HOM
nn
с
M
−
=
ных значениях якорного напряжения
представляют собой семейство пря-
мых параллельных линий. Якорное напряжение не изменяет наклон указанных
графиков.
Где
— угловая скорость вращения якоря;
— якорное напряжение;
— электромагнитный момент;
— ток якорной цепи.
Вопрос: Что такое крутизна и жесткость МХ? Постройте график аб-
солютно жесткой МХ.
Ответ: Крутизна механической характеристики вращающегося электро-
двигателя (с) — это изменение частоты вращения n вращающегося электродви-
гателя на единицу момента нагрузки, определенное прямой, проходящей через
точку холостого хода и точку механической характеристики, соответствующую
номинальной нагрузке (рис. 2.4, прямая 1):
где М
n
n
— номинальный момент;
ном
— частота холостого хода;
0
— номинальная частота вращения.
ном
Рис. 2.4. Механическая характеристика ИДПТЯУ
29
Жесткость
MX
β
М
n
β
∂
=
∂
М
М
0;c
β
= = ∞
с
М
′
()
с
f М
ω
′
=
/
H
с
М Mi
′
=
H
M
/
H
i
ωω
=
H
ω
определяется:
,
где
— электромагнитный момент.
Для линейных МХ:
1
с =
Абсолютно жесткая МХ (рис. 2.4, прямая 2) параллельна оси электромаг-
нитного момента
Вопрос: Как изменяются крутизна и жесткость МХ ИДПТЯУ при
изменении электромагнитного момента? При изменении якорного напря-
жения?
Ответ: При увеличении электромагнитного момента или якорного напря-
жения жесткость и крутизна МХ ИДПТЯУ не изменяются.
и имеет
.
Вопрос: Что такое приведенная к валу двигателя МХ нагрузки?
Ответ: Приведенная к валу двигателя МХ нагрузки — это зависимость
угловой скорости или частоты вращения ротора от приведенного момента со-
противления нагрузки
:
,
где
— момент нагрузки;
— угловая скорость вращения нагрузки (рис. 2.5).
;
— передаточное отношение редуктора;
30