4. СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ

Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Электромашины. Вопросы и ответы к экзамену. Учебное пособие.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

1 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 88

ношение амплитуд МДС (токов, напряжений) различных фаз? Почему

МПТ выполняют симметричными?

Ответ: Обмотки статора симметричных m

сдвинуты в пространстве на геометрический угол

угол

αэ= αр. МДС (токи, напряжения) имеют сдвиг по фазе φ = 2π/m. Амплиту-

— фазных 2р-полюсных МПТ

α = 2π/m и электрический

ды МДС (токов, напряжений) различных фаз равны. МПТ выполняют симмет-

ричными для того, чтобы получить заданный электромагнитный момент при

минимальной МДС всех обмоток статора.

Вопрос: Запишите формулу для определения частоты вращения кру-

говой МДС и соответственно, магнитного поля (в об/с) в 2р-полюсной

МПТ.

Ответ:

n1 =

/p,

где n

— частота вращения круговой МДС;

ƒ — частота тока;

р — число пар полюсов.

Вопрос: Сформулируйте правило определения направления враще-

ния МДС и, соответственно, магнитного поля в МПТ.

Ответ: Магнитное поле перемещается в сторону той фазы, в которой

ожидается ближайший максимум ЭДС фазы или фазного напряжения.

Вопрос: Как изменить направление вращения магнитного поля, со-

зданного многофазной системой токов?

Ответ: Изменение направления вращения магнитного поля, созданного

многофазной системой токов, осуществляют изменением чередования фаз, т.е.

меняют местами провода, между собой двух любых фаз.

Вопрос: Какое магнитное поле называется эллиптическим?

Ответ: Поле, результирующий вектор магнитной индукции которого опи-

сывает эллипс, называется эллиптическим [4].

Вопрос: На какое количество круговых полей можно разложить эл-

пр

бр

липтическое? Как называются эти круговые поля? В каком направлении

они вращаются по отношению к эллиптическому? Запишите формулы для

определения частот вращения указанных круговых полей. По отношению,

к каким элементам МПТ определяются их частоты вращения?

Ответ: Эллиптическое поле можно разложить на два круговых поля: поле прямой последовательности фаз (прямое поле) и поле обратной последовательности фаз (обратное поле). Прямое поле вращается в ту же сторону, что и результирующее поле; обратное поле вращается в противоположную сторону. Частота вращения n

прямого поля и частота вращения n

пр

учета их знаков задаются равенствами:

Частоты вращения определяются по отношению к статору.

Вопрос: Из каких двух основных частей состоят вращающиеся МПТ?

Ответ: Вращающиеся МПТ состоят из неподвижной части — статора и вращающейся — ротора.

обратного поля без

обр

4. СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ

Вопрос: Какая ВЭМ называется синхронной (СМ)?

Ответ: Синхронной называется бесколлекторная машина переменного то-

ка, у которой в установившемся режиме отношение частоты вращения ротора к

частоте тока в цепи, подключенной к обмотке якоря, не зависит от нагрузки в

области допустимых нагрузок [8].

Вопрос: Какая часть СМ называется якорем? индуктором?

Ответ: Якорь СМ — это часть коллекторной машины постоянного тока, в

которой индуктируется ЭДС и протекает ток нагрузки.

Индуктор СМ — это статор (или ротор) СМ, на котором размещены по-

стоянные магниты или обмотка возбуждения.

Вопрос: Поясните принцип работы СМ.

Ответ: Статор СМ выполнен так же, как и асинхронный: на нем располо-

жена 3-фазная обмотка. Обмотку ротора, питаемую от источника постоянного

тока, называют обмоткой возбуждения, т.к. она создает в машине магнитный

поток возбуждения. Вращающуюся обмотку ротора соединяют с внешним ис-

точником постоянного тока с помощью контактных колец и щеток. При враще-

нии ротора с некоторой частотой n

поток возбуждения пересекает проводники

обмотки статора и индуцирует в ее фазах переменную ЭДС, изменяющуюся с

частотой f

=pn2. Если обмотку статора подключить к какой-либо нагрузке, то

протекающий по этой обмотке многофазный ток создает вращающееся магнит-

ное поле, частота вращения которого n

/p. Отсюда следует, что n1=n2, т.е. ро-

1=f1

тор вращается с той же частотой, что и магнитное поле статора. Поэтому ма-

шина называется синхронной [8].

Вопрос: Начертите конструктивные схемы СМ с неподвижным и

вращающимся якорями?

Ответ: Конструктивная схема синхронной машины с неподвижным (а) и

вращающимся (б) якорем: 1 — якорь; 2 — обмотка якоря; 3 — полюсы индук-

тора; 4 — обмотка возбуждения [1].

Рис. 4.1. Конструктивная схема синхронной машины с неподвижным (а)

и вращающимся (б) якорем

Вопрос: Почему для пуска синхронных двигателей требуются специальные меры? В чем заключается метод асинхронного пуска?

Ответ: Синхронный двигатель не имеет начального пускового момента. Если его подключить к сети переменного тока, когда ротор неподвижен, а по обмотке возбуждения проходит постоянный ток, то за один период изменения тока в обмотке якоря электромагнитный момент будет изменять свое направление, т.е. средний момент будет равен 0. При этих условиях двигатель не сможет прийти во вращение, т.к. ротор его, обладающий определенной инерцией, не может быть в течение одного полупериода разогнан до синхронной частоты вращения. Следовательно, для пуска в ход синхронного двигателя необходимо разогнать его ротор с помощью внешнего момента до частоты вращения, близкой к синхронной. Для этого применяют метод асинхронного пуска. При этом методе синхронный двигатель пускают в ход как асинхронный, для чего его снабжают специальной короткозамкнутой пусковой обмоткой, выполненной по типу беличьей клетки. При включении трехфазной обмотки статора в сеть об-

разуется вращающееся магнитное поле, которое, взаимодействуя с током

пусковой обмотке, создает электромагнитные силы F и увлекает за собой ротор. После разгона до частоты вращения, близкой к синхронной, по обмотке возбуждения пропускают постоянный ток, создающий вокруг ротора магнитное поле, которое не зависит от скорости вращения ротора. Электромагнитный момент этого поля «дотягивает» частоту вращения ротора до частоты вращения поля статора или, как говорят, втягивает ротор в синхронизм.

Вопрос: Укажите классификацию синхронных двигателей для систем автоматики.

Ответ: Синхронные двигатели можно разделить на реактивные двигатели с распределенной обмоткой статора, редукторные реактивные двигатели, гистерезисные двигатели, синхронные двигатели с катящимся и волновым роторами, шаговые двигатели и вентильные двигатели.

5. АСИНХРОННЫЕ МАШИНЫ3

Вопрос: Какая электрическая машина называется асинхронной?

Ответ: Асинхронной называется бесколлекторная машина переменного

тока, у которой отношение частоты вращения ротора к частоте тока в цепи,

подключенной к машине, зависит от нагрузки.

Вопрос: Начертите электромагнитную схему статора асинхронной

машины (AM). Какого типа обмотки укладываются на статоре?

Ответ: Обмотка статора представляет собой трехфазную равномерно рас-

пределенную обмотку. Одна фаза занимает часть поверхности статора, равную

1/m, где m — количество фаз [8].

Рис. 5.1. Схема статора асинхронной машины

Вопрос: Какие типы роторов используются в AM?

Ответ: В АМ используются короткозамкнутые и фазные роторы.

Вопрос: Опишите конструкцию короткозамкнутого ротора.

Ответ: Короткозамкнутый ротор состоит из сердечника и обмотки. На по-

верхности сердечника имеются пазы, в которые уложены активные части об-

мотки. Обмотка ротора выполнена в виде так называемой «беличьей клетки».

Беличья клетка состоит из медных или алюминиевых стержней, замкнутых

накоротко с торцов двумя электропроводящими кольцами. В двигателях малой

и средней мощности беличью клетку получают путем заливки сплава в пазы

https://bigenc.ru/c/asinkhronnaia-elektricheskaia-mashina-91e5f6

ротора. Вместе со стержнями отливают короткозамыкающие кольца и торцевые

лопасти, осуществляющие вентиляцию машины.

Вопрос: Какое количество фаз и витков в одной фазе имеет обмотка

короткозамкнутого ротора? Начертите электрическую схему этой обмотки.

Как называется такая схема?

Ответ: Количество фаз обмотки короткозамкнутого ротора равно числу

пазов. Обмотка имеет в фазе полвитка. Электрическая схема приведена на ри-

сунке. Такая схема называется многофазной звездой с замкнутыми накоротко

выводами. Величина N — это количество пазов ротора.

Рис. 5.2. Электрическая схема одной фазы обмотки

короткозамкнутого ротора

Вопрос: Опишите конструкцию фазного ротора и начертите элек-

трическую схему обмотки этого ротора.

Ответ: Фазный ротор имеет трехфазную обмотку, выполненную анало-

гично обмотке статора машины переменного тока. Обмотку ротора обычно со-

единяют по схеме Y, три вывода которой соединяют неподвижно с тремя кон-

тактными кольцами. С помощью трех металлографических щеток, скользящих

по контактным кольцам каждая фаза обмотки ротора подключена к своему до-

бавочному сопротивлению, как это показано на рис. 5.3. Здесь: 1 — обмотка

статора; 2 — сердечник ротора; 3 — обмотка ротора; 4 — вал; 5 — кольца;

6 — пусковой реостат; 7 — щетки.

Рис. 5.3. Конструкция фазного ротора

Вопрос: Каковы достоинства и недостатки AM с короткозамкнутыми

и фазными роторами? Каковы их oбласти применения?

Ответ: По конструкции двигатели с короткозамкнутым ротором проще

двигателей с фазным ротором и более надежны в эксплуатации (у них отсут-

ствуют кольца и щетки, требующие систематического наблюдения, периодиче-

ской замены и пр.). Основные недостатки двигателей с короткозамкнутым ро-

тором — сравнительно небольшой пусковой момент и значительный пусковой

ток. Поэтому их применяют в тех электрических приводах, где не требуются

большие пусковые моменты (электроприводы металлообрабатывающих стан-

ков, вентиляторов и пр.). В двигателях с фазным ротором можно с помощью пус-

кового реостата увеличивать пусковой момент до максимального значения. Такие

двигатели можно применять для привода машин и механизмов, которые пускают

в ход при большой нагрузке (электроприводы грузоподъемных машин и пр.).

Вопрос: Напряжение какого рода подводится к статору АМ?

Ответ: К статору АМ подводится переменное многофазное напряжение.

Вопрос: Какой тип магнитного поля (пульсирующее и т.п.) создается

в асинхронном двигателе (АД) токами обмоток статора?

Ответ: В асинхронном двигателе токами обмоток статора создается вра-

щающееся магнитное поле.

Вопрос: Почему в проводниках обмотки ротора АД возникают ЭДС?

Ответ: В проводниках обмотки ротора АД возникают ЭДС, т.к. линии

магнитной индукции пересекают проводники обмотки ротора.

Вопрос: Как определить положительные направления ЭДС обмоток

ротора АД?

Ответ: Положительные направления ЭДС обмоток ротора АД можно

определить с помощью правила правой руки.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Алиев, И. Электрические машины : учебное пособие для студ. Вузов /

И. Алиев. — М. : РадиоСофт, 2011. — 448 c.

2. Антонов, Ю.Ф. Сверхпроводниковые топологические электрические

машины / Ю.Ф. Антонов, Я.Б. Данилевич. — М. : Физматлит, 2009. — 368 c.

3. Баклин, В.С. Электрические машины. Расчет двухполюсных турбогенераторов. Практикум : учебное пособие для прикладного бакалавриата / В.С. Баклин. — Люберцы : Юрайт, 2016. — 137 c.

4. Беспалов, В.Я. Электрические машины : учебник для студентов учре- ждений высшего профессионального образования / В.Я. Беспалов, Н.Ф. Котеленец. — М. : ИЦ Академия, 2013. — 320 c.

5. Битюцкий, И.Б. Электрические машины. Двигатель постоянного тока. Курсовое проектирование : учебное пособие / И.Б. Битюцкий, И.В. Музылева. — СПб. : Лань, 2018. — 184 c.

6. Ванурин, В.Н. Электрические машины : учебник / В.Н. Ванурин. — 3-е изд. испр. — СПб. : Лань, 2022. — 304 c.

7. Вольдек, А. Электрические машины. Введение в электромеханику. Машины постоянного тока и трансформаторы / А. Вольдек. — СПб. : Питер,

2009. — 320 c.

8. Вольдек, А. Электрические машины. Машины переменного тока / А. Вольдек. — СПб. : Питер, 2010. — 350 c.

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 88

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]