
- •Пояснительная записка
- •Электротехника и Электроника
- •Часть 1: Электрические цепи, трансформаторы, электрические машины
- •420075, Казань, к.Маркса 68
- •Вопрос1. Нарисовать схему замещения электрической цепи. Объяснить какие процессы отражают элементы этой схемы.
- •Вопрос2. Записать выражение для полного сопротивления, тока и коэффициента мощности при резонансе напряжений.
- •Вопрос3. В чем заключается явление резонанса напряжений и при каких условиях оно возникает?
- •Вопрос4. Изменением каких параметров электрической цепи (см. Рис.1) можно получить резонанс напряжений ?
- •Вопрос5. С помощью каких приборов и по какому признаку можно судить о возникновении резонанса напряжений в электрической цепи?
- •Вопрос 6: Провести анализ построенных векторных диаграмм до и после резонанса напряжений и объяснить, в каком случае входное напряжение опережает ток, а в каком – отстает от тока.
- •Вопрос7. По схеме замещения исследуемой цепи проанализировать к чему приведет изменение активного сопротивления электрической цепи при резонансе напряжений.
- •Вопрос8. Сохраняется ли резонанс напряжений, если изменить только напряжение питающей сети?
- •Вопрос9. Объяснить ход кривых полученных в этой работе.
- •Вопрос10. Какую опасность для электрических устройств представляет резонанс напряжений? Где используется резонанс напряжений?
- •Вопрос1. Как обозначаются зажимы трехфазного источника и приемника?
- •Вопрос2. Как соединяются электроприемники «звездой»?
- •Вопрос3. Какими уравнениями выражаются мгновенные значения фазных напряжений и токов при симметричной нагрузке?
- •Вопрос4. В каком соотношении находятся линейные и фазные напряжения при симметричной нагрузке?
- •Вопрос5. Какой режим работы трехфазной цепи называют несимметричным?
- •Вопрос6. Для чего используется нейтральный провод?
- •Вопрос7. Какими уравнениями описывается электрическое состояние цепи при несимметричной нагрузке?
- •Вопрос8. Как построить совмещенные векторные диаграммы напряжений и токов для исследованных режимов трехфазной цепи?
- •Вопрос9.. К чему приведет обрыв нейтрального провода при несимметричной нагрузке?
- •Вопрос10. Как изменяется напряжение при обрыве одной фазы в четырехпроводной и трехпроводной сетях?
- •Вопрос11. А) Как изменяется напряжение при коротком замыкании фазы в трехпроводной сети?
- •Мощность приемников при любом виде нагрузки
- •Контрольные вопросы
- •Вопрос 1: Где и с какой целью применяют катушки со стальным сердечником?
- •Вопрос 4-2. С какой целью магнитопроводы электротехнических устройств изготавливают из ферромагнитных материалов?
- •Вопрос 4-3. Объяснить характер изменения индуктивного и полного сопротивления катушки с сердечником от протекающего через него тока.
- •Вопрос 4-4 . Как уменьшить потери энергии на гистерезис и вихревые токи?
- •Вопрос 4-5 .. Нарисовать и объяснить схему замещения катушки с сердечником.
- •Вопрос 6. Как определяются параметры схемы замещения и зависят ли они от подводимого напряжения?
- •Вопрос 7. Объяснить характер зависимостей ; ; ; .
- •Вопрос 5-1. Устройство и принцип действия трансформатора.
- •Вопрос 5-2. Записать и объяснить формулы эдс и уравнения электрического и магнитного состояний трансформатора
- •Вопрос 5-3. Что такое «коэффициент трансформации»?
- •Вопрос 5-4. Нарисовать и объяснить схему замещения нагруженного трансформатора.
- •Вопрос 5-5: Как проводятся опыты холостого хода и короткого замыкания?
- •Вопрос 6: Объяснить причины и характер изменения напряжения вторичной обмотки при изменении нагрузки.
- •Вопрос 7: Как определяется кпд силовых трансформаторов?
- •Вопрос 6-1. Объясните устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Ответ 6-1 Двигатель состоит из статора и ротора.
- •Ротор начинает вращаться.
- •Вопрос 6-2. Какими достоинствами и недостатками обладает трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором?
- •Вопрос 6-3. Дать характеристику магнитного поля асинхронного двигателя.
- •Вопрос 6-4. Как осуществить реверс двигателя?
- •Вопрос 6-5. Что такое режим идеального хода в двигателе?
- •Вопрос 6-6. Почему ток холостого хода асинхронного двигателя больше тока холостого хода трехфазного трансформатора такой же мощности?
- •Вопрос 6-7. Чему равно скольжение в номинальном, критическом, пусковом режимах и при холостом ходе?
- •Вопрос 6-8. Показать на механической характеристике основные режимы работы асинхронного двигателя
- •Вопрос 6-9. Перечислить и объяснить основные способы регулирования частоты вращения асинхронного двигателя.
- •Вопрос 6-10: в чем особенности пускового режима асинхронного двигателя?
- •Вопрос 6-11: Перечислить и сравнить различные способы пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
- •Вопрос 6-12: Объяснить особенности рабочих характеристик асинхронного двигателя.
- •Вопрос 6-13: Где используются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором?
- •Вопрос1: Объяснить устройство и принцип действия двигателя параллельного возбуждения.
- •Вопрос 6. Какими способами можно регулировать частоту вращения двигателя параллельного возбуждения и каковы преимущества и недостатки каждого из них?
- •Вопрос 7 .Объясните процесс саморегулирования двигателя.
- •Вопрос 8 . Как производится реверсирование двигателя?
- •Вопрос 9 Объясните характеристики двигателя: характеристику холостого хода , рабочие характеристики , , , , механическую и регулировочную .
- •Вопрос 10. Сделать оценку двигателя, укажите преимущества и недостатки двигателя параллельного возбуждения.
- •Б). Лампочка в фазе b будет гореть ярче; в). Лампочка в фазе с будет гореть ярче;
Вопрос 6. Какими способами можно регулировать частоту вращения двигателя параллельного возбуждения и каковы преимущества и недостатки каждого из них?
Ответ 6
Частота вращения двигателя параллельного возбуждения определяется по выражению:
,
из которого видно, что регулировать частоту вращения ротора можно тремя способами:
а) изменяя подводимое напряжение U,
б) изменяя сопротивление в цепи якоря (Rя + Rр)
в) изменяя величину магнитного потока полюсов.
Графики зависимости частоты вращения n от указанных параметров приведены на рис6.1 а,б,в соответственно.
Вопрос 7 .Объясните процесс саморегулирования двигателя.
Ответ 7 .Саморегулированием двигателя называется способность реагировать на изменение нагрузки на валу так что бы нарушенное равенство моментов вновь восстановилось.
При работе двигателя в установившемся режиме момент вращения равен тормозному моменту: М=Мт.
Если нагрузка на валу увеличится ( т.е. увеличился Мт), скорость вращения несколько уменьшится. Это приведет к уменьшению противо-ЭДС и соответственно к увеличению тока якоря. Увеличение тока якоря увеличивает вращательный момент М. Это будет происходить до тех пор пока моменты тяги и сопротивления вновь не сравняются. В случае уменьшения нагрузки на валу( т.е. уменьшился Мт). Процесс будет происходить в обратном порядке. Уменьшение нагрузки на валу ведет к увеличению скорости вращения, что ведет к увеличению противо-ЭДС и уменьшению тока якоря, что в свою очередь приводит к уменьшению момента тяги М. Это будет происходить до тех пор, пока моменты тяги и сопротивления вновь не сравняются.
Вопрос 8 . Как производится реверсирование двигателя?
***)Реверс- изменение направления вращения
Ответ 8 Для изменения направления вращения двигателя необходимо изменить направление тока в обмотке якоря или в обмотке возбуждения путем переключения концов обмоток. Одновременное изменение полярностей не изменяет направление вращения.
***) Нельзя разрывать цепь обмотки возбуждения работающего двигателя это может привести (при малых нагрузках) к большим оборотам, а при больших нагрузках к большому току якоря из-за уменьшения противоЭДС . Оба обстоятельства могут привести к аварии.
Вопрос 9 Объясните характеристики двигателя: характеристику холостого хода , рабочие характеристики , , , , механическую и регулировочную .
Ответ
9.1
Характеристика
холостого хода
представляет собой зависимость скорости
вращения от тока возбуждения при
постоянном номинальном напряжении и
холостом ходе двигателя ( Мн=0).
При холостом ходе когда падение напряжения в якоре Rя· Iя мало можно считать, что скорость вращения n=1/Ф . Магнитный поток в зависимости от тока возбуждения изменяется по кривой намагничивания (близкой к параболе), то скорость вращения n будет изменятся по кривой близкой к гиперболе ( рис.9.1).
Ответ
9.2 Рабочая
характеристика
-это
зависимость скорости вращения n
от полезной мощности на валу двигателя
Р2
при постоянном
номинальном напряжении и постоянном
токе возбуждения.
Частота вращения двигателя параллельного возбуждения определяется по выражению
При
постоянном номинальном напряжении и
постоянном токе возбуждения увеличение
нагрузки на валу Р2
приводит ( в силу процесса саморегулирования)
к увеличению токая якоря и скорость
должна уменьшиться , однако из-за реакции
якоря магнитный поток уменьшается .
Второе обстоятельство приводит к
возрастанию скорости. Поэтому обычно
скорость вращения двигателя от нагрузки
незначительно уменьшается (рис9.2).
Ответ
9.3 Рабочая
характеристика
это зависимость тока двигателя Iд
от полезной мощности на валу двигателя
Р2
при постоянном
номинальном напряжении и постоянном
токе возбуждения.
Ток
якоря двигателя
,
где
- ток двигателя,
- ток возбуждения двигателя.
С
увеличением нагрузки ток якоря растет,
растет и ток двигателя
.
Мощность на валу Р2 пропорциональна
моменту М , а она в свою очередь
пропорциональна току якоря IЯ
. Поэтому зависимость Iд
отР2
должна быть близкой к линейной (рис
9.3).
Ответ
9.4 Рабочая
характеристика
это зависимость вращающего момента М
от полезной мощности на валу двигателя
Р2
при постоянном
номинальном напряжении и постоянном
токе возбуждения.
Вращающий
момент М
связан с полезной мощности на валу
двигателя Р2
линейным
соотношением М=
ωР2
=2π/60· n·Р2.
Поэтому зависимость должна быть
линейной. Однако т.к. с увеличением
нагрузки скорость вращения немного
уменьшается , то для получения той же
мощности на валу момент должен быть
больше. Поэтому кривая
с увеличением нагрузки немного отклониться
от линейной вверх ( рис 9.4)
Ответ
9.5 Рабочая
характеристика
это зависимость скорости вращения от
вращающего момента М
при постоянном номинальном напряжении
и постоянном токе возбуждения. Ее
называют механической характеристикой
двигателя.
Скорость
вращения и электромагнитный момент
двигателя связаны уравнением механической
характеристики соотношением:
,
поэтому зависимость
линейная (рис 9.5) :
***)Эту характеристику называют естественной. Если в последовательно с якорной обмоткой включен регулировочный реостат c сопротивлением Rр, то мы получим искусственную механическую характеристику.
Если
нагрузки на валу нет то М
=0, при этом
.
Это скорость вращения двигателя в режиме
холостого хода.
Изменение скорости вращения двигателя при увеличении нагрузки М от 0 до Мном обычно составляет 3÷8%. Поэтому естественную механическую храктеристику можно считать жесткой.
Ответ
9.6
Регулировочная характеристика
-
это зависимость тока возбуждения от
тока якоря при постоянном номинальном
напряжении и постоянной скорости
вращения .
Регулировочная характеристика показывает, как надо изменять ток возбуждения , для того что бы при изменении нагрузки ( т.е. при изменении тока якоря IЯ) скорость вращения n оставалась постоянной.
С увеличением нагрузки, тока якоря увеличивается, скорость вращения падает. Для увеличения скорости необходимо увеличить тяговый момент. Момент пропорционален магнитному потоку и току якоря. М = сМ ·Ф·Iя . Увеличивая ток возбуждения IВ мы увеличиваем магнитный поток Ф, а следовательно и тяговый момент, скорость ращения возрастает(рис 9.6).
Ответ
9.7
зависимость КПД двигателя от мощности
нагрузки на валу при постоянном
номинальном напряжении и постоянной
скорости вращения .
КПД двигателя η=Р2/Р1
где Р1 =U·Iд электрическая мощность потребляемая двигателем из сети, Р2 – мощность на валу (полезная мощность).
,
где
- суммарная мощность потерь;
сумма потерь на возбуждение, магнитных
и механических потерь, которые для
двигателя параллельного возбуждения
принимается постоянной и определяется
из опыта холостого хода. КПД удобно
записать в виде:
ΔРВ=U·IВ мощность потерь в цепи обмоток возбуждения,
ΔРЯ=RЯ· I2Я-мощность потерь в цепи якоря.
При малых нагрузках с увеличением нагрузки числитель растет быстрее знаменателя и КПД растет линейно, но по мере увеличения тока якоря, потери в цепи якоря растут квадратично току якоря ΔРЯ=RЯ· I2Я . Это приводит к замедлению роста КПД (рис 9.7):