- •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;
Вопрос5. Какой режим работы трехфазной цепи называют несимметричным?
Ответ5. При несимметричной нагрузке комплексы сопротивлений фаз нагрузки не равны Żа≠Żb≠Żc,
Вопрос6. Для чего используется нейтральный провод?
Ответ6. Нейтральный провод используется для выравнивания фазных напряжений на клеммах нагрузки . ŮA=Ů а ; ŮВ =Ůb; ŮC =Ůc. В этом случае падения напряжения на нагрузке остаются равными фазным напряжениям генератора. В случае если внутреннее сопротивление генератора пренебрежимо мало ( равно нулю ) , то напряжения на нагрузке остаются равными фазным напряжениям генератора постоянными и не зависят от величины нагрузки. (Ток будет изменяться, а напряжение на нагрузке не изменится).
Вопрос7. Какими уравнениями описывается электрическое состояние цепи при несимметричной нагрузке?
Ответ7. При неравномерной нагрузке фаз и отсутствии нейтрального провода фазные комплексы напряжения на нагрузке , , связаны с соответствующими комплексами напряжений источника ŮA ,ŮВ , ŮС уравнениями Кирхгофа :
; ; ;
где-комплекс напряжения между нейтральными точками нагрузки и источника (сети).
называют напряжением смещения нейтрали.
Напряжение смещения нейтрали рассчитывается методом 2-х узлов:
где : Ė– комплексы ЭДС, ġ- комплексы проводимости фаз нагрузки.
Токи фаз нагрузки находят по закону Ома:
İa=Ůa/Ża = (ŮA -)/Ża;
İb=Ůb/Żb = (ŮB -)/Żb;
İa =Ůc/Żc = (ŮC -)/Żc.
Вопрос8. Как построить совмещенные векторные диаграммы напряжений и токов для исследованных режимов трехфазной цепи?
Ответ8.
Построение векторных диаграмм начинаем с векторов линейных напряжений, задаваемых сетью и от условий опыта не зависящих. Это равносторонний треугольник образованный векторами линейных напряжений. Длина вектора соответствует линейному напряжению, а углы между векторами соответствуют сдвигу фаз между векторами напряжений.
Построение векторной диаграммы для случая равномерной нагрузки.( симметричный режим).
1.Выбераем комплексную плоскость (+1,j). Реальную ось +1 направляем вертикально вверх, мнимую- вдоль оси -Х. ( поворот на угол +90°).
2. Выбираем масштаб напряжений, например 1см→20В. Вектор Ua (в масштабе) откладываем вдоль реальной оси +1.Конец вектора обозначаем малой буквой а.
3.Вектора Ub и Uc (в масштабе) рисуем под углами +120° и –120° соответственно. Концы векторов обозначаем малыми буквами b и c соответственно.
4. Точка соответствующая началу координат обозначим малой буквой n. Это точка нейтрали приемника.
5.Строим вектора линейных напряжений. Для этого соединяем концы фазных векторов Получим вектора Uab= UAB , Ubc= UBC, Ucа= UCА. Отметим, что линейные напряжения приемника равны линейным напряжениям генератора.
Точка N на векторной диаграмме, соответствующая нейтральной точке генератора, находится в центре треугольника линейных напряжений. В данном случае нейтраль генератора N совпадает с нетралью приемника n. В общем случае точку n, соответствующую нейтральной точке нагрузки, находят методом засечек. Векторы токов откладывают по отношению к соответствующим векторам фазных напряжений с учетом сдвига фаз между ними.
Ниже приведены векторные диаграммы для различных режимов работы.
Режим1. Равномерная нагрузка без нейтрального провода ( Рис 8.1.1).
Режим 2. Обрыв фазы А( Рис 8.1.2):
При обрыве фазы А и одинаковой нагрузке двух других фаз нейтральная точка приемника n переместиться на середину линейного напряжения ŮBC .Сопротивления Żb и Żc окажутся соединенными последовательно и включенными на линейное напряжение ŮBC. Падение напряжения между точками А и n увеличиться, а фазные напряжения Ůb и Ůc станут равными половине линейного ŮBC.
Рис 8.1.2 обрыв фазы
Режим 3. Короткое замыкание фазы А( Рис 8.1.3).
При замыкании фазы А и одинаковой нагрузки двух других фаз (то есть при соединении начала нагрузки фазы А с нулевой точкой нагрузки) точка перемещается в точку А. Фазное напряжение Ůа становится равным нулю, ток İa увеличивается, а фазные напряжения Ůb и Ůc становятся равными линейным.
Рис 8.1.3 Короткое замыкание фазы а
Режим 4. Неравномерная нагрузка без нейтрального провода( Рис 8.1.4).
Сопротивления, Żа≠Żb≠Żc, фазные напряжения приемника Ůа ≠Ůb ≠Ůc, между точками N и n появляется напряжение смещения нейтрали.
4.1Вначале строим треугольник линейных напряжений.
4.2. Методом засечек( циркулем или линейкой) из каждой вершины откладываем соответствующие вектора фазных напряжений приемника. Точка пересечения дуг даст точку нейтрали приемника n. Точку нейтрали генератора N оставляем на прежнем месте.
4.3 Соединяем точку n и N . Это вектор напряжения смещения нейтрали UnN ( в масштабе).
4.4 Строим вектора фазных токов нагрузки. В случае если нагрузкой являются лампочки, которые можно представить как активные сопротивления , то сдвига фаз между фазным напряжением и фазным током нагрузки не будет. Поэтому вектора токов откладываем ( в масштабе) вдоль соответствующих векторов фазных напряжений.
***) В общем случае надо определить сдвиги фаз между током и соответствующим фазным напряжением по закону Ома в комплексной форме и строить вектор тока с помощью транспортера.
Рис 8.1.4 неравномерная нагрузка
Режим 5. Неравномерная нагрузка с нейтральным проводом(Рис 8.1.5).
При наличии нейтрального провода фазные напряжения приемника становятся равными фазным напряжениям источника ŮA=Ů а ; ŮВ =Ůb; ŮC =Ůc :