- •1. Опишите и объясните принцип преобразования механической энергии в электрическую и наоборот с помощью электрических машин (явление электромагнитной индукции).
- •2. Опишите и объясните устройство коллекторной машины постоянного тока. Укажите преимущества и недостатки двигателя постоянного тока по сравнению с асинхронным двигателем.
- •3. В чем сущность явления реакции якоря машины постоянного тока? Укажите меры устранения влияния реакции якоря.
- •4. Опишите и объясните причины, вызывающие искрение на коллекторе машины постоянного тока. Укажите степени искрения.
- •5. Приведите схемы и укажите способы возбуждения машины постоянного тока. Приведите и объясните маркировку выводов обмоток машины постоянного тока.
- •6. Перечислите и охарактеризуйте потери мощности в машине постоянного тока. Укажите, как определяется кпд машины?
- •7. Чем опасен большой пусковой ток для двигателя? Какие способы ограничения пускового тока применяются в двигателях постоянного тока?
- •8. Что такое универсальный коллекторный двигатель (укд)? Каковы его конструктивные особенности? Укажите достоинства и недостатки укд.
- •9. Опишите принцип работы трансформатора. Объясните, почему трансформаторы не работают от сети постоянного тока.
- •10. Опишите и объясните назначение и устройство трансформатора. Укажите классификацию трансформаторов.
- •11. Перечислите и опишите условия, которые необходимо соблюдать при включении трансформаторов на параллельную работу. Несоблюдение, какого условия недопустимо?
- •12. Опишите и объясните назначение и устройство асинхронного двигателя. Укажите достоинства и недостатки асинхронного двигателя с короткозамкнутым и асинхронного двигателя с фазным ротором.
- •13. Опишите и объясните принцип действия асинхронного двигателя. Может ли ротор асинхронного двигателя вращаться синхронно с вращающимся магнитным полем?
- •14. Перечислите и охарактеризуйте потери мощности асинхронных двигателей. Приведите энергетическую диаграмму асинхронного двигателя.
- •15. Что такое холостой ход и короткое замыкание асинхронного двигателя? Укажите цели и опишите опыты холостого хода и короткого замыкания асинхронного двигателя.
- •16. Перечислите и опишите режимы работы асинхронной машины. Укажите диапазон изменения скольжения асинхронной машины в различных режимах ее работы.
- •17. Укажите, какими показателями характеризуются пусковые свойства асинхронных двигателей. Приведите схему и объясните способ пуска асинхронного двигателя с фазным ротором.
- •18. Приведите схемы и объясните способы пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
- •19. Перечислите способы регулирования частоты вращения асинхронных двигателей. Опишите и объясните регулирования частоты вращения ротора изменением скольжения.
- •20. Перечислите способы регулирования частоты вращения асинхронных двигателей. Опишите и объясните регулирования частоты вращения ротора изменением частоты тока в статоре и изменением числа полюсов.
- •21. Опишите и объясните принцип действия однофазного асинхронного двигателя. Чем отличается однофазный двигатель от конденсаторного?
- •22. Опишите и объясните устройство и назначение синхронных машин. Укажите область применения синхронных машин.
- •23. В чем сущность явления реакции якоря синхронной машины? Каково действие реакции якоря при активной, индуктивной, емкостной и смешанной нагрузках синхронного генератора?
- •24. Что такое синхронизация генератора, включаемого на параллельную работу? Объясните способ точной синхронизации.
- •25. Опишите и объясните назначение и принцип действия синхронного двигателя. Укажите преимущества и недостатки синхронного двигателя по сравнению с асинхронным двигателем.
20. Перечислите способы регулирования частоты вращения асинхронных двигателей. Опишите и объясните регулирования частоты вращения ротора изменением частоты тока в статоре и изменением числа полюсов.
Возможности асинхронных двигателей (АД) в отношении регулирования частоты вращения ротора определяются выражением: n2=n1(-s)=(f160/p)(1-s) .
Из этого выражения следует, что частоту вращения ротора АД можно регулировать изменением какой-либо из трех величин: скольжения s, частоты тока в обмотке статора f1 или числа полюсов в обмотке статора 2р.
Регулирование частоты вращения изменением частоты тока в статоре. Этот способ регулирования (частотное регулирование) основан на изменении синхронной частоты вращения n1 = f1 60/ р.
Д ля осуществления этого способа регулирования необходим источник питания переменного тока с регулируемой частотой (рис. 4). В качестве таких источников могут применяться электромашинные, ионные или полупроводниковые преобразователи частоты (ПЧ). Чтобы регулировать частоту вращения, достаточно изменить частоту тока f1. Но с изменением частоты будет изменяться и максимальный момент. Поэтому для сохранения неизменными перегрузочной способности, коэффициента мощности и КПД двигателя на требуемом уровне необходимо одновременно с изменением частоты f1 изменять и напряжение питания U1.
Частотное регулирование двигателей позволяет плавно изменять частоту вращения в широком диапазоне (до 12:1). Однако источники питания с регулируемой частотой тока удорожают установку.
Регулирование частоты вращения изменением числа полюсов обмотки статора. Этот способ регулирования является ступенчатым (при f1 = 50 Гц и р=1÷5 пар полюсов можно получить следующие синхронные частоты вращения: 3000, 1500, 1000, 750, 600 об/мин.), так как при переходе с одного числа полюсов на другое синхронная частота меняется скачкообразно.
Изменять число полюсов в обмотке статора можно либо укладкой на статоре двух обмоток с разным числом полюсов, либо укладкой на статоре одной обмотки, конструкция которой позволяет путем переключения катушечных групп получать различное число полюсов. Двигатели с изменяемым числом полюсов в обмотке статора называют многоскоростными.
П ринцип образования полюсно переключаемой обмотки основан на том, что каждая фаза обмотки делится на части (катушечные группы), изменяя схему соединения которых получают разное число полюсов (рис. 5).
Регулирование частоты вращения изменением числа полюсов на статоре применяют исключительно в АД с короткозамкнутым ротором. В случае же фазного ротора пришлось бы и на роторе применить полюсно переключаемую обмотку, что привело бы к недопустимому усложнению двигателя.
Многоскоростные АД по сравнению с обычными АД (односкоростными) имеют большие габариты, массу и стоимость.
21. Опишите и объясните принцип действия однофазного асинхронного двигателя. Чем отличается однофазный двигатель от конденсаторного?
Однофазные АД имеют на статоре, как правило, две обмотки (рис. 1.б). Одна из них называется главной или рабочей, другая - вспомогательной или пусковой. Назначение пусковой обмотки - запустить двигатель.
П ри подаче напряжения только на рабочую обмотку она создает пульсирующий магнитный поток с амплитудой . Этот поток может быть разложен на два вращающихся в противоположные стороны потока и , каждый из которых равен 0,5Ф и вращается со скоростью . Тогда скольжение двигателя относительно прямого потока равно , а относительно обратного потока
Потоки и наводят в обмотке ротора ЭДС и , которые создают токи и . Частота тока в обмотке ротора пропорциональна скольжению . Так как < , то ток , наведенный обратным потоком в обмотке ротора, имеет частоту намного больше частоты тока , наведенного в обмотке ротора прямым потоком .
Для создания необходимого пускового момента однофазный двигатель снабжают дополнительной пусковой обмоткой. Она занимает 1/3 часть статора. Она должна быть сдвинута в пространстве на 90 электрических градусов по отношению к рабочей обмотке и создавать магнитный поток, равный потоку рабочей обмотки. Кроме того, в цепь пусковой обмотки включают фазосмещающий элемент, что необходимо для создания фазового сдвига между токами в рабочей и пусковой обмотках. В качестве фазосмещающего элемента могут применяться активное сопротивление, индуктивность или емкость. После того как ротор двигателя разгонится до скорости, близкой к установившейся, пусковую обмотку отключают.
Для получения вращающего поля посредством двух обмоток на статоре необходимо соблюдение следующих условий:
1. Намагничивающие силы рабочей и пусковой обмоток должны быть равны и сдвинуты в пространстве относительно друг друга на 90 ; ( )
2. Токи в обмотках статора должны быть сдвинуты по фазе относительно друг от друга на 90.
При строгом соблюдении указанных условий вращающееся поле статора является круговым, что соответствует наибольшему значению электромагнитного момента. При нарушении какого-либо из указанных выше условий вращающееся поле становится эллиптическим, состоящим из двух не равных по величине, вращающихся в разные стороны круговых полей: прямого и обратного. Обратное вращающее поле создает на роторе тормозной момент и ухудшает рабочие свойства двигателя.
В отличие от рассмотренного ранее однофазного асинхронного двигателя в конденсаторном двигателе вспомогательная обмотка после пуска не отключается и остается включенной в течение всего периода работы, при этом емкость Сраб создает фазовый сдвиг между токами I1А и I1В.
Таким образом, если однофазный асинхронный двигатель по окончании процесса пуска работает с пульсирующей МДС статора, то конденсаторный двигатель - с вращающейся. Поэтому конденсаторные двигатели по своим свойствам приближаются к трехфазным двигателям.