Всё для Учёбы — студенческий файлообменник
1 монета
doc

Студенческий документ № 020473 из ГЭИ

Список вопросов к ГЭ по специальности "Электромеханика"

1. Физич. представление магн. поля в тр-ре. Выделение из общей картины потока рассеяния. Параметры рассеяния в электрических схемах замещения тр-ра.

Действие тр-ра основано на явлении электромагн. индукции. При подключении источника переменного тока к первичной обмотке, в ней протекает переменный ток, который создаст в магнитопроводе магн. поток (МП).

МП можно условно разделить на основной поток (поток взаимоиндукции - взаимодействующий с вторичной обмоткой) и поток рассеяния (поток не пересекающий витков вторичной катушки). МП наводит ЭДС в первичной (самоиндукции) и во вторичной (взаимоиндукции) обмотках.

При подключении нагрузки к выводам вторичной обмотки под действием ЭДС в цепи этой обмотки создается ток, который создает свой МП, наводящий во втор. обмотке ЭДС самоиндукции, а в первич. противоЭДС. В зависимости от характера нагрузки при изменении тока во вторичной обмотке изменяется ток в первичной.

В реальном тр-ре помимо основного магнитного потока Ф, замыкающегося по магнитопроводу и сцепленного со всеми обмотками тр-ра, имеются также потоки рассеяния Ф?1 и Ф?2 (рис 1.7), которые сцеплены только с одной из обмоток. Потоки рассеяния не участвуют в передаче энергии, но создают в каждой из обмоток соответствующие ЭДС самоиндукции ; .

Магнитный поток рассеяния сцеплен с витками лишь собственной обмотки и индуцирует ЭДС рассеяния. МП рассеяния замыкаются главным образом в немагнитной среде (воздух, масло, медь, бак) магнитная проницаемость которой постоянна, индуктивности тоже постоянны. Чтобы уменьшить рассеяние нужно уменьшить расстояние между обмотками ВН и НН. Поскольку потоки рассеяния полностью или частично замыкаются по воздуху, они пропорциональны МДС соответствующих обмоток или соответствующим токам: ; .

Величины X1 и X2 называют индуктивн. сопротивл. обмоток тр-ра, обусловленными потоками рассеяния. Так как векторы ЭДС Е?1 и Е?2 отстают от соответствующих потоков и токов на 90°, то ; .

При этом комплекс. уравнения тр-ра примут вид ; ; .

Замена ЭДС Е?1 и Е?2 ,падениями напряжений jI1X1 и jI1X2 наглядно показывает роль потоков рассеяния: они создают индуктивн. падения напряж. в обмотках, не участвуя в передаче энергии из одной обмотки в другую.

2. Переход от эл.магн. схемы тр-ра к электрич. (схема замещ.). Ур-ния приведённого тр-ра. Вект. диаграммы. (26)

Т.к эл.магнитную схему очень трудно рассчитать поэтому переходят к схеме замещения.

Параметры: - активное сопр. перв. обмотки.; - индуктивное сопр. пропорциональное потокам рассеяния перв. обм.; - индукт. сопр. втор. обм. приведенное к перв. стороне.; - акт. сопр. втор. обм. приведенное к перв. стороне.; - искусственно введенное в Эл. схему замещения акт. сопр. на котором при протекании по нему тока х.х. будет выделено столько тепла, сколько в магнитопроводе на вихревые токи и гистерезис; - индуктивное сопр. пропорциональное потокам взаимной индукции (индуктивное сопр. взаимоиндукции).

Уравнение приведенного тр-ра:

U1 = -E1 + jx1I1+r1I1 - первичная сторона

U2/ = E2/ - jx2/I2/ - r2/I2/ - вторичная сторона

I1 = I0 + I2/ , I0 = - E1 / Zm

Последовательность построения диаграмм:

Построение векторной диаграммы удобнее начинать с вектора основного потока Ф. Отложим его по оси абсцисс. Вектор I10 опережает его на угол ? . Далее строим векторы ЭДС Е1 и Е2', которые отстают от потока Ф на 90°. Для определения угла сдвига фаз между E2' и I2' следует знать характер нагрузки. Предположим, она - активно-индуктивная. Тогда I2' отстает от E2' на угол ?2. Воспользуемся вторым основным уравнением:

и произведем сложение векторов.

Для этого к концу вектора E2' пристроим вектор - j I2' x2', а к его концу - вектор - I2' r2'. Результирующим вектором U2' будет вектор, соединяющий начало координат с концом последнего вектора. Теперь используем третье основное уравнение из которого видно, что вектор тока I1 состоит из геометрич. суммы векторов I10 и - I2'. Произведем это суммирование и достроим векторную диаграмму.

Теперь вернемся к первому основному уравнению:

Чтобы построить вектор - Е1 , нужно взять вектор +Е1 и направить его в противоположную сторону. Теперь можно складывать с ним и другие векторы: + j I1 x1 и I1 r1 . Первый будет идти перпендикулярно току, а второй - параллельно ему. В результате получим суммарный вектор u1.

Построенная векторная диаграмма имеет общий характер. По этой же методике можно осуществить ее построение, как для различных режимов, так и для разных характеров нагрузки.

3. Принцип создания вращающегося магнитного поля в машинах переменного тока. Обмотки статоров машин переменного тока. Укорочение и распределение обмотки.

Основное назначение обмотки статора - создание в машине вращающего магнитного поля.

Условия получения:

1. наличие не менее двух обмоток;

2. токи в обмотках должны отличаться по фазе

3. оси обмоток должны быть смещены в пространстве.

В трёхфазной машине при одной паре полюсов (р=1) оси обмоток должны быть смещены в пространстве на угол 120°, при двух парах полюсов (р=2) оси обмоток должны быть смещены в пространстве на угол 60° и т.д.

Рассмотрим магнитное поле, которое создаётся с помощью трёхфазной обмотки, имеющей одну пару полюсов (р=1) (рис. 2.7). Оси обмоток фаз смещены в пространстве на угол 120° и создаваемые ими магнитные индукции отдельных фаз (BA, BB, BC) смещены в пространстве тоже на угол 120°.

Магнитные индукции полей, создаваемые каждой фазой, как и напряжения, подведённые к этим фазам, являются синусоидальными и отличаются по фазе на угол 120°.

Приняв начальную фазу индукции в фазе А (?A) равной нулю, можно записать:

Магнитная индукция результирующего магнитного поля определяется векторной суммой этих трёх магнитных индукций.

. Найдём результирующую магнитную индукцию (рис. 2.8) с помощью векторных диаграмм, построив их для нескольких моментов времени.

а) При t = 0 б) При t = T / 4 в) При t = T / 2 BA = 0 BA = Bm BA = 0 Рис. 2.8

Как следует из рис. 2.8, магнитная индукция B результир. магнитного поля машины вращается, оставаясь неизменной по величине. Таким образом, трёхфазная обмотка статора создаёт в машине круговое вращающееся магнитное поле. Направление вращения магнитного поля зависит от порядка чередования фаз. Величина результирующей магнитной индукции . Частота вращения магнитного поля n0 зависит от частоты сети f и числа пар полюсов магнитного поля р. n0 = (60 f) / p, [об/мин].

При анализе работы асинхронной машины часто используют понятие о скорости вращения магнитного поля ?0, которая определяется соотношением: ?0 = (2 ? f) / p = ? n0 / 30, [рад/сек].

Для приближения формы МДС к синусоиде на всех машинах с q больше 1 распределяют катушки.

Для подавления гармоники (обычно пятой) обмотку укорачивают.

4. Физические условия работы тр-ра под нагрузкой. Векторные диаграммы.

При разомкнутом ключе k - xx. При замыкании k действием E2 (r) I2. Вторичный ток I2 по закону Ленца создает поток вторичный потоку Ф0. Суммарный поток ум E1 и из сети будет протекать такой дополнительный ток, который скомпенсирует поток вторичной обмотки и поток будет равен потоку при x.x .

Вторичная обмотка создает н.с. F2 = I2W2. Намаг. сила тр-ра при нагрузке: ; ; ; ; , т.е. сохранения неизменности потока необходимо чтобы при нагрузке сумма ампервитков первич. и вторич. обмоток тр-ра по величине и по фазе была равна ампервиткам тр-ра при х.ходе.

Основной поток Ф0 создается малой маг. силой I0W1, но при малом магнитном сопротивлении, достигает большой величины поток рассеяния ФS создается большой нам. силой - I1W1, но т.к. он проходит в основном по маслу, то величина его мала.

Далее построим векторную диаграмму тр-ра при нагрузке.

Запишем основные уравнения ЭДС и токов.

1) 2) Ф0 (r)

3)

На основе этих уравнений строится векторная дограмма.

5. Зависимости М = f(s), I1 = f(s). Характерные точки и кратности моментов и токов. Изменение вида графика М = f(s) при изменении параметров и конструкции обмоток асинхр. двиг. (влияние повышенного рассеяния, насыщения зубцов, изменение активных сопротивл. обмоток, вытеснение тока в роторе).

М?(U2r2/)/(S/Xk). Момент пропорционален U2 т.к. поле ротора- реакция на поле статора (Эл. вход один).

При изменении напряжения Sкр не меняется т.к. напряжение не зависит от скольжения. Sкр= r2//X

При изменении сопротивления в роторе максимальный момент не изменится, Sкр увеличится.

Влияние повышенного рассеяния:

М?U2/ Xk т.к. индукт. сопр. много больше акт. Если мы сделаем паз уже и длиннее то Xk^. (на графике изменится и макс. момент и Крит. скольжение (если больше Xk то характеристика ниже, если менише то выше).

Влияние насыщения зубцов. С насыщением зубцов Xkv значит хар-ка пойдет выше.

6. Обмотки роторов асинхронных двигателей, их конструктивные особенности в связи с улучшением пусковых свойств двигателей.

Существуют АД с фазным и короткозамкнутым ротором.

1. С фазным: число полюсов обмотки статора равно числу полюсов ротора. Они имеют более сложную конструкцию и менее надежны, но они обладают лучшими регулировочными и пусковыми свойствами, чем АД с к.з ротором. Обмотка ротора соединена с пусковым реостатом, создающим в цепи ротора добавочное сопротивление.

2. С к.з ротором: обмотка этого ротора напоминает "беличье колесо" (алюминиевые или медные стержни), расположенных в пазах сердечника ротора, замкнутых с двух сторон кольцами. Сердечник ротора так же имеет шихтованную конструкцию, но листы ротора не покрыты лаком, а имеют на своей поверхности тонкую пленку окисла. Это достаточно для ограничения вихревых токов.

Эта обмотка имеет универсальные качества. Сколько пазов столько и фаз число витков равно 0.5, все коэфф. равны единице.

Улучшение пусковых свойств.

1. Глубокий паз на роторе: паз выполняем в виде узких глубоких щелей, чтобы отношение высоты к ширине было равным 9-10. В момент включения АД когда частоты равны, индуктивное сопротивление нижней части стержня значительно больше верхней (это хорошо видно на электрической схеме). Объясняется это тем, что нижняя часть стержня сцеплена с большим числом магнитных силовых линий поля рассеяния (индуктивное сопротивление ротора пропорционально его частоте). Почти весь ток ротора проходит по верхней части стержня (происходит вытеснение тока), поперечное сечение которого намного меньше сечения всего стержня. Это равноценно увеличению активного сопротивления стержня ротора, что, как известно, способствует росту пускового момента и некоторому ограничению пускового тока. Таким образом, АД с глубоким пазом обладает благоприятным соотношением пусковых параметров: большим пусковым моментом при сравнительно небольшом пусковом токе. Эффект вытеснения тока хорошо проявляется при пазах ротора "бутылочной" формы.

2. С двумя клетками на роторе: (рабочая(больше) и пусковая(сверху)). Стержни пусковой клетки выполняются из латуни или бронзы- материалов, обладающих более высоким, чем у меди активным сопротивлением. Индуктивное сопротивление рассеяния у пусковой клетки невелико, т.к. ее стержни расположены вблизи воздушного зазора и имеют воздушные щели. Рабочая клетка из меди и больше тем самым у нее малое активное сопротивление, а инд. сопр. большое, особенно в начальный период. Происходит перераспределение.

7. Схема замещения АД как результат приведения вторич. обмотки к первич. по частоте, числу фаз и эффект. числу витков. Скольжение как фактор нагрузки.

Чтобы векторы ЭДС, напряжений и токов обмоток статора и ротора можно было изображать на одной векторной диаграмме следует параметры обмотки ротора привести к обмотке статора, т.е. обмотку ротора с числом фаз m, обмоточным коэфф. и числом витков заменить на первичные. При этом мощности и фазовые сдвиги векторов ЭДС и токов ротора после приведения должны остаться такими же , что и до приведения. У АД с к.з. ротором сколько пазов столько и фаз, число витков равно 0.5, все коэфф. равны единице.

Кт = W1/W2, W1эф=W1*Коб1, W2эф=W2*Коб2 , Ке = W1 Коб1 /W2Коб2, сл-но Кi = (m1W1 Коб1)/(Z*0.5), Ка= Ке Кi

E2/ - jx2/I2/ - r2/I2/ / S = 0 -это уравнение напряжений обмотки ротора. Иначе говоря, АД в электрическом отношении подобен трансформатору, работающему на чисто активную нагрузку. Р2/ = m1 I2/2 r2/(1-S)/S.

Т- образная схема замещения. Магнитная связь обмоток ротора и статора в АД на схеме замещения заменена электрической связью цепей статора и ротора. Активное сопротивление r2/(1-S)/S можно рассматривать как внешнее сопротивление, включенное в обмотку неподвижного ротора. В этом случае АД аналогичен трансформатору работающего на акт. нагрузку. Сопротивление r2/(1-S)/S - единственные переменные параметр схемы. Значение этого сопр. определяется скольжением, а сл-но, механической нагрузкой на валу двигателя Так если нагр. момент на валу двигателя = 0, то скольжение тоже = 0, при этом r2/(1-S)/S = бесконечности, что соответствует работе двигателя в режиме х.х. Если скольжение = 1, то r2/(1-S)/S=0 сл-но к.з

8. Описание картины магн. потоков в установившемся режиме синхр. машины (на примере явнополюсного синхронного генератора). Реакция якоря. Влияние реакции якоря на характеристики синхр. генераторов.(19)

При х.х. в обмотке якоря ток практически отсутствует, а поэтому в машине действует МДС обмотки возбуждения. Магнитное поле в этом случае симметрично относитель-но оси полюсов. График распределения магнитной индукции в зазоре представляет собой кривую, близкую к трапеции. Допустим в машине МДС возб. равна нулю и машину нагрузили. Тогда будет действовать только МДС якоря направленная по линии щеток (по геом. нейтрали). Наибольшее значение МДС якоря на линии щеток, а по оси полюсов равна нулю. Однако распределение магнитной индукции в зазоре от потока якоря совпадает с графиком МДС лишь в пределах полюсных наконечников. В межполюсном пространстве магнитная индукция резко ослабляется.

Влияние МДС обмотки якоря на магнитное поле машины называют реакцией якоря . Реакция якоря искажает магнитное поле машины, делает его несимметричным относительно оси полюсов. Физическая нейтраль смещается относительно геометр. и чем больше нагрузка тем больше смещение. При работе машины в режиме "Г" физ. нейтраль смещается по направлению вращения якоря, а при "Д" против вращения якоря. Искажение рез. поля машины неблагоприятно отражается на ее рабочих свойствах. Во-первых, сдвиг физ. нейтрали относительно геом. приводит к более тяжелым условиям работы щеточного контакта и сл-но причина искрения. Во-вторых, искажение рез. поля влечет за собой перераспределение магнитной индукции в зазоре.

Влияние реакции якоря на работу машины усиливается при смещении щеток с геом. нейтрали. Вместе со щетками смещается также и вектор МДС якоря, т.о. помимо поперечной составл. приобретается и продольная сост. При "Г" и при смещении щеток в направление вращение МДС прод. сост. якоря действует встречно на МДС обм. возб., что ослабляет основной поток машины, а если встречно вызывает подмагничивание машины и может явиться причиной искрения на коллекторе. В "Д" наоборот.

Если МПТ размагничивается, то это скажется на внешней характеристике генератора (U от I) (хар-ка без насыщения выше чем с насыщением (начало от Uном)).

в ДПТ , это скажется на механическую характеристику (скоростную) (n от I) ( без насыщения ниже, с насыщением выше (начало nном)) т.к . n^= (U - IR)/(Ce Фv).

9. Потери мощности и КПД в эл. машинах. График ? = f(?). Виды потерь в эл. машинах. Понятие о добавочных потерях в эл. машинах и тр-рах.

Зная потери в машине, можно определить коэффициент полезного действия (к. п. д.) машины. Как известно, для генераторов к. п. д. представляет собой отношение электрической полезной мощности к механической мощности на валу: ? = P2 * 100% / P1.

При работе электрической машины часть потребляемой ею энергии теряется бесполезно и рассеивается в виде тепла, нагревая отдельные части машины. Потери в электрических машинах подразделяют на основные и добавочные. Основные потери возникают в результате происходящих в машине основных электромагнитных и механических процессов, а добавочные - вследствие продольной пульсации потока, обусловленной зубчатостью якоря, от неравномерного распределения в пазу основного магнитного потока и др. Независимо от режима, в котором работает машина (генератором или двигателем), основные потери подразделяются на электрические, магнитные, или потери в стали, и механические.

Электрические потери:

* Электрические потери в обмотке Рэл.

* потери в щеточных контактах.

Магнитные потери:

* потери на гистерезис,

* вихревые токи, вызванные перемагничиванием стали.

Механические потери:

* потери в подшипниках,

* на трение щеток о коллектор

* вентиляционные (потери на трение о воздух вращающихся частей машины).

Добавочные потери трудно учитываемые - это потери в полюсных наконечниках, возникающие при вращении якоря и обусловленные его зубчатостью, потери в стали якоря вследствие искажения основного поля реакцией якоря и др. Поэтому в машинах без компенсационной обмотки величину добавочных потерь принимают равной 1 % от полезной мощности для генераторов или 1% от подводимой мощности для двигателей. В машинах с компенсационной обмоткой величина добавочных потерь принимается равной 0,5%.

Возникающие в машине потери выделяются в виде теплоты и передаются охлаждающей среде (воздух, масло, вода, водород, гелий и т.д.).

10. Как нагрузить синхронный генератор, работающий параллельно с сетью, активной и реактивной мощностью? Угловые хар-ки. U-образные хар-ки.(30, 45)

Для этого нужно синхронизировать генератор:

1. ЭДС генератора и напряжение сети должны быть одинакова.

2. ЭДС генератора и напряжение сети в противофазе (1800).

3. Частоты должны совпадать.

4. Чередование фаз (синфазность).

Регулирование реактивной мощности (покрыть дефицит или поглотить ее избыток) Iв^> Е0^, Е01 больше напряжения сети. Появляется уравнительный ток который отстает от Е0 на 900, а напряжение сети опережает. Он покрывает дефицит реактивной мощности в сети. Чтобы потребить реакт. мощность из сети нужно ток возб. уменьшить.

Регулирование акт. мощности. Чтобы отдать акт. мощность в сеть нужно затратить внешнюю мощн. Р = m U I cos. (нужно ускорить ротор). Чтобы взять нужно потр. акт. мощность из сети.

1. Угловые характеристики.

1.1 Для явнополюсной машины:

Рэм= (m U E sin?/Xd) + (( m U2/2) * (1/Xq - 1/Xd)* sin2?).

уравнение момента тоже самое, только рядом с первой Xd есть угловая частота. (m U E sin?/Xd)=Р/, (( m U2/2) * (1/Xq - 1/Xd)* sin2?)=Р//. Характеристика (Рэм от ? (1800)) Рэм это результирующая двух синусоид Р/ (одна полуволна от 0 да 180) и Р// (две полуволны, переход на 900).

1.2. Для явнополюсной: Рэм= (m U E sin?/Xd).

Для увеличения Рэм нужно уменьшить Xd (а это затраты: витки, медь, габориты).

2. U- образные характеристики: Два режима:

2.1. Момент переменный, а ток возб. постоянный. Т.к. Iв=const то Е0 =const, перемещение на векторной диаграмме будет по радиусу Е0 сл-но Q1 больше Q, и Iа1 больше Iа. Машина отдает в сеть реакт. мощность (т.к. угол изменится). Ур-ие U=E0 - jXcIa

2.2. Момент пост. ток возб. переменный. Ур-ие E0=U + jXcIa. При изменении тока возб. ток статора возрастает (реакт. сост. то опережает, то отстает).

При уменьшении тока возб. уменьшается момент, и если момент максимальный меньше момента нагрузки то машина выйдет из синхронизма. Точка смещена в сторону перевозб. т.к. падение напряжения (увеличение нагрузки). Вправо искривление кривой из-за насыщения (сначала зубцы, с потом все остальное). Этот режим удобен тем, что при увеличении нагрузки отдается в сеть акт. мощность. При увеличении тока возб. машина отдает в сеть реакт. мощность, а если уменьшить ток возб., то забираем из сети раект. мощность. (Слева на графике предел статической устойчивости).

11. Синхронный компенсатор. Принцип работы, особенности конструкции. Характеристики.

СК представляет собой синхронную машину, предназначенную для генерирования реактивной мощности необходимую для работы потребителя например группы АД. Для повышения коэффициента мощности. (это синхронный двигатель работающий в режиме х.х.). Способствует повышению ТЭП всей электрической сети. Регулируем ЭДС с помощью возбуждения. Наиболее важными характеристиками СК является U-образные характеристики, определяющие основные параметры компенсатора: значение токов в обмотке статора и в обмотке возбуждения. В принципе эти характеристики не отличаются от U-образной хар-ки СД в режиме х.х. СК не несет активной нагрузки и работает при значении угла равного нулю, что обеспечивает СК большую перегрузочную способность

12. СД. Описание процессов, харак-тики. Особенности конструкц. и применения. Пуск в ход.

В своей конструкции СД в принципе не отличаются от СГ, но все же имеют некоторые особенности. Их изготавливают в основном явнополюсными. Воздушный зазор делают меньшим, чем в генераторах, что способствует улучшению ряда параметров, в частности уменьшению пускового тока (демпферную обмотку выполняют стержнями большего сечения, так как при пуске она является пусковой обмоткой), ширина полюсного наконечника больше чем в генераторах.

Пуск СД. В настоящее время практическое применение имеет способ пуска - асинхронный. Он возможен только при наличии в полюсных башмаках ДО. Невозбужденный СД включают в сеть ( при разомкнутой ОВ пуск двигателя невозможен, т.к при пуске большое ЭДС в 10 раз больше напряжения возб. ее замыкают на акт. сопрот., примерно в 10 раз больше сопр. ОВ). После разгона ротора до частоты вращения, близкой к синхронной, обмотку возб. подключают к источнику пост. тока. Образующий при этом синхронный момент втягивает ротор двигателя в синхронизм. После этого пусковая обмотка СД выполняет функцию успокоительной обмотки. Замыкание накоротко ОВ на время пуска СД нежелательно, так как при этом обмотка ротора образует однофазный замкнутый контур и создаст дополнительный асинхр. момент и этот момент становится тормозным и создаст провал в характеристике пускового момента. Это заметно ухудшает пусковые св-ва СД.

Описание характеристики М от S: Провал момента при 0.5S .

U -образная характеристика СД. При недовозбуждении СД работает с отстающим током, а при перевозб. с операжающим. Зависимость тока статора от тока возбуждения это U -обр. хар-ки. СД является генератором реактивного тока: индуктивн. по отношению к напряжению сети при недовозбуждении и емкостного при перевозб.

Рабочие хар-ки:

М2 от Р2 - прямая (наростающая) от нуля;

n2 от Р2 - прямая (ном скорость);

Р1 от Р2 - не от нуля парабола вверх.

I1 от Р2 - тоже самое;

cos от Р2 - парабола вниз ( не от нуля)

13. Мех. хар-ки двигателей пост. тока. Способы регулир. скорости д.п.тока.

14. Характеристики генераторов постоянного тока параллельного возбуждения. Условия самовозбуждения генератора.

15. Физическая картина магн. поля в МПТ на холостом ходу и при нагрузке. Реакция якоря при положении щёток на геометрической нейтрали и при сдвиге. Устройство и назначение компенсационной обмотки.

При х.х. в обмотке якоря ток практически отсутствует, а поэтому в машине действует МДС обмотки возбуждения. Магнитное поле в этом случае симметрично относитель-но оси полюсов. График распределения магнитной индукции в зазоре представляет собой кривую, близкую к трапеции. Допустим в машине МДС возб. равна нулю и машину нагрузили. Тогда будет действовать только МДС якоря направленная по линии щеток (по геом. нейтрали). Наибольшее значение МДС якоря на линии щеток, а по оси полюсов равна нулю. Однако распределение магнитной индукции в зазоре от потока якоря совпадает с графиком МДС лишь в пределах полюсных наконечников. В межполюсном пространстве магнитная индукция резко ослабляется.

Влияние МДС обмотки якоря на магнитное поле машины называют реакцией якоря . Реакция якоря искажает магнитное поле машины, делает его несимметричным относительно оси полюсов. Физическая нейтраль смещается относительно геометр. и чем больше нагрузка тем больше смещение. При работе машины в режиме "Г" физ. нейтраль смещается по направлению вращения якоря, а при "Д" против вращения якоря. Искажение рез. поля машины неблагоприятно отражается на ее рабочих свойствах. Во-первых, сдвиг физ. нейтрали относительно геом. приводит к более тяжелым условиям работы щеточного контакта и сл-но причина искрения. Во-вторых, искажение рез. поля влечет за собой перераспределение магнитной индукции в зазоре.

Влияние реакции якоря на работу машины усиливается при смещении щеток с геом. нейтрали. Вместе со щетками смещается также и вектор МДС якоря, т.о. помимо поперечной составл. приобретается и продольная сост. При "Г" и при смещении щеток в направление вращение МДС прод. сост. якоря действует встречно на МДС обм. возб., что ослабляет основной поток машины., а если встречно вызывает подмагничивание машины и может явиться причиной искрения на коллекторе. В "Д" наоборот.

Компенсационная обмотка.

Наиболее эффективным средством подавления влияния реакции якоря по поперечной оси это КО. Ее укладывают в паза полюсных наконечников и включают последовательно с обмоткой якоря таким образом, чтобы МДС КО была противоположна по направлению МДС якоря. КО делают распределенной по поверхности полюсного наконечника всех главных полюсов. Включение КО посл. в цепь якоря обеспеч. автоматичность компенсации МДС якоря при любой нагрузке. Таким образом, в МПТ с КО при переходе от х.х. к режиму нагрузки закон распределения магнитной индукции в зазоре остается практически неизменной.

16. Влияние реакции якоря на характеристики генераторов и двигателей пост. тока. Особенности применения шунтовых и сериесных обмоток в МПТ.

При х.х. в обмотке якоря ток практически отсутствует, а поэтому в машине действует МДС обмотки возбуждения. Магнитное поле в этом случае симметрично относитель-но оси полюсов. График распределения магнитной индукции в зазоре представляет собой кривую, близкую к трапеции. Допустим в машине МДС возб. равна нулю и машину нагрузили. Тогда будет действовать только МДС якоря направленная по линии щеток (по геом. нейтрали). Наибольшее значение МДС якоря на линии щеток, а по оси полюсов равна нулю. Однако распределение магнитной индукции в зазоре от потока якоря совпадает с графиком МДС лишь в пределах полюсных наконечников. В межполюсном пространстве магнитная индукция резко ослабляется.

Влияние МДС обмотки якоря на магнитное поле машины называют реакцией якоря . Реакция якоря искажает магнитное поле машины, делает его несимметричным относительно оси полюсов. Физическая нейтраль смещается относительно геометр. и чем больше нагрузка тем больше смещение. При работе машины в режиме "Г" физ. нейтраль смещается по направлению вращения якоря, а при "Д" против вращения якоря. Искажение рез. поля машины неблагоприятно отражается на ее рабочих свойствах. Во-первых, сдвиг физ. нейтрали относительно геом. приводит к более тяжелым условиям работы щеточного контакта и сл-но причина искрения. Во-вторых, искажение рез. поля влечет за собой перераспределение магнитной индукции в зазоре.

Влияние реакции якоря на работу машины усиливается при смещении щеток с геом. нейтрали. Вместе со щетками смещается также и вектор МДС якоря, т.о. помимо поперечной составл. приобретается и продольная сост. При "Г" и при смещении щеток в направление вращение МДС прод. сост. якоря действует встречно на МДС обм. возб., что ослабляет основной поток машины., а если встречно вызывает подмагничивание машины и может явиться причиной искрения на коллекторе. В "Д" наоборот.

Если МПТ размагничивается, то это скажется на внешней характеристике генератора (U от I) (хар-ка без насыщения выше чем с насыщением (начало от Uном)).

в ДПТ , это скажется на механическую характеристику (скоростную) (n от I) ( без насыщения ниже, с насыщением выше (начало nном)) т.к . n^= (U - IR)/(Ce Фv).

1. Шунтовые обмотки. Характерной особенностью этого является то, что ток в ОВ не зависит от тока нагрузки (тока якоря). Реостат в цепи возб. служит для регулирования тока в обмотке возбуждения и магнитного потока главных полюсов. Эксплуатационные св-ва двигателя определяются его рабочими характеристиками:

n от Р2 (плавно падающая прямая от n ном.)

М и I от Р2 (плавная парабола вверх ( не сначала)).

2. Последоват. ОВ. Магнитный поток зависит от тока нагрузки. При небольших нагрузках магнитная система не насыщена и зависимость магнитного потока от тока нагрузки прямопропорциональна. Рабочие характеристики: n от I (падающая кривая сверху вниз (не пересекает оси)).М от I (кривая снизу вверх (не пересекает оси)).

17. Реакция якоря в синхронных машинах. Влияние реакции якоря на характеристики синхронных генераторов.

18. По какому, на Ваш взгляд, пути следует пойти при проектировании тр-ра с уменьшенным значением напряжения короткого замыкания?

Существует прямая зависимость между полем рассеяния и напряжением КЗ, поэтому Uкз используют для: оценки поля рассеяния и его влияния на работу трансформатора. Зная напряжение Uк, можно определить ток КЗ в обмотке. Ток IК1 будет во столько раз больше номин. тока Iн во сколько раз первичное напряжение U1 больше Uк; Iк1 = I1 * U1 / UK или IК1 = I * 100 / Uк. Так, например, если напряжение Uк равно 5%, ток Iк1 в 100:5 = 20 раз больше номинального тока I1. Напряжение КЗ в зависимости от мощности трансформатора обычно составляет от 4,5 до 14% (меньшее значение относится к меньшей мощности).

Чтобы уменьшить напряжение короткого замыкания в трансформаторе нужно повлиять на реактивную составляющую напряжения к.з. т.к. она много больше активной составляющей. Приведем формулу реактивной составляющей и определим на какие величины мы можем повлиять.

1. Чтобы увеличить напряжение витка нужно уменьшить количество витков (недостаток: требуется улучшение изоляции обмотки).

2. Уменьшить канал рассеяния ар=а12+((а1+а2)/3) (недостаток: есть предел ниже которого уменьшать ар нельзя уменьшение сопротивления изоляции каркаса катушки).

3. Изменение (уменьшение) ?=?*d12/lст (недостаток: растут габаритные размеры трансформатора).

19. Постоянна ли "машинная постоянная"?

СА - машинная постоянная. Она прямо пропорциональна эл.магнитной мощности и обратно пропорциональна эл.магнитной нагрузке А и индукции в зазоре В? (АД, СМ) или индукции в стержне Вст (трансформатор). СА ? Рэм / (А В?) Т.к. при расчетах Вст = 1,6 Тл, В? = 0,7-0,8 Тл, то уменьшение индукции приводит к увеличению количества стали, а увеличение индукции ведет к потерям в стали и увеличению реактивной мощности.

Рi = ?? * П2 * D2 * L? * B? * A * n,

Рi / n* D2 * L? = ?? * П2 * B? , n* D2 * L? / Рi = 1/ ?? * П2 * B? = СА.

Машинная постоянная не постоянна. Зависит от степени защиты и способа охлаждения (т.е. примерно постоянна для группы машин одной степени защиты и охлаждения).

20. Как следует проектир-ть асинхр. двигатель с повыш. перегружаемостью?

Перегружаемость это отношение Мmax к Мном. К = Мmax/ Мном , М ? U2 / Xk

1. Изменение напряжения.

U^ ? E^ = 4.44 W Kоб f Ф^ =› ?Рмг ^ ? В2 f , ? v, ?^, cosv.

Машина пошла в насыщение следовательно изменяется в меньшую сторону индуктивные сопротивления взаимной индукции (см. схему замещения) Rm^ а Xmv. Из-за насыщения зубцов , т.к. I1^ сл-но Xкv сл-но Sкр^ = r2/ / Xкv

2.Изменение Xк .

X = W2 * L?/pq * ? ?.

2.1 Изменим число витков: U ? E = 4.44 Wv Kоб f Ф^ это не в широких пределах примерно5% т.к. насыщение.

2.2. Изменение проводимости:

? ? = пазовой (самая большая), лобовой, высших гармоник и скоса. Изменяем пазовую проводимость: ?п = h/3b. Ширина зубца такая, чтобы индукция не больше 1.8 Тл. Если паз не получается расширить, то нужно изменить обмотку.

t1v = ПD/Z1^ , Z1^ = 2pmq^ , а увеличение q (число пазов на полюс и на фазу) это очень плохо.

; . Критический момент не зависит от активного сопротивления ротора, но зависит от подведенного напряжения. При уменьшении U1 снижается перегрузочная способность асинхронного двигателя.

Если значение тока ротора по выражению (12.25) подставить в (13.13), то получим формулу электромагнитного момента асинхронной машины (Нм):

М =

21. Есть ли оптимальная величина воздушного зазора асинхронного двигателя?(34)

Чем меньше возд. зазор ?, тем меньше его магнитное сопротивление и магнитное напряжение. При этом уменьшается МДС магнитной цепи и намагничивающего тока двигателя, потери в меди и возрастает cos ?. При чрезмерном уменьшении ? приводит к возрастанию амплитуды пульсации индукции в зазоре, что приводит к увеличению поверхностных и пульсационных потерь. Поэтому КПД двигателей очень малым зазором не улучшается, а даже становится меньше.

Зазор выбирают исходя из минимума суммарных потерь.

Для двигателей мощностью до 20 кВт:

? при 2р=2 м.

? при 2р 4 м. Для двигателей средней и большей мощности м.

потери зависят не только от амплитуд, но и от частоты пульсаций индукции в зазоре, поэтому в быстроходных двигателях частота пульсаций больше, чем в тихоходных. Для снижения этого вида потерь ? в быстроходных двигателях делают больше.

При механическом расчёте прогиб вала не более 10% ?.

Ограничение по минимуму зазора это механика, технологии.

С точки зрения cos?

cos?^, КПД^ => ?v, Мv т.к намагничивающий ток уменьшится

?v =>I0v > I1v > ?Pстv > ?Pпульс.^ => КПД^

****************************

ЕСТЬ!!! Ограничение по минимуму зазора это механика, технологии.

У машин с большой скоростью зазор больше.

22. Какие элементы конструкции синхр. машины определяют её статическую устойчивость? По какому пути следует пойти при проектировании синхр. машины с повышенной перегрузочной способностью?(31)

Статическая устойчивость - способность машины не выходить из синхронизма при изменении нагрузки (при плавных изменениях). Чтобы увеличить мощность у машины (уже спроектированной) нужно уменьшить Xd т.к. Рэм=((mUcE0)/ Xd)*sin?(Рэм-max при ?=90о),а момент Мэм=((mUcE0)/ ?Xd)*sin?, а чтобы уменьшить Xd нужно увеличить зазор Xd = µS/?. Но мы потеряем в потоке и в ЭДС т.к Ф=Ев/Rm а если поток уменьшится значит Е0 тоже уменьшится, а сл-но нужно увеличение числа витков в обмотке возбуждения и приведет к увеличению габаритов машины. Сейчас перегрузочную способность можно регулировать в пределах 2-2.5 раз (током возбуждения) - кратковременно.

24. Способы пуска асинхронных двигателей. Их оценка и сравнение.(84)

1.Прямой пуск. Включение двигателя сразу на номинальное напряжение.

Недостаток: большие пусковые токи, иногда приводящие к недопустимому нагреву обмоток.

2.Пуск двигателя с фазным ротором. Применяется при тяжёлых условиях пуска в приводах от нескольких до сотен кВт. Фазная обмотка выводится на кольца, к которым при пуске подключается пусковое сопротивление(Rп). По мере разгона двигателя Rп постепенно уменьшают до Rп=0. На рисунке 2: двигатель пускается с полностью введённым Rп и работает на механической хар-ке 1. при этом Мп?Ммах. После того как двигатель подойдёт к скольжению s?0,5?0,6 , переключается Rп на следующую ступень(закорачивается часть сопротивления).Двигатель переходит на хар-ку 2. И так далее до Rп=0 двигатель переходит на естественную механическую хар-ку 4.при этом щётки закорачиваются(скольжения s?0,5?0,6; s?0,3?0,4 и s?0,1?0,2 взяты условно, так как количество ступеней пуска может быть различным).

Недостаток: двигатели с фазным ротором дороже двигателей с короткозамкнутой обмоткой и требуют дополнительной пускорегулирующей аппаратуры.

3.Реакторный пуск. Применяется при пуске крупных двигателей для ограничения пускового тока. Пусковой ток при включенном ректоре: , где Uном - номинальное напряжение двигателя, хр - индуктивное сопротивление реактора (активное сопротивление реактора мало, им пренебрегаем). За счёт хр пусковой ток уменьшается до 3-4 кратного. Процесс пуска: при разомкнутом выключателе К2 двигатель включается выключателем К1 к сети. При достижении номинальной частоты вращения выключателем К2 реактор закорачивается.

Недостаток: требуется дополнительная пускорегулирующая аппаратура и реактор.

4.Автотрансформаторный пуск. Также применяется при пуске крупных двигателей для ограничения пускового тока. Запуск: включаются выключатели К1 и К2 и на двигатель подаётся пониженное напряжение. после отключения К2 автотрансформатор некоторое время работает как реактор, а по достижении двигателем номинальной частоты вращения включается выключатель К3 и двигатель подключается напрямую к сети.

Недостаток: требуется дополнительная пускорегулирующая аппаратура и автотрансформатор.

5.Переключение обмоток статора в конце пуска со звезды на треугольник (в настоящее время почти не применяется).. Способ позволяет снизить пусковые токи. При таком пуске линейные токи снижаются в 3 раза, а напряжение в раз.

Недостаток: размыкается цепь двигателя, что приводит к перенапряжениям, требуется дополнительная пускорегулирующая аппаратура.

6.Пуск с помощью разгонного двигателя (для мощных двигателей). Основной двигатель жёстко соединён с валом разгонного двигателя. Номинальная частота вращения разгонного двигателя выбирается на ступень больше номинальной частоты вращения основного двигателя. При подходе к синхронной номинальной частоте вращения основного двигателя отключается разгонный двигатель, а основной подключается к сети.

Недостаток: разгонный двигатель используется только при пуске.

7.Частотный пуск. Преобразователь частоты постепенно повышает частоту подводимого к статору напряжения. При таком способе одновременно регулируются частота и напряжение, подводимые к двигателю, так, чтобы . При этом поток остаётся практически неизменными и броски тока не превышают 2-3 Iн.

Недостаток: высокая стоимость преобразователя частоты.

25. Предложите способы, позволяющие улучшить коммутацию в машинах постоянного тока (МПТ).(33)

Коммутация - это искрение под щетками при переключении секций.

Если бы никаких ЭДС бы не наводилось, то коммутация была бы прямолинейной и темной.

Но там есть две ЭДС: ЭДС реактивная и ЭДС вращения. Ер =L di/dt, Евр = Ва * длину и скорость, Ва = Фа/S, Фа=Fа/Rm, Fа = Iа * Wа. Чтобы коммутация была прямолинейней и темной нужно чтобы Ер = -Евр.

Как уменьшить МДС? Нужно установить в главные полюса компенсационную обмотку. КО улучшает коммутацию и потенциальное искрение. Ер = WS*A*?*U, WS = 1. Чтобы снизить проводимость нужно вместо узкого и длинного паза сделать паз широкий и мелкий.

26. Схема замещения тр-ра. Физический смысл параметров схемы замещения.

Составление схемы замещения. Систему ур-ний (1.20) - (1.22), описывающую эл.магнитные процессы в тр-ре, можно свести к одному уравнению, если учесть, что , и положить (1.26) .

При этом параметры R0 и X0 следует выбирать так, чтобы в режиме холостого хода, когда ЭДС E1 практически равна номинальному напряжению U1, ток (1.27)

по модулю равнялся бы действующему значению тока холостого хода, а мощность - мощности, забираемой трансформатором из сети при холостом ходе.

Решим систему уравнений (1.20-1.22) относит. первичн. тока (1.28) .

В соответствии с уравнением (1.28) трансформатор можно заменить электрической схемой, по которой можно определить токи I1 и I2, мощность P1, забираемую из сети, мощность ?P потерь и т.д. Такую электрическую схему называют схемой замещения трансформатора (рис.).

Эквивалентное сопротивл. этой схемы (1.29) , где: ; ; ; .

Схема замещения трансформатора представляет собой сочетание двух схем замещения - первичной и вторичной обмоток, которые соединены между собой в точках а и б. В цепи первичной обмотки включены сопротивления R1 и X1, а в цепи вторичной обмотки - сопротивления R?2 и X?2. Участок схемы замещения между точками а и б, по которому проходит ток I10, называют намагничивающим контуром. На вход схемы замещения подают напряжение U1, к выходу ее подключ. перемен. сопротивл. нагрузки , к которому прилож. напряж. -U?2.

Сопротивления (и его составляющие R?2 = R2 n2 и X?2 = X2n2 ), а также называют соответственно сопротивлениями вторичной обмотки и нагрузки, приведенными к первичной обмотке. Аналогично приведенными называют значения ЭДС и тока : E?2 = nE2 ; .

Полная мощность приведенного контура вторичной обмотки в схеме замещения равна мощности вторичной обмотки реального трансформатора: I?2 E?2= (I2 /n )E2n = E2 I2, а мощность электрических потерь в приведенном вторичном контуре этой схемы равна мощности потерь во вторичной обмотке реального трансформатора: .

Относительные падения напряжений в активном и индуктивном сопротивлениях приведенного вторичного контура также остаются неизменными, как и в реальном трансформаторе:; .

27. Параллельная работа трансформаторов. Физический смысл напряжения короткого замыкания Uk.

При выборе трансформаторов для электроснабжения производственного предприятия часто возникает дилемма: либо установить один мощный трансформатор, либо применить их несколько, в сумме обеспечивающих требуемую мощность.

Второй вариант будет всегда предпочтительней, т.к. режим работы предприятия в течение суток неравномерный и потребляемая мощность будет различной. Например, в ночное время нагрузка будет минимальной, т.к. потребляемая мощность складывается лишь из охранного освещения и нескольких дежурных объектов. Днем, когда работают основные потребители электроэнергии, потребляемая мощность будет максимальной. Какой-то промежуточный режим будет в вечернее время суток. Короче говоря, в работе могут находиться один, два или сразу три трансформатора.

Параллельная работа нескольких трансформаторов связана с тем, что их вторичные обмотки питают общую нагрузку. Однако не все трансформаторы способны работать параллельно.

Определим условия, при которых возможно включение трансформаторов на параллельную работу:

* Во-первых, это одинаковые первичные и вторичные напряжения на обмотках.

* Во-вторых, должны быть одинаковые схемы и группы соединения.

* Помимо этого, регламентируются напряжения короткого замыкания, указанные в паспорте трансформатора.

* И порядок чередования фаз у параллельно работающих трансформаторов должен быть одинаковым.

28. Группы соединений обмоток трехфазных тр-ров.

До сих пор мы считали, что при построении векторной диаграммы ЭДС Е1 и Е2 совпадают по фазе. Но это соответствует действительности лишь при условии намотки первичной и вторичной обмоток в одном направлении, или одноименной маркировки их выводов (рис. 4.10.1, а).

Если же в тр-ре изменить направление намотки обмоток иди же переставить обозначение их выводов, то вектор ЭДС Е2 окажется сдвинутым относительно вектора Е1 на 180° (рис. 4.10.1, б).

Сдвиг фаз между ЭДС Е1 и Е2 принято выражать группой соединений. Так как этот сдвиг фаз может изменяться от 0 до 360°, а кратность сдвига обычно составляет 30°, то для обозначения групп соединения выбирается ряд чисел от 1 до 12, в котором каждая единица соответствует углу сдвига 30°.

В основу этого положено сравнение относительного положения векторов Е1 и Е2 с положением минутной и часовой стрелок часов. Вектор обмотки В.Н. считается минутной стрелкой, установленной на цифре 12, а вектор Н.Н. - часовой стрелкой. По положению часовой стрелки относительно минутной определяют положение вектора ЭДС обмотки Н.Н. относительно обмотки В.Н. Так, на рис. 4.10.1, а соединение имеет группу 12, а на рис. 4.10.1, б - группу 6.

Таким образом, в однофазном тр-ре имеется только две группы -12 и 6. В 3-х фазном тр-ре группу соединения определяют по углу сдвига фаз между линейными векторами ЭДС Е1 и Е2 . ГОСТ ограничивает применение только двух групп: Y / Y - 12 и Y / - 11. В качестве примера рассмотрим схему Y / Y - 12.

Векторная диаграмма показывает, что сдвиг между E1 и Е2 равен нулю или 360°, т.е. (360° / 30° - 12 группа).

Если же поменять начала и концы обмоток Н.Н., то будем иметь группу 6 (рис. 4.10.3).

28. Классификация эл. машин по конструктивным признакам, конструктивные особенности крупных эл. машин с современными системами охлаждения.(68)

Если электрическая энергия преобразуется в механическую работу и тепло, тогда электрическая машина является электрическим двигателем; когда механическая работа преобразуется в электрическую энергию и тепло, тогда электрическая машина является электрическим генератором; когда электрическая энергия одного вида преобразуется в электрическую энергию другого вида, тогда электрическая машина является электромеханическим преобразователем и когда механическая и электрическая энергии преобразуются в тепло, тогда электрическая машина является электромагнитным тормозом. Для большинства машин выполняется принцип обратимости, когда одна и та же машина может выступать как в роли двигателя, так и в роли генератора или электромагнитного тормоза.

В большинстве электрических машин выделяют ротор - вращающуюся часть, и статор - неподвижную часть, а также воздушный зазор, их разделяющий.

По принципу действия выделяют нижеследующие виды машин:

1. Асинхронная машина - электрическая машина переменного тока, в которой частота вращения ротора отличается от частоты вращения магнитного поля в воздушном зазоре на частоту скольжения.

2. Синхронная машина - электрическая машина переменного тока, в которой частоты вращение ротора и магнитного поля в зазоре равны.

3. Асинхронизированная синхронная машина - электрическая машина переменного тока, в которой ротор и статор в общем случае имеют разные частоты питающего тока. В результате ротор вращается с частотой, равной сумме (разности) питающих частот.

4. Машина постоянного тока - электрическая машина, питаемая постоянным током и имеющая коллектор.

5. Трансформатор - электрическая машина [2] переменного тока (электрический преобразователь), преобразующая электрический ток напряжения одного номинала в электрический ток напряжения другого номинала. Существуют статические и поворотные трансформаторы.

6. инвертор на базе электрической машины.

7. Вентильный двигатель - электрическая машина постоянного тока, в которой механический коллектор заменён полупроводниковым коммутатором (ПК), возбуждение осуществляется от постоянных магнитов, размещенных на роторе; а статорная обмотка, как в синхронной машине. ПК по сигналам логического устройства поочерёдно, в определённой последовательности, попарно подключает фазы электродвигателя к источнику постоянного тока, создавая вращающееся поле статора, которое, взаимодействуя с полем постоянного магнита ротора, создаёт вращающий момент электродвигателю.

29. Эквивалентная тепловая схема АД закрытого обдуваемого исполнения.

Тела: 0 -окр. среда; 1- медь обмотки статора; 2- ротор (алл. стержни+ сталь); 3- зубцы сердечника стотора; 4- спинка сердечника статора; 5- внутренний воздух (у вентилятора ротора); 6- ПЩ; 7- реберная станина.

Источники тепла: 1- в обмотке статора; 2- в обмотке ротора; 3- в зубцах; 4- в стали статора; 5- внутренние (у вентилятора ротора); 6- ПЩ.

Термические сопротивления теплоотдачи : 13 - пазовой изоляции; 15- лобовой изоляции; 23- воздушного зазора; 34- первой половины спинки статора; 25- от вент. лопаток до внутреннего воздуха; 47- второй половины спинки статора и стыкового зазора; 56- от воздуха внутр. к ПЩ; 67- между станиной и ПЩ; 60- от ПЩ в окр. среду; 70 - от станины в окр. среду.

30. Укажите пути, по которым следует пойти при проектировании асинхронного двигателя с повышенным пусковым моментом.

У двигателя с двойной "беличьей клеткой" на роторе закладывается две короткозамкнутые обмотки. Обмотка 1 выполняет роль пусковой, а обмотка 2 является рабочей. Для получения повышенного пускового момента пусковая обмотка должна обладать большим активным сопротивлением, чем рабочая обмотка. Поэтому обмотка 1 выполняется из материала с повышенным удельным сопротивлением (латунь), чем обмотка 2 (медь). Сечение проводников, образующих пусковую обмотку, меньше, чем у рабочей обмотки. За счет этого повышается активное сопротивление пусковой обмотки.

Рабочая обмотка, расположенная глубже, охватывается большим магнитным потоком, чем пусковая. Поэтому индуктивное сопротивление рабочей обмотки значительно больше, чем пусковой. За счет этого в момент пуска в ход, когда частота тока ротора имеет наибольшее значение, ток в рабочей обмотке, как следует из закона Ома, будет небольшим и в создании пускового момента будет участвовать в основном пусковая обмотка, имеющая большое активное сопротивление. По мере разгона двигателя частота тока ротора падает, уменьшается и индуктивное сопротивление обмоток ротора, это приводит к увеличению тока в рабочей обмотке, за счет этого в создании вращающего момента будет участвовать, в основном, рабочая обмотка. Т.к. она обладает малым активным сопротивлением, естественная механическая характеристика двигателя будет жесткой.

Глубокий стержень обмотки (1) можно представить в виде нескольк. проводн., расположенных по высоте паза. За счет высокой частоты тока в обмотке ротора в момент пуска в ход происходит "вытеснение тока к поверхности проводника". За счет этого в создании пускового момента участвует только верхний слой проводников обмотки ротора. Сечение верхнего слоя значительно меньше сечения всего проводника. Поэтому при пуске в ход обмотка ротора обладает повышенным активным сопротивлением, двигатель развивает повышенный пусковой момент. По мере разгона двигателя плотность тока по сечению проводников обмотки ротора выравнивается, сопротивление обмотки ротора снижается.

В целом эти двигатели имеют жесткие механические характеристики, повышенный пусковой момент и меньшую кратность пускового тока, чем двигатели с короткозамкнутым ротором обычной конструкцией.

31. Подпятники и направляющие подшипники крупных вертикальных эл. машин.

Центральные чести верней и нижней крестовины образуют масляные ванны, в которых размещены направляющие подшипники, подпятник (в верхней ванне) и водяные маслоохладители. Подпятник, воспринимающий нагрузку от массы ротора электродвигателя, рабочего колеса насоса и от реакции воды, состоит из четырех или восьми самоустанавливающихся сегментов, поверхность трения которых залита баббитом. Каждый сегмент опирается на сферическую поверхность опорных регулировочных винтов, ввернутых в опорный диск верхней крестовины. Между сегментами подпятника и сферическими поверхностями опорных винтов установлены медные прокладки, выравнивающие нагрузку между сегментами. На баббитовой поверхности сегментов вращается шлифованный стальной диск, закрепленный на втулке подпятника. Направляющие верхний и нижний подшипники- кольцевые, разъемные и состоят из двух половин. Во избежании прохождения подшипниковых токов сегменты изолированы от крестовины. Маслоохладители, погруженные в масло, набраны из гладких металлических трубок, подсоединенных к трубопроводу технической вода.

32. Исполнение эл. машин по степени защиты от воздействия окруж. среды.(61)

Понимают защиту персонала от соприкосновения с токоведущими или вращающимися частями, а также от проникновения твердых предметов и воды. IPXX -

1-2- общая часть.

2-обозначение степени защиты от соприкосновения и попадания твердых материалов.

3- ============ от попадания воды.

а) 0- защита отсутствует.

1- защита от соприкосновения с вращающими частями большой поверхности человеческого тела (руки....) и твердых предметов больше 50 мм.

2- защита от проникновения пальц, тонких предметов до 80 мм и твердых частиц больше 12 мм.

3- ============ инструмента диаметром больше 2.5 мм и тверды частиц больше 1 мм.

4- защита от проволоки больше 1 мм.

5- защита от пыли в достаточном количестве.

6- от пыли.

б) 0- защиты нет.

1- от капель вертикально падающих на оболочку, но не больше.

2- ====== при отклонении оси машины на 150, в достат. количестве.

3- защита от дождя до 600 в достат. количестве.

4- от брызг =====.

5- от струй.

6- от волн.

7- при погружении в воду (время и глубина).

8- при работе в воде.

Самые распространенные:

IP 44 - закрытого исполн.

IP 23 - защищенного исполн.

33. Обзор методов теплового расчета электрических машин. Сущность метода тепловых схем.(50, 82) Порядок составления тепловой схемы.

Разработка связана со стремлением обойти трудности расчета двухмерных и трехмерных полей. Предложен Зодербергом в 1931 году. Тепловой поток по осям Х и Y распространяется независимо, составляющая теплового потока встречают свои термические сопротивления. Рез. тепловой поток встречает рез. термическое сопротивление. Метод базируется на электротепловой аналогии.

Эл. цепь Тепловая цепь ?U=R*I

?U I

R ?? =R*Q ?? Q

R Особенности метода:

1. Позволяет определить только средние значения температур выделенных тел. Если нужно точнее, следует разбить машину на большее количество частей.

2. Тепловые схемы строятся с использованием хорошо разработанных методов эл. цепи. Отличие в том, что в тепл. схемах решается обратная схема. По известным тепловым потокам определяется перепад тепла.

3. Эл. схемы замкнуты, а тепловые можно изображать разомкнутыми.

Порядок составления ЭТС:

1. Анализируется источники тепла, ЭМ разбивается на ряд тел.

2. Рассмотреть все пути передачи тепла от тел в окруж. среду отличающие условием передачи тепла (опр. схема тепловых потоков).

3. Расч. термические сопротивления на пути теплового потока.

4. Составляется ЭТС.

34. Виды, способы и типы систем охлаждения эл.машин. Задачи вентиляц. расчета эл.машин.(47, 63, 80)

Определяется наличием или отсутствием тепловой изоляции между охлаждаемой частью и поверхностью.

По виду делятся: непосредственные и косвенные.

Непосредственные более эффективны: с единичной поверхности снимается больше тепла

Способы охлаждения:

1. жидкостные или газовые; 2. Конвективный; 3. Испарительный; 4. Комбинированный.

Задачи вент. расчетов: поверочный и проектировочный

а) поверочный расчет-

1. определяет экв. гидравлического сопр. вентил. тракта.

2. определение расхода с целью обеспечения заданного температурного режима Qн = ?Р/С*?*?? где С- теплоемкость охл. среды. ?? - средний перегрев охл. среды через прохождение через вент. тракт (зависит от исполнения машины). Например маш. закр. исполнения ??=8-120.

80 - класс изоляции А; 10 - В; 12 - Н,F. У машин защищенного исполнения ??=15-300.

3. Потери давления в вент. тракте при необходимом расходе воздуха ?Рн = Zэкв * Qн2.

4.В отдельных ответвлениях Qi.

Проектные расчеты включают все предыдущие расчеты плюс расчет вентилятора.

35. Виды термических сопротивлений и их физическая природа. Определение термических сопротивлений для различных условий передачи тепла.(49)

Параметр Rt называется тепловым сопротивлением (ТСП) по аналогии с электрическим сопротивлением, поскольку зависит от длины пути и площади сечения для теплового потока, так же как электрическое сопротивление для тока. Влияние материала учитывает параметр 1Д, характеризующий удельное сопротивление материала процессу теплопроводности. Можно провести аналогию между тепловым потоком Q н электрическим током, между перепадом температуры Д0 и напряжением на сопротивлении К* между температурой 0 и электрическим потенциалом. На этом основании уравнение представим в форме закона Ома для тепловой цепи:

Тогда в окончательном виде

36. Расчет совместной работы вентилятора и вентиляционного тракта. Графическое решение вентиляционных схем.(48, 83)

Н, ?Н

37. Типы систем охлаждения тр-ров.

Основной способ охлаждения тр-ров - естественное охлаждение. Однако в трансформаторах значительной мощности с целью повышения удельных электромагнит-ных нагрузок применяют более эффективные метод:

1. Естественное воздушное охлаждение - все нагрева-ющие чести тр-ра непосредственно соприкасаются с воздухом. Их охлаждение происходит за счет излучения теплоты и естественной конвекции воздуха. Этот вид охлаждения применяют в тр-рах низкого напряжения при установке в сухих закрытых помещениях.

2. Естественное масляное охлаждение - Магнитопровод с обмотками помещают в бак, заполненный трансфор-маторным маслом, которое омывает нагреваемые части трансформатора. Для увеличения охлаждаемой поверх-ности бака его делают ребристым или применяют труб-чатые баки или радиаторы. Нагретые частицы масла поднимаются вверх и по трубам опускаются вниз. Трансфор-маторное масло обладает высоким электроизоляционным свойством, поэтому, пропитывая изоляцию обмоток, оно улучшает ее свойства и повышает надежность трансфор-маторов при высоких напряжениях.

3.Масляное охлаждение с дутьем - трансформаторы снабжают электрическими вентиляторами, которые обду-вают радиаторы. При снижении нагрузки трансформа-тора вентиляторы можно отключать.

4. Масляное охлаждение с дутьем и принудительной циркуляцией масла - с помощью насоса создают прину-дительную циркуляцию масла через специальные охла-дители, собранные из трубок. Одновременно необходи-мое число вентиляторов создают направленные потоки воздуха.

5.Масляно-водяное охлаждение - нагретое в тр-ре масло прогоняется через охладитель, в котором циркулирует вода. Это наиболее эффективный способ охлаждения, т.к. коэффициент теплоотдачи от масла в воду значительно выше, чем в воздух.

38. Обмотки машин с непосредственным газовым и жидкостным охлаждением.

39. Причина возникновения гидравлических сопротивлений. Виды гидравлических сопротивлений, их физическая природа.

Возникающие при движении жидкости потери давления мож но разбить на две составляющие:

?р = ?ртр + ?рм , где ?ртр - потери давления, обусловленные силами трения; ?рм - потери давления, обусловленные различными конструктивными элементами и местными преградами в потоке (поворот потока, сужение, расширение, задвижка и т. п.),

Потери давления ?ртр представляют собой потери на преодоление внутреннего трения между различными слоями жидкости, движущимися относительно друг друга. Поэтому внутреннее трение существенно зависит от распределения скоростей в потоке, а следовательно, и от режима течения жидкости.

Коэффициент местного сопротивления при внезапном расширении

Диффузор (постепенное расширение канала). Коэффициент местного сопротивления диффузора (рис, 2.3) определяют в долях от потерь давления на внезапное расширение:

При внезапном сужении потока также образуются вихревые зоны и происходит сжатие потока.

Коэффициент местного сопротивления при внезапном сужении

40. Условия устойчивости работы асинхронного двигателя.

Рассмотрим часть этой характеристики, соответствующая режиму двигателя, т.е. при скольжении, изменяющемся от 1 до 0. Обозначим момент, развиваемый двигателем при пуске в ход (S=1) как Мпуск. Скольжение, при котором момент достигает наибольшего значения, называют критическим скольжением Sкр, а наибольшее значение момента - критическим моментом Мкр. Отношение критического момента к номинальному называют перегрузочной способностью двигателя Мкр / Mн = ? = 2 ? 3.

Из анализа формулы (*) на максимум можно получить соотношения для Мкр и Sкр ; .

Критический момент не зависит от активного сопротивления ротора, но зависит от подведенного напряжения. При уменьшении U1 снижается перегрузочная способность асинхронного двигателя.

Из выражения (*), разделив М на Мкр, можно получить формулу, известную под названием "формула Клосса", удобную для построения M = f(S). .

Если в эту формулу подставить вместо М и S номинальные значения момента и скольжения (Мн и Sн), то можно получить соотношение для расчета критического скольжения. .

Участок характеристики (рис. 2.14), на котором скольжение изменяется от 0 до Sкр, соответствует устойчивой работе двигателя. На этом участке располагается точка номинального режима (Мн, Sн). В пределах изменения скольжения от 0 до Sкр изменение нагрузки на валу двигателя будет приводить к изменению частоты вращения ротора, изменению скольжения и вращающего момента. С увеличением момента нагрузки на валу частота вращения ротора станет меньше, что приведет к увеличению скольжения и электромагнитного (вращающего) момента. Если момент нагрузки превысит критический момент, то двигатель остановится.

Участок характеристики, на котором скольжение изменяется от Sкр до 1, соответствует неустойчивой работе двигателя. Этот участок характеристики двигатель проходит при пуске в ход и при торможении.

41. Характеристики генератора постоянного тока параллельного возбуждения. Условия самовозбуждения генератора.

42. Скоростные и механические характеристики двигателей постоянного тока параллельного и последовательного возбуждения.

43. Векторная диаграмма тр-ра при нагрузке.

При разомкнутом ключе k - xx.

При замыкании k действием E2 (r) I2

Вторичный ток I2 по закону Ленца создает поток вторичный потоку Ф

0. Суммарный поток ? ум E1 и из сети будет протекать такой

дополнительный ток, который скомпенсирует поток вторичной обмотки и поток будет равен потоку при x.x . Вторичная обмотка создает н.с. F2 = I2W2

Намаг. сила тр-ра при нагрузке ; ; ; ; . т.е. сохранения неизменности потока необходимо чтобы при нагрузке сумма ампервитков первичной и вторичной обмоток тра-ра по величине и по фазе была

равна ампервиткам тра-ра при холостом ходе.

Основной поток Ф0 создается малой маг. силой I0W1 , но при малом магнитном сопротивлении, достигает большой величины поток рассеяния ФS создается большой нам. силой - I1W1, но т.к. он проходит в основном по маслу, то величина его мала.

Далее построим векторную диаграмму тр-ра при нагрузке.

Запишем основные уравнения ЭДС и токов.

1)

2) Ф0 (r)

3)

На основе этих уравнений строится векторная дограмма.

44. Тр-р работает на х. ходу. Как изменятся потери в стали, если вторичную обмотку замкнуть накоротко?

Так как поток, замыкающийся по стальному магнитопроводу, зависит от напряжения приложенного к первичной обмотке трансформатора, а магнитные потери в стали пропорциональны квадрату индукции, т.е. квадрату магнитного потока, то ввиду малости Uк пренебрегают магнитными потерями в стали и током холостого хода.

45. Определите в процентах ток холостого хода тр-ра при включении его:

а) в цепь переменного тока промышленной частоты;

б) в цепь постоянного тока.

Задано U1 = UН; Rk* = о.е.; Xk* = о.е.; Rm* = о.е.; Хm*, = о.е.

46. Тр-р работает в режиме х.х. при ном. напряжении и частоте. Как измен. потери в стали, если частота приложенного напряжения уменьшится?

47. Как изменится ток холостого хода тр-ра, рассчитанного на номинальное напряжение 220 В, если его включить в сеть 380 В?

48. Как изменится коэффициент мощности транс-ра в режиме холостого хода при появлении в шихтованном магнитопроводе воздушного зазора (~1 мм)?

49. Увлажнение изоляции. Методы определения влажности изоляции. Сушка эл. машин, способы сушки.(81)

Критерием увлажнения изоляции обмоток э л. двигателей служит сопротивление изоляции и отношение между сопротивлениями, измеренными через 60 и 15 с, называется коэффициентом абсорбции K = R60/R15. Он всегда больше единицы и увеличивается по мере высыхания изоляции. Эл. двигатели подлежат сушке в случае снижения сопротивления изоляции ( не ниже 0.5 Мом). Оно уменьшается при увеличении температуры (для каждой температуры есть свой коэффициент). В процессе сушки удаляется влага, содержащаяся в изоляции обмоток. И высоковольтных двигателей не менее 1 Мом на 1 кВ номинального напряжения.

R60 = Uном / (1000+0.01 Sном

Критерием увлажнения изоляции обмоток э л. двигателей служит сопротивление изоляции и отношение т.е коэффициент абсорбции. Он всегда больше единицы и увеличивается по мере высыхания изоляции. Эл. двигатели подлежат сушке в случае снижения сопротивления изоляции ( не ниже 0.5 Мом). Оно уменьшается при увеличении температуры (для каждой температуры есть свой коэффициент). В процессе сушки удаляется влага, содержащаяся в изоляции обмоток. Сушка может проводиться внешним нагревом, нагревом током от постороннего источника питания, потерями в активной стали. Выбор метода зависит от типа Эл. двигателя, степени увлажнения и наличия необходимого оборудования ( кривая изменения сопротивления обмотки в процессе сушки (зависимость Rиз от t) сначала падает а потом растет). Перед сушкой машину сначала продувают сухим сжатым воздухом, проверяют отсутствие посторонних предметов. При любом методе сушки скорость подъема температуры обмотки не должна превышать 4-50С/ч, т.к могут быть перегревы отдельных частей. При нагреве Эл. током наибольшая температура в самом горячем места обмотки или стали должна быть не более 800. При сушке таким образом корпус машины должен быть заземлен.

При сушке внешним нагревом t не должна быть более 1000. Потери в сердечнике статора при сушке методом потерь создаются переменным магнитным потоком частотой 50 Гц. Перед сушкой проверяют расточку статора, т.к наличие в ней посторонних предметов может привести к замыканию пакета и его оплавлению. (индукция 0.8-1 Тл) (температура лобовой части может быть меньше температуры зубцовой части.).

При сушке пост. током его значение равно 50-70% номинального. Отключение постоянного тока только плавно, т.к. может быть пробой от перенапряжения. В качестве источника тока используют Д-Г. При сушке все три фазы обмотки статора соединяют последовательно.

Сушку внешним нагревом с помощью воздуходувки или электрокалорифера. Мощность нагрева зависит от объема Эл. двигателя, температуры воздуха и др. (до 500 кВт можно принять 15-20 кВт.).

50. Обозначение выводов электрических машин постоянного и переменного тока. Проверка правильности соединения обмоток.

МПТ (ГОСТ 183-74).

Я1-(якорь)-Я2-Д1-(ДО)-Д2-К1-(КО)-С1-(СО)-С2 Ш1-(ШО)-Ш2 Н1-(НВ)-Н2 У1-(УО)-У2 или A1-A2-B1-B2-C1-C2-D1-D2 E1-E2 F1-F2.

При правом вращении в режиме двигателя ток во всех обмотках за исключением размагничивающей протекает от начала к концу обмотки.

При правом вращении- по часовой стрелке если смотришь со стороны раб. Конца вала. Если два вала- то противоположный коллектора.

Соединение обмоток.

1. Я1 это (+).

2. В якоре щетки расположены по середине полюса. Обозначение соответствует полярности щетки и полюса под которым находится щетка.

Тип обм. Разновидность по ходу Направление вращения

Правое левое

N S N S Петл. Правох.

Левохо. + - -

+ - + + - Волн. Прямох.

Обратн. -

+ + - + - - + При переходе от "Д" к "Г" режиму и обратно при сохранении направления вращения ток изменит направление, ток возбуждения останется без изменений. (В "Г" по направлению вращения за главным полюсом следует ДП противоположной полярности. В "Д" - ДП той же полярности). Все полюсные катушки включаются между собой последовательно.

Опр. правильности соединения обмоток МПТ.

1. одинаковая намотка Н1-К1-К2-Н2-Н3-К3-К4-Н4

2. разная намотка Н1-К1-Н2-К2-Н3-К3-Н4-К4.

Как определить правильно или нет? (визуально, с помощью магнитной стрелки, пробной катушки).

Правильное включение обмотки якоря и ДП.

Я1-Я2-Д1-Д2 (ДП для того чтобы уменьшить комму-тацию. Поле ДП встречное).

1. Импульсный метод - с помощью катушки и микровольтметра ( собираем схему с источником питания низковольтным, если стрелки в ОЯ в одну сторону , а в ДП в другую то соединение правильное.

2. Метод питания переменным током - с помощью амперметра и вольтметра измеряем сопротивление. Если сопрот. минимальное то ОДП включили правильно.

Определение полярности якоря (для "Г").

С помощью вольтметра (в обмотку возбуждения подаем пост. напряжение).

Установка щеток на линии геометрической нейтрали.

1. Режим "Г".- Iв -const, n-const. Начинаем поворачивать вал, если напряжение максимально то щетки на геометр. нейтрали.

2. Режим "Д". Запустить на х.х. в режиме реверс. Напряжение неизменное, ток возб. неизм. Измерить частоту вращения прямую и обратную если они равны то щетки на геометрической нейтрали.

3. Импульсный метод. (якорь неподвижен) Iв -const. В обмотку возбуждения подаем импульсы, если напряжение минимальное то геметр. нейтраль.

Машины переменного тока

Обозначение выводов.

Наименование фаз ГОСТ СТСЭВ Н К Н К Первичная обмотка(статор) 1

2 3 С1 С2 С3 С4

С5 С6 U1

V1 w1 U2 V2 w2 Глухое сопряжение в звезду 1

2 3 0 С1 С2

С3 - - - - 0 U

V W

- - - - N Глухое сопряжение в треугольник 1

2 3 С1 С2 С3 -

- - U V W - -

- Вторичная обмотка (ротор) 1

2 3 0 Р1 Р2

Р3 - - - - 0 K

L M - - - - Q Обмотка индуктора И1 И2 F1 F2 Если с доп. выводами то по СТСЭВ (U3,U4; V3,V4; W3, W4.).

В микромашинах маркировка по цвету:

Начало- красный, желтый, зеленый.

Конец- красный+черный, желт.+черн., зелен.+черн.

Проверка правильности соединения обмоток пер. тока.

1. Импульсный метод: В одну из катушек подаем импульс, с других катушек снимаем напряжение, Если стрелка вправо то начало.

2. Метод питания переменным током. Соединяем обмотки в звезду. В фазы А и В подаем переменное напряжение. Междуфазно устанавливаем вольтметры. Если U2=U3=U1/2 следовательно фаза А и В соединены правильно.

Начала и концы фаз выведены на клеммник (рис. 2.2 а), закреплённый на станине. Обмотка статора может быть соединена по схеме звезда (рис. 2.2 б) или треугольник (рис. 2.2 в). Выбор схемы соединения обмотки статора зависит от линейного напряжения сети и паспортных данных двигателя. В паспорте трёхфазного двигателя задаются линейные напряжения сети и схема соединения обмотки статора. Например, 660/380, Y/?. Данный двигатель можно включать в сеть с Uл = 660В по схеме звезда или в сеть с Uл =380В - по схеме треугольник.

Основное назначение обмотки статора - создание в машине вращающего магнитного поля.

Рис. 2.2

51. В синхронном явнополюсном двигателе, работавшем при номинальных условиях, произошёл обрыв цепи возбуждения. Определите, как изменилась перегрузочная способность двигателя, если принять

Ео* = о.е.; Xd* = о.е.; Xq* = о.е.

52. Климатическое исполнение электрических машин.

Электрические машины обычно предназначаются для эксплуатации в одном или нескольких макроклиматических районах • и в соответстсвии с ГОСТ 15150-69 и 15543-70 изготовляются в следующих климатических исполнениях: У, УХЛ, Т, О, М, ОМ, В.

Электрические машины исполнения У, УХЛ, Т, О предназначены для эксплуатации на суше, реках и озерах, исполнения М, ОМ - на морских судах, В - на суше и на море для всех макроклиматических районов, в том числе: У - для макроклиматических районов с умеренным климатом, УХЛ - с холодным климатом, Т - с тропическим климатом, О - для всех макроклиматических районов на суше, М - с умеренно холодным морским климатом, ОМ - для неограниченного района плавания.

Значения климатических факторов для этих исполнений приведены в разд. 1.

При эксплуатации электрических машин на открытом воздухе (категория размещения 1) регламентируется также интенсивность дождя: для исполнений У, УХЛ - 3 мм/мин; Т, М и ОМ - 5 мм/мин. Электрические машины исполнений У, УХЛ, Т предназначаются, как правило, для эксплуатации в атмосфере типов I и II, а исполнений М, ОМ - в атмосфере типа III (табл. 6.2).

Таблица 6.2. Типы атмосферы, окружающей электрические машины

Обозначение Тип атмосферы Содержание коррозионно-активных агентов, мг/(м'-сут) Наименование Сернистый газ Хлориды I

II III

IV Условно-чистая

Промышленная

Морская Приморско-промышленная До 20

20-110

До 20 200-110 Менее 0,3

Менее 0,3 30-300

0,3-30 53. Подшипниковые токи. Причины их появления. Способы их устранения.

В валах крупных электрических машнн переменного и постоянного тока наводится ЭДС, а в цепи вал - подшипники - фундаментная плита циркулирует ток, от действий которого возникает точечная эрозия на шариках и роликах, на беговых кольцах подшипников качения, а также на баббитовой поверхности подшипников скольжения. От электролиза смазка чернеет, подшипники греются. При этом, если не принять срочных мер, возможно выплавление баббита. Индуктируемая в валах ЭДС в зависимости от магнитной асимметрии достигает 0,1-10 В. При напряжении на валу свыше 1,5 В может возникнуть аварийная ситуация. Поверхность вкладыша начинает разрушаться при токе около 0,2 А/см2, поверхность вала подвергается электрической эрозии при более высоких уровнях тока. Значение подшипниковых токов может достигнуть 50-600 А.

Причиной появления подшипниковых токов является асимметрия магнитного поля электрической машины, возникающая в переходных контактах магнитопроводов, в сегментированных сердечниках статоров. У малых машин переменного тока (длинных прокладок в агрегате метром до 990 мм) статоров выполняют из цельных листов, потоки рассеивания таких машин и ЭДС валов незначительны, подшипники не подвергаются разрушению.

Для того чтобы прекратить разрушительное действие подшипниковых токов, необходимо прервать цепь, по которой может циркулировать ток (рис. 5). Для этого подшипник / с противоположной стороны привода 2 и муфты маслопровода изолируют. В агрегате 3 одну сторону всех подшипников также изолируют. В процессе эксплуатации изоляцию подшипников следует систематически очищать от грязи, а торцы изоляционных прокладок и муфт маслопроводов покрывать (воздушная сушка) маслостойкой изоляционной эмалью СВД. Периодически, по специальному графику, электротехническая лаборатория предприятия должна производить замер уровня напряжения на валах крупных машин.

54. Категория размещения электрических машин.

Кроме климатических условий важное значение имеет категория размещения электрических машин. Различают пять категорий размещения, обозначаемых цифрами от 1 до 5, характ-ка которых приведена в разд. 1.

Корпус машины вместе с подшипниковыми щитами образует защитную оболочку, обеспечивающую защиту электрической машины от попадания внутрь машины твердых предметов и воды. В соответствии с ГОСТ 17494-72 машины выпускаются с различными степенями защиты персонала от соприкосновения с находящимися под напряжением частями и с вращающимися частями, находящимися внутри корпуса, а также степенями защиты машины от попадания внутрь нее твердых посторонних тел и воды.

Электродвигатели, устанавливаемые в помещениях с нормальной средой, как правило, должны иметь исполнение IP00 или IP20. При установке электродвигателей на открытом воздухе они должны иметь исполнение не ниже IP44. При эксплуатации электродвигателей в помещениях, где могут иметь место химически активные пары или газы, возможно оседание на обмотках пыли и других веществ, нарушающих естественное охлаждение, исполнение должно быть не менее IP44 или необходимо продуваемое исполнение с подводом чистого воздуха. Корпус продуваемого электродвигателя, воздуховоды, все сопряжения и стыки должны быть тщательно уплотнены для предотвращения присоса воздуха в систему вентиляции. При продуваемом исполнении электродвигателя рекомендуется предусматривать задвижки для предотвращения всасывания окружающего воздуха при остановке электропривода.

Электродвигатели, устанавливаемые в сырых или особо сырых местах, должны иметь исполнение не менее IP43 и изоляцию, рассчитанную на воздействие сырости и пыли (со специальной обмазкой, влагостойкую и т. д.).

Выбор двигателя в зависимости от способа его охлаждения в значительной мере зависит от категории размещения, условий окружающей среды и класса нагревостойкости его изоляции и, кроме того, определяется также экономическими факторами и режимом работы.

1- открытый воздух.

2- ========= или в легких помещениях где колебания темп. и влаги не отличаются от наружи.

3- в кап. помещениях без искусств. поддержания температуры.

4- с искусственным поддерж. темп.

5- длительное наличие воды или конденсата.

55. Определите (приближенно), во сколько раз повышается ток якоря двигателя постоянного тока в начале пуска без пускового реостата. Принять Ra* = о.е.

56. Какое ном. напряжение должна иметь 3х-фазная сеть, в которой пуск асинхр. двигателя осуществл. переключением с Y на ? (UH = 380/220 В)?

Данный двигатель можно включать в сеть с Uл = 380В по схеме звезда или в сеть с Uл =220В - по схеме треугольник. Если, согласно паспортным данным, двигатель должен включаться в сеть по схеме треугольник с Uл =220В, то для снижения пускового тока на время пуска в ход обмотку статора включают по схеме звезда с Uл =220В.

57. Определите (приближенно номин. момент асинхр. двигателя по данным РН= кВт, UH = В, nи= об/мин.

58. Асинхр. двигатель общ. применения работал при ном. напряжении и ном. нагрузке. Оцените изменение тока нагрузки (приближенно, качественно, с помощью векторных диаграмм) при снижении напряжения в сети на 20 %.

. Здесь U и U1 - напряжение сети и напряжение, подведённое к обмотке статора.

R1 - активное сопротивление обмотки статора, связанное с потерями на нагрев обмотки.

x1 - индуктивное сопротивление обмотки статора, связанное с потоком рассеяния.

z1 - полное сопротивление обмотки статора.

I1 - ток в обмотке статора.

При анализе работы асинхронных машин часто принимают I1 z1 = 0. Тогда можно записать:

U1 ? E1 = 4,44 w1 k1 f Ф.

Из этого выражения следует, что магнитный поток Ф в асинхронной машине не зависит от её режима работы, а при заданной частоте сети ? зависит только от действующего значения приложенного напряжения U1. Аналогичное соотношение имеет место и в другой машине переменного тока - в тр-ре.

59. Балансировка роторов и якорей электрических машин.

Повышенная вибрация ЭМ устраняется балансировкой роторов или якорей. Различают два способа балансировки: статическая и динамическая. При статической ротор или якорь устанавливают на призмы балансировочного станка или зажимают в центрах токарного станка. При перекатывании по призмам или при повороте в центрах станка хорошо сбалансированный ротор остается в состоянии равновесия. Балансировку проверяют для 6-8 положений, поворачивая ротор вокруг оси на угол 45-600. Если ротор имеет небаланс, то он под действием собственного веса повернется и установится в положение тяжелой частью вниз. Положение, котором ротор останавливается, отмечается при каждом опыте. По этим отметкам находится средний диаметр, на котором расположен небаланс. На противоположной стороне временно укрепляют груз.

Динамическую балансировку выполняют на балансировочном станке или на собранной машине. Массу пробного груза подсчитывают по формуле:

Р = (S*Q)/(d*(n/3000)). где Q - масса ротора, т; S- вибрация, мм; d - диаметр окружности установки груза, мм; n - ном. скорость вращения ротора, об/мин. Место установок груза находят методом отметок. К вращающему ротору подводят острие цветного карандаша, которое в месте наибольшего отклонения оставляет метку. Вращая ротор в противоположную сторону с той же скоростью, тем же способом получают вторую метку. В середине расстояния между этими метками закрепляют балансировочный груз. К балансировке второго конца ротора приступают после окончания балансировки первого

60. На какие технико-экономические показатели асинхронного двигателя может повлиять замена немагнитного клина статора на магнитный?

61. В компаундном двигателе обмотки возбуждения включены ошибочно: последоват. обмотку включили параллельно, а параллельную - последовательно с якорной цепью. Как будет вести себя двигатель после включения в сеть?

62. В каком случае и почему при наличии сериесной обмотки возбуждения двигатель называется шунтовым?

63. Оцените влияние величины воздушного зазора на установившийся ток короткого замыкания синхронного генератора.

64. В 3-фазном 3-стержневом тр-ре первичные обмотки соединены последов-но и включены в сеть на номинальное напряжение. Вторичные обмотки разомкнуты.

1) Определить напряжение на одной из вторичных обмоток.

2) Сравнить потребляемый в этом режиме ток с током х.х. при ном. условиях.

65. Что произойдет с величиной cos? и с перегрузочной способностью короткозамкнутого асинхронного двигателя при увеличении глубины паза?

У двигателя с двойной "беличьей клеткой" на роторе закладывается две короткозамкнутые обмотки. Обмотка 1 выполняет роль пусковой, а обмотка 2 является рабочей. Для получения повышенного пускового момента пусковая обмотка должна обладать большим активным сопротивлением, чем рабочая обмотка. Поэтому обмотка 1 выполняется из материала с повышенным удельным сопротивлением (латунь), чем обмотка 2 (медь). Сечение проводников, образующих пусковую обмотку, меньше, чем у рабочей обмотки. За счет этого повышается активное сопротивление пусковой обмотки.

Рабочая обмотка, расположенная глубже, охватывается большим магнитным потоком, чем пусковая. Поэтому индуктивное сопротивление рабочей обмотки значительно больше, чем пусковой. За счет этого в момент пуска в ход, когда частота тока ротора имеет наибольшее значение, ток в рабочей обмотке, как следует из закона Ома, будет небольшим и в создании пускового момента будет участвовать в основном пусковая обмотка, имеющая большое активное сопротивление. По мере разгона двигателя частота тока ротора падает, уменьшается и индуктивное сопротивление обмоток ротора, это приводит к увеличению тока в рабочей обмотке, за счет этого в создании вращающего момента будет участвовать, в основном, рабочая обмотка. Т.к. она обладает малым активным сопротивлением, естественная механическая характеристика двигателя будет жесткой.

Глубокий стержень обмотки (1) можно представить в виде нескольк. проводн., расположенных по высоте паза. За счет высокой частоты тока в обмотке ротора в момент пуска в ход происходит "вытеснение тока к поверхности проводника". За счет этого в создании пускового момента участвует только верхний слой проводников обмотки ротора. Сечение верхнего слоя значительно меньше сечения всего проводника. Поэтому при пуске в ход обмотка ротора обладает повышенным активным сопротивлением, двигатель развивает повышенный пусковой момент. По мере разгона двигателя плотность тока по сечению проводников обмотки ротора выравнивается, сопротивление обмотки ротора снижается.

В целом эти двигатели имеют жесткие механические характеристики, повышенный пусковой момент и меньшую кратность пускового тока, чем двигатели с короткозамкнутым ротором обычной конструкцией. В целом эти двигатели имеют жесткие механические характеристики, повышенный пусковой момент и меньшую кратность пускового тока, чем двигатели с короткозамкнутым ротором обычной конструкцией.

Показать полностью… https://vk.com/doc21845649_51269518
559 Кб, 6 февраля 2012 в 19:42 - Россия, Москва, ГЭИ, 2012 г., doc
Рекомендуемые документы в приложении