- •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.
1. Опишите и объясните принцип преобразования механической энергии в электрическую и наоборот с помощью электрических машин (явление электромагнитной индукции).
В основе работы любой электрической машины лежит закон электромагнитной индукции. Этот принцип позволяет преобразовывать механическую энергию в электрическую и обратно.
Закон звучит так:
Если внешней силой F воздействовать на помещённый в магнитное поле проводник и перемещать его перпендикулярно вектору индукции магнитного поля со скоростью U, то в проводнике будет наводиться ЭДС величиной
Рисунок 1 - К понятиям об «элементарном генераторе» (а) и «элементарном двигателе» (б)
Для определения направления этой ЭДС можно пользоваться правилом правой руки.
Правило правой руки: линии индукции магнитного поля входят в ладонь, большой палец отогнут в сторону движения проводника. Вытянутые четыре пальца покажут направление ЭДС.
Если концы проводника замкнуть на нагрузку, то по ней потечёт ток в направлении действия ЭДС. Такую систему можно рассматривать как элементарный генератор.
Если внешнюю силу F к проводнику не прикладывать, а от источника электроэнергии провести к нему напряжение U так, чтобы ток I в проводнике имел направление, указанное на рис.1. б, то на проводнике будет действовать только электромагнитная сила . Под действием этой силы проводник начинает двигаться в магнитном поле. При этом в проводнике индукция ЭДС с направлением, противоположенным напряжения U. Такое устройство называют элементарным двигателем.
Для любой электрической машины обязательно наличие электропроводящей среды (проводников) и магнитного поля, имеющих возможность взаимного перемещения; при работе электрической машины, как в режиме генератора, так и в режиме двигателя одновременно наблюдаются индуцирование ЭДС в проводнике, пересекающем магнитное поле, при протекании по нему электрического тока; взаимное преобразование механической и электрической энергии в электрической машине может происходить в любом направлении, т.е. одна и та же электрическая машина может работать как в режиме двигателя, так и в режиме генератора, это свойство электрических машин называют обратимостью.
2. Опишите и объясните устройство коллекторной машины постоянного тока. Укажите преимущества и недостатки двигателя постоянного тока по сравнению с асинхронным двигателем.
Основные части машины – статор и якорь.
Статор - состоит из станины и главных полюсов. Станина служит для крепления полюсов и подшипниковых щитов. Кроме того, через неё замыкается магнитный поток главных полюсов.
Станину и полюса изготавливают из стали. Станина - из трубы (цельная), из листовой стали (сварная), и разъёмная – для крупных машин.
Главные полюсы – для создания в машине магнитного поля возбуждения. Есть и другие составляющие магнитного поля.
Состоит из сердечника и полюсной катушки. Сторона полюса, обращённая к якорю, имеет полюсный наконечник. Его форма задаёт распределение магнитного поля в зазоре.
Сердечник выполняют шихтованным, то есть из отдельных стальных пластин толщиной 1-2 мм, скреплённых вместе. Это делается для предотвращения протекания вихревых токов.
Обмотка полюса может быть каркасной и бескаркасной в машинах малой мощности.
Якорь - состоит из вала, сердечника с обмоткой и коллектора.
Сердечник шихтованный, листы стали изолированы специальным лаком (ток в проводниках якоря переменный). На поверхности якоря прорезаны продольные пазы, в которые укладывается обмотка.
Обмотка выполняется медным проводом круглого или прямоугольного сечения. Пазы после укладки обмотки закрывают специальными клиньями.
Коллектор - механический преобразователь переменного тока в постоянный и наоборот. Он состоит из пластин, соединенных с проводниками обмотки ротора и щёток, наложенных на коллекторные пластины. Коллекторы выполняются двух видов – на пластмассе и с конусными шайбами.
Щётки обеспечивают контакт с коллектором. Располагаются в щёткодержателях. Часто щётки делают из графита.
Давление пружины на щётку должно быть отрегулировано. Если оно недостаточное, то щётка может искрить. Если оно чрезмерное, то щётка сотрётся и коллектор перегреется.
Двигатель постоянного тока (ДПТ) в сравнении с асинхронным двигателем (АД).
Недостатки:
- выше по стоимости;
- менее надежен.
Преимущества:
- частота вращения у АД ограничена сверху - 3000 мин-1, при частоте 50 Гц. ДПТ теоретически может развивать любую частоту вращения;
- механическая характеристика у него значительно лучше (жестче), чем у АД;
- возможности регулирования частоты вращения лучше, чем у АД.