перечень экзаменационых вопросов с ответами по электрическим машинам. Экзамен по эл. машинам copy. 1 Устройство асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым и с фазным ротором
 Скачать 0.75 Mb.
|
|
1) Устройство асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым и с фазным ротором. Асинхронный двигатель – электрическая машина, работающая в двигательном режиме, у которой частота вращения ротора не равна частоте вращения магнитного поля статора и зависит также от нагрузки Статор – это неподвижная часть двигателя, сердечник которой выполняется из электротехнической стали и монтируется в станину. Станина выполняется литым способом из материала, который не магнитится (чугун, алюминий). Обмотки статора являются трехфазной системой, в которой провода уложены в пазы с углом отклонения 120 градусов. Фазы обмоток стандартно подключают к сети по схемам «звезда» или «треугольник». Ротор – это подвижная часть двигателя. Роторы асинхронных электродвигателей бывают двух видов: с короткозамкнутым и фазным роторами. АСИНХРОННЫЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ Принцип работы двигателя данного типа состоит в следующем. После подачи напряжения на обмотку статора появляется магнитный поток. Он изменяется с частотой, равной частоте используемого переменного тока. Из-за сдвига потоков в обмотках по времени и в пространстве результирующее поле получается вращающимся. Оно индуцирует ЭДС в проводниках ротора. В результате чего возникают токи, которые взаимодействуют с этим полем. Их взаимодействие создает пусковой момент. Ротор начинает вращаться в направлении вращающегося поля, но с другой частотой. Величину, характеризующуюся относительную разность этих частот, называют скольжением. Асинхронные электродвигатели с фазным ротором На статор с тройной обмоткой подаётся трехфазное напряжение, идущее от внешней электросети с переменным током. Последовательно происходит процесс возбуждения магнитного поля, которое начинает совершать вращательные движения. Совершаемые вращения постепенно становятся быстрее скорости ротора. Начинает происходить пересечение отдельных линий полей статора и ротора, что обуславливает возникновение электродвижущей силы. Электродвижущая сила оказывает прямое воздействие на закороченную обмотку ротора, благодаря чему в ней начинает появляться электрический ток. Начинает происходить взаимодействие между возникшим в роторе током и статорным магнитным полем, из-за этого образуется крутящий момент, обеспечивающий функционирование асинхронной машины. 2) Назначение, области применение, устройство и принцип действия трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором. Область применения: Системы вентиляции, конвейеры, следящие системы и приводные устройства, бытовая сфера. 3) Потери энергии и КПД асинхронного двигателя.    4) Влияния сети на механическую характеристику асинхронного электродвигателя. Поскольку в питающих сетях присутствует падения напряжений, которые могут вызываться различными факторами, то эти падения имеют негативное влияние на работу асинхронных электроприводов. Как известно момент, который будет развивать асинхронный электродвигатель, в не зависимости от скольжения машины, всегда будет пропорционален квадрату напряжения приложенного к его обмоткам:  Где: m1 – количество фаз питающего напряжения, ω0 – скорость холостого хода измеряемая в радианах в секунду – рад/с.  Подставив в эти выражения значения скольжения, напряжения и тока получим определенное семейство характеристик асинхронного электродвигателя при различных значениях напряжения на зажимах электродвигателя. Скольжение асинхронной машины не зависит от изменений питающего напряжения. Устойчива работа электропривода возможна со статическим моментом только на участке от синхронной скорости до критического скольжения. Соответственно при снижении напряжения питания эта зона существенно снижается. 5) Регулирование частоты вращение трехфазных асинхронных двигателей и его механические характеристики. При регулировании частоты вращения асинхронных электродвигателей следует учитывать несколько основных технических показателей, которые в значительной мере влияют на процесс работы двигателей: • Диапазон регулирования Д, то есть предел, до которого возможно изменять частоту вращения. Эта характеристика вычисляется по соотношению минимальной и максимальной частоты вращения. • Плавность регулирования — определяется по минимальному скачку частоты вращения электродвигателя, когда осуществляется переход одной механической характеристики на другую. • Номинальные условия работы определяют естественную механическую характеристику двигателя. Когда осуществляется процесс регулирования частоты вращения, эти характеристики начнут изменяться. В результате получаются искусственные характеристики, которые обычно ниже естественных. 6) Регулирование частоты вращение асинхронного электродвигателя изменением частоты питающей сети. Считается одним из самых экономичных способов регулирования, который позволяет добиться отличных механических характеристик электропривода. Когда происходит изменение частоты питающей сети, частота вращения магнитного поля также меняется. Происходит за счет источника питания. Одновременно с изменением частоты происходит и изменение напряжения, которое необходимо для обеспечения высокой жесткости механических характеристик. 7) Регулирование частоты вращение асинхронного электродвигателя изменением подводимого напряжения. Данный способ регулирования можно осуществить, если включить в цепь автотрансформатор, перед статором, после питающих проводов. При этом, если снижать напряжение на выходе автотрансформатора, то двигатель будет работать на пониженном напряжении. Это приведёт к снижению частоты вращения двигателя, при постоянном моменте нагрузки, а также к снижению перегрузочной способности двигателя. Это связано с тем, что при уменьшении напряжения питания, максимальный момент двигателя уменьшается в квадрат раз. Кроме того, этот момент уменьшается быстрее, чем ток в цепи ротора, а значит, растут и потери, с последующим нагревом двигателя. 8) Искрение в электродвигателях постоянного тока и способы его уменьшения. Механические причины искрения – слабое давление щеток на коллектор, биение коллектора, его эллиптичность или негладкая поверхность, загрязнение поверхности коллектора, выступание миканитовой изоляции над медными пластинами, неплотное закрепление траверсы, пальцев или щеткодержателей. Искрение щеток можно уменьшить, повышая или снижая давление на щетки, и, если возможно, снижая окружную скорость. При механическом искрении искры зеленого цвета распространяются по всей ширине щетки, подгар коллектора не закономерный, беспорядочный. 9) Способы торможение асинхронных электродвигателей и его механические характеристики. Способы электрического торможения электродвигателей: Рекуперативное торможение – происходит отдача энергии в сеть, электрическая машина работает как генератор (преобразует механическую энергию в электрическую). Торможение противовключением – когда двигатель под воздействием сил, действующих со стороны рабочего механизма, вращается в направлении, противоположному тому, и которое включены его обмотки. Динамическое торможение – при отключении якоря от сети и последующими замыканиями его на внешнее сопротивление. Двигатель становится автономным генератором. При динамическом торможении запасенная в электроприводе кинетическая энергия преобразуется в электрическую. 10) Назначение, области применение, устройство и принцип действия однофазного конденсаторного асинхронного электродвигателя. Принцип действия заключается в создании пульсирующего магнитного потока от протекания электрического тока по основной обмотке статора, если рассматривать вариант пуска от вспомогательного витка. Таким образом, подключение однофазного мотора к сети мы рассмотрим на примере одно витка. Находят широкое применение в бытовых устройствах или промышленных аппаратах малой механизации. Они охватывают относительно маломощное однофазное оборудование, которое питается от 220В. Это различные станки для обработки древесины, металла, пластика и т.д. 11) Устройство и принцип действия синхронного генератора переменного тока. Устройство: в конструкции синхронных генераторов используются две основные рабочие детали – вращающийся ротор и неподвижный статор. На валу ротора располагаются постоянные магниты либо обмотки возбуждения. Магниты имеют зубчатую форму, с противоположно направленными полюсами. Принцип действия: заключается во вращении магнитной рамки с целью создания электрического поля. В процессе вращения рамки возникают магнитные линии, начинающие пересекать ее контур. Пересечение способствует образованию электрического тока. 13) Назначение и область применение дизель генераторов переменного тока. Основное назначение дизель-генераторов — обеспечение электроснабжения потребителей бытового и специального класса при невозможности подключения к централизованным источникам энергоснабжения или при постоянных сбоях в их работе. Масштабное применение получили установки с большим диапазоном мощности мобильного и стационарного класса. Принцип действия: • в двигателе происходит сгорание дизеля, поставляемого из топливного резервуара. Образуемые в ходе этого процесса газы расширяются, формируя всплеск энергии, служащей стимулом вращения коленчатого вала. Кривошипно-шатунный механизм позволяет получить из энергии свежеобразованных газов искомую механическую энергию. • Далее полученный вращательный момент передается ротору генератора, который, в свою очередь, отвечает за создание достаточного по мощности электромагнитного поля. • Генератор включается в работу, благодаря чему в его обмотке появляется индукционный переменный ток, который и подается к конечному потребителю электричества. 15) Принцип действия коллекторных машин постоянного тока. Когда ток протекает через обмотку якоря, возникает магнитное поле, направление которого можно определить с помощью правила буравчика. Постоянное магнитное поле статора взаимодействует с полем якоря, и он начинает вращаться благодаря тому, что одноименные полюса отталкиваются, притягиваясь к разноимённым. 16) Устройство и принцип действия генераторов постоянного тока. Работа генератора основана на использовании закона электромагнитной индукции, согласно которому в проводнике, движущемся в магнитном поле и пересекающем магнитный поток, индуцируется э д. с. Генератор постоянного тока — электрическая машина, преобразующая механическую энергию в электрическую энергию постоянного тока. 17) Коммутация в электродвигателях постоянного тока и способы его уменьшения. В процессе работы электродвигателя постоянного тока щетки, скользя по поверхности вращающегося коллектора, последовательно переходят с одной коллекторной пластины на другую. При этом происходит переключение параллельных секций обмотки якоря и изменение тока в них. Изменение тока происходит в то время, когда виток обмотки замкнут щеткой накоротко. Этот процесс переключения и явления, связанные с ним, называются коммутацией. В момент коммутации в короткозамкнутой секции обмотки под влиянием собственного магнитного поля наводится э. д. с. самоиндукции. Результирующая э. д. с. вызывает в короткозамкнутой секции дополнительный ток, который создает неравномерное распределение плотности тока на контактной поверхности щеток. Это обстоятельство считается основной причиной искрения коллектора под щеткой. Качество коммутации оценивается по степени искрения под сбегающим краем щетки и определяется по шкале степеней искрения. Существует 2 способа улучшения коммутации: уменьшением суммарной ЭДС увеличением сопротивления коммутируемой секции. 18) Способы возбуждение обмоток электродвигателей постоянного тока. Двигатели с электромагнитным возбуждением по способу возбуждения подразделяются следующим образом: При независимом возбуждении якорь и обмотка возбуждения получают питание от различных источников постоянного тока. Иногда возникает необходимость изменения напряжения на якоре или на обмотке возбуждения, например, для изменения скорости вращении. Параллельное возбуждение. Источник питания один. Якорь и обмотка возбуждения подключаются параллельно. Последовательное возбуждение. Источник питания один. Обмотка возбуждения и якорь соединены последовательно. Двигатель смешанного возбуждения имеет две обмотки возбуждения. Одна подключается параллельно, другая – последовательно. 19) Способы пуска электродвигателей постоянного тока и его пусковые характеристики. Прямой пуск. Данный метод основан на прямом подключении якорной обмотки к электрической сети при номинальном напряжении двигателя. Прямой пуск можно применять только в случае наличия стабильного питания мотора, жестко связанного с приводом. Реостатный пуск. Метод пригоден для запуска оборудования большой мощности. Процесс осуществляется следующим образом: • Из провода, разделенного на секции и имеющего высокое удельное сопротивление, изготавливается реостат. • Устанавливается ток возбуждения на уровне номинального значения. • Во время запуска последовательно уменьшается сопротивление реостата, исключая таким образом скачки электрического тока. Пуск путем плавного повышения питающего напряжения. Смысл данного способа заключается в следующем: питающее напряжение повышается постепенно до тех пор, пока двигатель не выйдет на рабочий режим. Пуск при пониженном напряжении цепи якоря. Обмотка возбуждения питается от другого источника с полным напряжением, обеспечивающим полный пусковой ток. Такой способ используется для запуска мощных двигателей с регулируемой скоростью вращения. 20) Способы торможение электродвигателей постоянного тока и его тормозные механические характеристики. Динамическое торможение электродвигателя постоянного тока осуществляется путем замыкания обмотки якоря двигателя накоротко или через резистор. При этом электродвигатель постоянного тока начинает работать как генератор, преобразуя запасенную им механическую энергию в электрическую. Эта энергия выделяется в виде тепла в сопротивлении, на которое замкнута обмотка якоря. Динамическое торможение обеспечивает точный останов электродвигателя. Рекуперативное торможение электродвигателя постоянного тока осуществляется в том случае, когда включенный в сеть электродвигатель вращается исполнительным механизмом со скоростью, превышающей скорость идеального холостого хода. Тогда э. д. с, наведенная в обмотке двигателя, превысит значение напряжения сети, ток в обмотке двигателя изменяет направление на противоположное. Торможение противовключением электродвигателя постоянного тока осуществляется путем изменения полярности напряжения и тока в обмотке якоря. При взаимодействии тока якоря с магнитным полем обмотки возбуждения создается тормозной момент, который уменьшается по мере уменьшения частоты вращения электродвигателя. При уменьшении частоты вращения электродвигателя до нуля электродвигатель должен быть отключен от сети, иначе он начнет разворачиваться в обратную сторону. 21) Потери энергии и КПД в коллекторных машинах постоянного тока. Электрические потери в коллекторной машине постоянного тока обусловлены нагревом обмоток и щеточного контакта. Потери в цепи возбуждения определяются потерями в обмотке возбуждения и в реостате. Добавочные потери Рд складываются из потерь от вихревых токов в меди обмоток, от неравномерного распределения индукции при нагрузке, от вихревых токов в крепёжных деталях и т. д. Они трудно учитываются и обычно составляют в машинах без компенсационной обмоткой 1% полезной мощности для генераторов или 1% подводимой мощности для двигателей, а в машинах с компенсационной обмоткой. КПД. Представляет собой отношение мощностей: отдаваемой (полезной) Р2 к подводимой (потребляемой) Р1: η=Р2/Р1. 22) Назначение, области применение, устройство и принцип действия турбогенераторов переменного тока. Турбогенератор - неявнополюсный синхронный генератор, основная функция которого состоит в конвертации механической энергии в работе от паровой или газовой турбины в электрическую при высоких скоростях вращения ротора. Турбогенераторы предназначены для непосредственного соединения с паровыми или газовыми турбинами и, так как особенностью этих турбин является их быстроходность, имеют высокую частоту вращения. Чем выше частота вращения турбины, тем меньше ее габариты и больше к. п.д., поэтому естественно стремление повысить быстроходность турбогенераторов.  23) Назначение, области применение, устройство и принцип действия гидрогенераторов переменного тока. Гидрогенератор — устройство, состоящее из электрического генератора, механическим приводом (то есть тем, что приводит исполнительный механизм в движение) для которого служит гидротурбина; предназначен для выработки электроэнергии на гидроэлектростанции. Принцип работы. Гидрогенераторы, как правило, имеют меньшую, чем у других установок скорость работы(не более 500 об/мин), но диаметр турбин может достигать 25 метров. Это обусловлено вертикальным расположением генераторов и спецификой их работы. Для вращения турбины используется энергия падающего потока воды. 24) Механическая характеристика асинхронного двигателя и ее характерные точки. Механическая характеристика асинхронного двигателя - зависимость скорости вращения двигателя от момента сопротивления на его валу при постоянном напряжении сети.  |