Вопросы для КР. Вопросы КР. Электротехника и электроника
 Скачать 266.22 Kb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «ПЕРМСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» (ФГАОУ ВО ПНИПУ) Электротехнический факультет Кафедра «Электротехника и электромеханика» (ЭТиЭМ) Факультет, для студентов которого ведутся занятия: Механико-технологический Специальность, направление: 15.03.01 «Машиностроение» Специализация, профиль: «Технология сварочного производства (ТСП)» Квалификация выпускника: Бакалавр техники и технологии КОНТРОЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ №13,33,52,73,110 по дисциплине «Электротехника и электроника» Выполнил: студент группы ТСП-20-1б Соловьёв А. Преподаватель, канд. техн. наук, доцент кафедры ЭТиЭМ В.В. Тиунов Пермь 2022 Вопрос №13 Электрические цепи переменного тока. Основные определения. Ответ: Переменным называется электрический ток, который периодически изменяется во времени как по величине, так и по направлению. В электрических цепях используется синусоидальный переменный ток, который возникает в цепи под действием синусоидальной ЭДС (рис. 1). Синусоидальные ЭДС, ток и напряжение характеризуются мгновенными и действующими значениями. Мгновенное значение – это значение синусоидальной величины в любой момент времени. Мгновенные значения е, i, u определяются по выражениям:  где Еm, Im, Um – амплитудные (максимальные) значения соответственно ЭДС, тока и напряжения; ω – круговая (циклическая) частота; ωt – угол или фаза (в системе СИ измеряется в радианах – величина безразмерная). Таким образом, в отличие от цепей постоянного тока, в цепях переменного тока ЭДС, ток и напряжение характеризуются не только величиной (амплитудой), но и фазой. На практике для количественной оценки действия переменного тока пользуются действующим значением. Действующим называется значение такого переменного тока, который производит тот же тепловой эффект, что и равный ему по величине постоянный ток. Действующие значения ЭДС, напряжения и тока являются среднеквадратичными значениями их мгновенных значений и обозначаются E, U, I. Действующие значения синусоидальных величин меньше амплитудных значений этих величин в  раз.Вопрос №33 Получение трехфазной ЭДС, соединение фаз источника питания. Ответ: Трехфазная система ЭДС создается трехфазными генераторами. В неподвижной части генератора (статоре) размещают три обмотки, сдвинутые в пространстве на 120º. Это фазные обмотки, или фазы, начала которых обозначают буквами А, B, С; концы обмоток обозначают буквами X, Y, Z. На вращающейся части генератора (роторе) располагают обмотку возбуждения, которая питается от источника постоянного тока. Ток обмотки возбуждения создает магнитный поток Ф0, постоянный (неподвижный) относительно ротора, но вращающийся вместе с ротором с частотой n. При вращении ротора вращающийся вместе с ним магнитный поток пересекает проводники обмоток статора (А–Х, В–Y, C–Z) и индуцирует в них синусоидальные ЭДС (рис. 1). Мгновенные значения этих ЭДС:  где Em – амплитудное значение ЭДС каждой фазы.  Рис. 1. График мгновенных значений и векторная диаграмма трехфазной системы ЭДС Возможны различные способы соединения обмотки генератора с нагрузкой. Схема соединения «звездой» в трехфазных цепях Несвязанная трехфазная цепь, в которой каждая обмотка генератора питает свою фазную нагрузку (рис. 2), требует шесть соедини- тельных проводов. Такая схема практически не применяется.  На практике используют связанные трехфазные цепи, при этом число соединительных проводов от генератора к нагрузке уменьшается до трех или четырех. На электрических схемах трехфазный генератор принято изображать в виде трех обмоток, расположенных под углом 120º друг к другу. При соединении фаз трехфазного генератора или приемника электрической энергии «звездой» (рис. 3.5) концы фаз источника или приемника Х, Y, Z объединены в общую точку N, которая называется нейтральной или нулевой точкой, а начала фаз подключаются к соответствующим линейным проводам.  Трехфазная схема при соединении обмоток генератора и приемника по схеме «звезда» Провода, соединяющие начало фаз генератора и приемника электрической энергии, называются линейными проводами, а провод, соединяющий концы фаз генератора и приемника электрической энергии, называется нейтральным, или нулевым. Вопрос №53 Расчет подъемной силы электромагнита. Ответ: Расчет подъемной силы электромагнита не является стандартной задачей расчета магнитных цепей. Обычно задаются геометрия цепи электромагнита и магнитная индукция (рис. 1). Нужно определить подъемную силу.  Рис. 1 В общем случае электромагнитную силу находят как градиент:  Если учитывать, что  то подъемную силу электромагнита можно определить:  Вопрос №73 Энергетические диаграммы трансформатора Ответ: Преобразование активной мощности трансформатора происходит согласно энергетической диаграмме рис.1.  На рис.1 символом Pэм обозначена внутренняя электромагнитная мощность трансформатора, определяемая как: Pэм= P1 – Pэл1 – Pмг, где P1=3U1I1cosj1 – активная мощность, поступающая в первичную обмотку из сети; Pэл1 - электрические потери мощности в первичной обмотке трансформатора; Pмг - магнитные потери в трансформаторе (потери в стали). Мощность P2 отдаваемая трансформатором нагрузке меньше внутренней электромагнитной мощности на величину pэл2, которая соответствует электрическим потерям мощности во вторичной обмотке трансформатора, то есть P2 = Pэм – Pэл2 = 3U2I2cosj2 = 3U2’I2’cosj2. Преобразование реактивной мощности происходит согласно энергетической диаграмме рис.2  Из первичной реактивной мощности Q1=3U1I1sinj1 мощность q1=3I12X1 расходуется на создание магнитного поля рассеяния первичной обмотки, а мощность qмг=3Ix2Xm - на создание магнитного поля взаимной индукции (поля в магнитопроводе). Реактивная мощность q1=3(I2’)2 X2’ расходуется на создание магнитного поля рассеяния вторичной обмотки, а оставшаяся мощность Q2 = Q1 – q1 – qмг – q2 =3U2I2sinj2 =3U2’I2’sinj2 передается потребителю. При активно-емкостной нагрузке j2 < 0, а также Q2 < 0. Изменение знака Q2 означает изменение направления передачи реактивной мощности. Если при этом также Q1 = Q2+q2+qмг+q1 < 0 , то реактивная мощность передается с вторичной стороны на первичную. Если же Q2 < 0, а Q1 > 0, то реактивная мощность потребляется как с первичной, так и с вторичной стороны и расходуется на намагничивание трансформатора. Общий вывод - реактивная мощность в электрических машинах и трансформаторах расходуется на создание магнитного поля устройств. Вопрос №110 Характеристики синхронных генераторов и двигателей. Ответ: Среди разнообразных характеристик синхронных генераторов отдельную группу составляют характеристики, которые определяют зависимость между напряжением на зажимах якоря U , током якоря и током возбуждения I f при n = nн или f = fн и ϕ = const в установившемся режиме работы – регулировочные, внешние и V–образные. Эти характеристики наглядно отражают ряд основных свойств синхронных генераторов. Внешней характеристикой называется зависимость напряжения на зажимах генератора от тока якоря при постоянных значениях тока возбуждения, частоты вращения и коэффициента мощности: U = f ( I ) при I fн = const, n = const, cos ϕ = const. (рис. 1).  Внешние характеристики. Внешние характеристики показывают, как изменяется напряжение на зажимах генератора при увеличении тока нагрузки, если ток возбуждения и характер нагрузки неизменны. При индуктивной нагрузке 0 <ϕ <π / 2 внешняя характеристика с увеличением нагрузки резко падает из-за размагничивающего действия реакции якоря и падения напряжения I r + j I xσ , которые растут с увеличением нагрузки. Причем с увеличением угла ϕ , т.е. с уменьшением величины cosϕ , возрастает величина падения напряжения. В случае чисто активной нагрузки ϕ = 0 (cosϕ =1) размагничивающее действие реакции якоря намного слабее и поэтому напряжение падает незначительно. При емкостной нагрузке −π / 2 <ϕ < 0 напряжение с увеличением нагрузки возрастает из-за намагничивающего действия реакции якоря. По внешней характеристике определяется номинальное изменение напряжения синхронного генератора – ∆Uн. ∆Uн – это изменение напряжения на зажимах генератора (при его работе отдельно от других генераторов) при изменении нагрузки от номинального значения до нуля и при неизменном токе возбуждения:  |