Файл: Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования Югорский государственный университет.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.02.2024
Просмотров: 134
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
-2 = 26,64 В
3) Определим ЭДС во вторичной обмотке при вращающемся роторе
Е2s = E2∙ s; Е2s = 26,64∙0, 04 = 1,066 В.
Экзаменационный билет № 21
З
адание 1. Магнитная цепь асинхронной машины.
Магнитодвижущая сила обмотки статора создает магнитный поток, который замыкается через элементы магнитной системы машины. Магнитная система асинхронной машины неявнополюсная. Количество полюсов, создающих магнитное поле в ней, определяется числом полюсов в обмотке статора. На рисунке представлена магнитная цепь неявнополюсной машины. Здесь видны участки магнитной цепи: воздушный зазор δ, зубцовый слой статора hz1 и ротора hz2 ярмо статора La1 и ротора La2.
Каждый из этих участков оказывает магнитному потоку некоторое магнитное сопротивление. Поэтому на каждом участке магнитной цепи затрачивается часть МДС обмотки статора, называемая магнитным напряжением:
F0 = Fδ + Fz1 + Fz2 + F2
где F0– сумма магнитных напряжений участков магнитной цепи.
Расчет МДС обмотки статора на одну пару полюсов сводится к расчету магнитных напряжений на всех участках магнитной цепи.
Исходным параметром при расчете магнитной цепи является максимальная магнитная индукция Вδ в воздушном зазоре, которая определяет магнитную нагрузку двигателя: при слишком малой Вδ магнитная система двигателя недогружена, габаритные размеры двигателя получаются неоправданно большими; при чрезмерно большом значении Вδ резко возрастут магнитные напряжения на участках магнитной системы, особенно в зубцовых слоях статора и ротора, в результате возрастет намагничивающий ток статора I0 и снизится КПД двигателя.
Наибольшее магнитное напряжение приходится на воздушный зазор, поэтому ток холостого хода при U1 = U1ном значительно выше, чем в трансформаторе аналогичной мощности. Относительный ток холостого хода I0 для двигателей мощностью от 1 до 100 кВт лежит в диапазоне 0,25…0,5; в микродвигателях – 0,5…1,0.
В процессе работы асинхронного двигателя токи в обмотках статора и ротора создают две магнитодвижущие силы: МДС статора и МДС ротора. Совместным действием эти МДС наводят в магнитной системе двигателя результирующий магнитный поток, вращающийся относительно статора с синхронной частотой вращения n
1. Этот магнитный поток можно рассматривать состоящим из основного потока Ф0, сцепленного как с обмоткой статора, так и с обмоткой ротора (магнитный поток взаимоиндукции), и потоков рассеяния статора Фz1 и ротора Фz2 . Потоки рассеяния сцепляется только с собственными обмотками и наводят в каждой из них ЭДС рассеяния: в обмотке статора Ez1 , в обмотке ротора Ez2.
Задание 2. Принцип действия машин постоянного тока.
Характерным признаком коллекторных машин является наличие у них коллектора - механического преобразователя переменного тока в постоянный и наоборот. Необходимость в таком преобразователе объясняется тем, что в обмотке якоря коллекторной машины должен протекать переменный ток, так как только в этом случае в машине происходит непрерывный процесс электромеханического преобразования энергии.
Рассмотрим принцип действия коллекторного генератора постоянного тока. На рисунке 1 изображена упрощенная модель такого генератора: между полюсами N и S постоянного магнита находится вращающаяся часть генератора - якорь, вал которого посредством шкива и ременной передачи механически связан с приводным двигателем (на рисунке не показан) - источником механической энергии. В двух продольных пазах на сердечнике якоря расположена обмотка в виде одного витка abсd, концы которого присоединены к двум медным изолированным друг от друга полукольцам, образующим простейший коллектор. На поверхность коллектора наложены щетки А и В, осуществляющие скользящий контакт с коллектором и связывающие генератор с внешней цепью, куда включена нагрузка сопротивлением R.
Предположим, что приводной двигатель вращает якорь генератора против часовой стрелки, тогда в витке на якоре, вращающемся в магнитном поле постоянного магнита, наводится ЭДС, мгновенное значение которой е = 2Bl, а направление для положения якоря, изображенного на рисунке, указано стрелками.
В процессе работы генератора якорь вращается и виток abсd занимает разное пространственное положение, поэтому в обмотке якоря наводится переменная ЭДС. Если бы в машине не было коллектора, то ток во внешней цепи (в нагрузке R) был бы переменным, но посредством коллектора и щеток переменный ток обмотки якоря преобразуется в пульсирующий ток во внешней цепи генератора, т.е. ток, неизменный по направлению. При положении витка якоря, показанном на рис. 1, ток во внешней цепи (в нагрузке) направлен от щетки
А к щетке В; следовательно, щетка А является положительной, а - щетка В - отрицательной. После поворота якоря на 180° направление тока в витке якоря изменится на обратное, однако полярность щеток, а следовательно, и направление тока во внешней цепи (в нагрузке) останутся неизменными. Объясняется это тем, что в тот момент, когда ток в витке якоря меняет свое направление. происходит смена коллекторных пластин под щетками. Таким образом, под щеткой А всегда находится пластина, соединенная с проводником, расположенным под северным магнитным полюсом, а под щеткой В - пластина, соединенная с проводником, расположенным под южным полюсом. Благодаря этому полярность щеток генератора остается неизменной независимо от положения витка якоря. Что же касается пульсаций тока во внешней цепи, то они намного ослабляются при увеличении числа витков в обмотке якоря при их равномерном распределении по поверхности якоря и соответствующем увеличении числа пластин в коллекторе.
В соответствии с принципом обратимости электрических машин упрощенная модель машины постоянного тока может быть использована в качестве двигателя постоянного тока. Для этого необходимо отключить нагрузку генератора R и подвести к щеткам машины напряжение от источника постоянного тока.
Рисунок 1 - Упрощенная модель коллекторной машины
Например, если к щетке А подключить зажим «плюс», а к щетке В – «минус», то в обмотке якоря появится ток I. В результате взаимодействия этого тока с магнитным полем постоянного магнита (полем возбуждения) появятся электромагнитные силы Fэм, создающие на якоре электромагнитный момент М и вращающие его против часовой стрелки. После поворота якоря на 180° электромагнитные силы не изменят своего направления, так как одновременно с переходом каждого проводника обмотки якоря из зоны одного магнитного полюса в зону другого полюса в этих проводниках меняется направление тока.
Задание 3. Назначение, основные технические характеристики и классификация предохранителей. Устройство и принцип действия предохранителей.
Предохранители - это коммутационные электрические аппараты, предназначенные для защиты электрических цепей от аварийных режимов, защиты электрических сетей, электрооборудования общепромышленных установок, вагонов метрополитена и др. от токов перегрузки и коротких замыканий. Они отключают защищаемую цепь посредством разрушения специально предусмотренных для этого токоведущих частей под воздействием тока, превышающего определенное значение.
Основными частями предохранителя являются плавкая вставка и основание для ее установки.
Плавкая вставка – часть предохранителя, в которой происходит отключение электрического тока, подлежащая замене после срабатывания предохранителя. Она представляет собой корпус, в котором расположен плавкий элемент, расплавляющийся при срабатывании предохранителя, и дугогасительное устройство, представляющее собой наполнитель, для гашения возникающей при перегорании плавкого элемента электрической дуги.
Держатель плавкой вставки – съемная часть предохранителя, предназначенная для удержания его плавкой вставки.
Контакты плавкой вставки – токоведущая часть, обеспечивающая электрическую связь контактов плавкой вставки с подводящими проводниками.
Держатель предохранителя – сочетание основания предохранителя с держателем плавкой вставки.
Боек предохранителя – механическое устройство в конструкции плавкой вставки предохранителя, которое при срабатывании предохранителя освобождает энергию, необходимую для срабатывания других аппаратов (или указателей) или для воздействия на свободные контакты предохранителя.
Номинальный ток Iном предохранителя – ток, определяемый его теплофизическими и геометрическими параметрами.
Номинальный ток держателя (или основания) предохранителя представляет собой наибольший номинальный ток плавкой вставки, которая может быть использована в предохранителе.
Номинальное напряжение предохранителя – максимальное напряжение электрической цепи (действующее значение), при котором обеспечивается надежное отключение предохранителей этой цепи.
Предохранители классифицируются по конструктивным, функциональным и параметрическим признакам.
По конструкции плавких вставок предохранители подразделяются на:
По наличию наполнителя различаются плавкие вставки:
По форме корпуса плавкие вставки подразделяются на:
По виду плавких вставок в зависимости от быстродействия:
По напряжению:
Задание 4. Решение:
Определим ЭДС, наводимую в обмотке якоря
Экзаменационный билет № 22
Задание 1. Рабочий процесс трехфазного асинхронного двигателя.
Как следует из принципа действия асинхронного двигателя, обмотка ротора не имеет электрической связи с обмоткой статора. Между этими обмотками существует только магнитная связь, и энергия из обмотки статора передается в обмотку ротора магнитным полем. В этом отношении асинхронная машина аналогична трансформатору:
3) Определим ЭДС во вторичной обмотке при вращающемся роторе
Е2s = E2∙ s; Е2s = 26,64∙0, 04 = 1,066 В.
Экзаменационный билет № 21
З
адание 1. Магнитная цепь асинхронной машины.Магнитодвижущая сила обмотки статора создает магнитный поток, который замыкается через элементы магнитной системы машины. Магнитная система асинхронной машины неявнополюсная. Количество полюсов, создающих магнитное поле в ней, определяется числом полюсов в обмотке статора. На рисунке представлена магнитная цепь неявнополюсной машины. Здесь видны участки магнитной цепи: воздушный зазор δ, зубцовый слой статора hz1 и ротора hz2 ярмо статора La1 и ротора La2.
Каждый из этих участков оказывает магнитному потоку некоторое магнитное сопротивление. Поэтому на каждом участке магнитной цепи затрачивается часть МДС обмотки статора, называемая магнитным напряжением:
F0 = Fδ + Fz1 + Fz2 + F2
где F0– сумма магнитных напряжений участков магнитной цепи.
Расчет МДС обмотки статора на одну пару полюсов сводится к расчету магнитных напряжений на всех участках магнитной цепи.
Исходным параметром при расчете магнитной цепи является максимальная магнитная индукция Вδ в воздушном зазоре, которая определяет магнитную нагрузку двигателя: при слишком малой Вδ магнитная система двигателя недогружена, габаритные размеры двигателя получаются неоправданно большими; при чрезмерно большом значении Вδ резко возрастут магнитные напряжения на участках магнитной системы, особенно в зубцовых слоях статора и ротора, в результате возрастет намагничивающий ток статора I0 и снизится КПД двигателя.
Наибольшее магнитное напряжение приходится на воздушный зазор, поэтому ток холостого хода при U1 = U1ном значительно выше, чем в трансформаторе аналогичной мощности. Относительный ток холостого хода I0 для двигателей мощностью от 1 до 100 кВт лежит в диапазоне 0,25…0,5; в микродвигателях – 0,5…1,0.
В процессе работы асинхронного двигателя токи в обмотках статора и ротора создают две магнитодвижущие силы: МДС статора и МДС ротора. Совместным действием эти МДС наводят в магнитной системе двигателя результирующий магнитный поток, вращающийся относительно статора с синхронной частотой вращения n
1. Этот магнитный поток можно рассматривать состоящим из основного потока Ф0, сцепленного как с обмоткой статора, так и с обмоткой ротора (магнитный поток взаимоиндукции), и потоков рассеяния статора Фz1 и ротора Фz2 . Потоки рассеяния сцепляется только с собственными обмотками и наводят в каждой из них ЭДС рассеяния: в обмотке статора Ez1 , в обмотке ротора Ez2.
Задание 2. Принцип действия машин постоянного тока.
Характерным признаком коллекторных машин является наличие у них коллектора - механического преобразователя переменного тока в постоянный и наоборот. Необходимость в таком преобразователе объясняется тем, что в обмотке якоря коллекторной машины должен протекать переменный ток, так как только в этом случае в машине происходит непрерывный процесс электромеханического преобразования энергии.
Рассмотрим принцип действия коллекторного генератора постоянного тока. На рисунке 1 изображена упрощенная модель такого генератора: между полюсами N и S постоянного магнита находится вращающаяся часть генератора - якорь, вал которого посредством шкива и ременной передачи механически связан с приводным двигателем (на рисунке не показан) - источником механической энергии. В двух продольных пазах на сердечнике якоря расположена обмотка в виде одного витка abсd, концы которого присоединены к двум медным изолированным друг от друга полукольцам, образующим простейший коллектор. На поверхность коллектора наложены щетки А и В, осуществляющие скользящий контакт с коллектором и связывающие генератор с внешней цепью, куда включена нагрузка сопротивлением R.
Предположим, что приводной двигатель вращает якорь генератора против часовой стрелки, тогда в витке на якоре, вращающемся в магнитном поле постоянного магнита, наводится ЭДС, мгновенное значение которой е = 2Bl, а направление для положения якоря, изображенного на рисунке, указано стрелками.
В процессе работы генератора якорь вращается и виток abсd занимает разное пространственное положение, поэтому в обмотке якоря наводится переменная ЭДС. Если бы в машине не было коллектора, то ток во внешней цепи (в нагрузке R) был бы переменным, но посредством коллектора и щеток переменный ток обмотки якоря преобразуется в пульсирующий ток во внешней цепи генератора, т.е. ток, неизменный по направлению. При положении витка якоря, показанном на рис. 1, ток во внешней цепи (в нагрузке) направлен от щетки
А к щетке В; следовательно, щетка А является положительной, а - щетка В - отрицательной. После поворота якоря на 180° направление тока в витке якоря изменится на обратное, однако полярность щеток, а следовательно, и направление тока во внешней цепи (в нагрузке) останутся неизменными. Объясняется это тем, что в тот момент, когда ток в витке якоря меняет свое направление. происходит смена коллекторных пластин под щетками. Таким образом, под щеткой А всегда находится пластина, соединенная с проводником, расположенным под северным магнитным полюсом, а под щеткой В - пластина, соединенная с проводником, расположенным под южным полюсом. Благодаря этому полярность щеток генератора остается неизменной независимо от положения витка якоря. Что же касается пульсаций тока во внешней цепи, то они намного ослабляются при увеличении числа витков в обмотке якоря при их равномерном распределении по поверхности якоря и соответствующем увеличении числа пластин в коллекторе.
В соответствии с принципом обратимости электрических машин упрощенная модель машины постоянного тока может быть использована в качестве двигателя постоянного тока. Для этого необходимо отключить нагрузку генератора R и подвести к щеткам машины напряжение от источника постоянного тока.
Рисунок 1 - Упрощенная модель коллекторной машины
Например, если к щетке А подключить зажим «плюс», а к щетке В – «минус», то в обмотке якоря появится ток I. В результате взаимодействия этого тока с магнитным полем постоянного магнита (полем возбуждения) появятся электромагнитные силы Fэм, создающие на якоре электромагнитный момент М и вращающие его против часовой стрелки. После поворота якоря на 180° электромагнитные силы не изменят своего направления, так как одновременно с переходом каждого проводника обмотки якоря из зоны одного магнитного полюса в зону другого полюса в этих проводниках меняется направление тока.
Задание 3. Назначение, основные технические характеристики и классификация предохранителей. Устройство и принцип действия предохранителей.
Предохранители - это коммутационные электрические аппараты, предназначенные для защиты электрических цепей от аварийных режимов, защиты электрических сетей, электрооборудования общепромышленных установок, вагонов метрополитена и др. от токов перегрузки и коротких замыканий. Они отключают защищаемую цепь посредством разрушения специально предусмотренных для этого токоведущих частей под воздействием тока, превышающего определенное значение.
Основными частями предохранителя являются плавкая вставка и основание для ее установки.
Плавкая вставка – часть предохранителя, в которой происходит отключение электрического тока, подлежащая замене после срабатывания предохранителя. Она представляет собой корпус, в котором расположен плавкий элемент, расплавляющийся при срабатывании предохранителя, и дугогасительное устройство, представляющее собой наполнитель, для гашения возникающей при перегорании плавкого элемента электрической дуги.
Держатель плавкой вставки – съемная часть предохранителя, предназначенная для удержания его плавкой вставки.
Контакты плавкой вставки – токоведущая часть, обеспечивающая электрическую связь контактов плавкой вставки с подводящими проводниками.
Держатель предохранителя – сочетание основания предохранителя с держателем плавкой вставки.
Боек предохранителя – механическое устройство в конструкции плавкой вставки предохранителя, которое при срабатывании предохранителя освобождает энергию, необходимую для срабатывания других аппаратов (или указателей) или для воздействия на свободные контакты предохранителя.
Параметры и характеристики предохранителей
Номинальный ток Iном предохранителя – ток, определяемый его теплофизическими и геометрическими параметрами.
Номинальный ток держателя (или основания) предохранителя представляет собой наибольший номинальный ток плавкой вставки, которая может быть использована в предохранителе.
Номинальное напряжение предохранителя – максимальное напряжение электрической цепи (действующее значение), при котором обеспечивается надежное отключение предохранителей этой цепи.
Классификация предохранителей низкого напряжения
Предохранители классифицируются по конструктивным, функциональным и параметрическим признакам.
По конструкции плавких вставок предохранители подразделяются на:
-
разборные – предохранители, допускающие замену плавких элементов после срабатывания на месте эксплуатации; -
неразборные – предохранители, у которых замене подлежит вся плавкая вставка.
По наличию наполнителя различаются плавкие вставки:
-
без наполнителя; -
с наполнителем.
По форме корпуса плавкие вставки подразделяются на:
-
цилиндрические (или трубчатые) – с плавкой вставкой цилиндрической формы; -
призматические – с плавкой вставкой в виде прямоугольного параллелепипеда.
По виду плавких вставок в зависимости от быстродействия:
-
небыстродействующие (плавкие вставки типа g и а) – характеристики их обеспечивают защиту устройств с относительно большой постоянной времени нагрузки (трансформаторы, электрические машины, кабели); -
быстродействующие (плавкие вставки типа aR и gR) характеристики их обеспечивают защиту устройств с относительно малой постоянной времени нагрузки (силовые полупроводниковые приборы).
По напряжению:
-
низковольтные; -
высоковольтные.
Задание 4. Решение:
Определим ЭДС, наводимую в обмотке якоря
Экзаменационный билет № 22
Задание 1. Рабочий процесс трехфазного асинхронного двигателя.
Как следует из принципа действия асинхронного двигателя, обмотка ротора не имеет электрической связи с обмоткой статора. Между этими обмотками существует только магнитная связь, и энергия из обмотки статора передается в обмотку ротора магнитным полем. В этом отношении асинхронная машина аналогична трансформатору:
