Электрические машины постоянного тока

Ознакомившись с литературными источниками, перечисленными выше, и изучив их разделы, указанные ниже в квадратных скобках, студент должен знать:

- конструктивное устройство коллекторной машины постоянного тока с барабанным якорем, режимы генератора и двигателя, назначение узла коллектор-щетка [1,2,3,4,5];

- обмотки машин постоянного тока [1,2,3,4,5,9];

- ЭДС обмотки якоря, электромагнитный момент машины [1,3,4,5,9];

- магнитное поле машины постоянного тока при холостом ходе и при нагрузке, реакцию якоря [1,3,4,5,9];

- коммутацию коллекторной машины постоянного тока и способы её улучшения [1,3,4,9];

- характеристики генераторов постоянного тока [1,3,4,5,9];

- параллельную работу генераторов [1,3,4,9];

- характеристики двигателей постоянного тока при различных способах возбуждения [1,3,4,9];

- пуск и регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока [1,3,4,5,6,9];

- специальные коллекторные машины: универсальный коллекторный двигатель, исполнительный двигатель, тахогенератор, электромашинный усилитель, вентильный двигатель [1,3,4,9];

- магнитогидродинамический генератор [1].

Для закрепления знаний студент должен уметь:

1. Пояснить принцип действия коллекторной машины постоянного тока в режиме генератора и двигателя с помощью моделей, изображенных на рисунках 5 и 6. Задавшись направлением вращения якоря на рисунке 5, определить направление ЭДС, тока в режиме генератора, а также направление действия электромагнитной силы, электромагнитного момента и баланса моментов на валу якоря. Необходимо пояснить роль и назначение узла щетка-коллектор, написать уравнения напряжений в цепи якоря. Необходимо также пояснить принцип действия коллекторной машины постоянного тока в режиме двигателя, заменив предварительно резистор нагрузки R_Н (смотрите рисунок 5) на источник постоянного напряжения.

Рисунок 5 - Модель коллекторной

машины постоянного тока

Рисунок 6 – Разрез модели коллекторной машины постоянного тока

2. Пояснить с помощью рисунка 6 создание магнитного поля полюсами машины, задавшись предварительно направлением тока в катушках возбуждения. Магнитное поле изобразите в виде замкнутых силовых линий.

3. Пояснить с помощью рисунка 6 явление реакции якоря, предварительно указав направление тока в обмотках якоря и полюсов машины и определив при этом направления магнитных полей от действия намагничивающих сил этих обмоток.

4. Составить принципиальную электрическую схему подключения двигателя постоянного тока для левого и правого направлений вращения якоря согласно схемам присоединения, изображенным на рисунках 7 и 8.

При составлении принципиальной схемы необходимо учесть следующие условия:

- двигатель имеет смешанное возбуждение;

- маркировка выводных концов обмоток имеет следующее обозначение: Ш1, Ш2 – обмотка параллельного возбуждения; С1, С2 – обмотка последовательного возбуждения; Д1, Д2 – обмотка добавочного полюса; Я1, Я2 – обмотка якоря;

- выводные концы обмоток Д1 и Я2 соединены между собой внутри машины и на клеммник не выведены.

В принципиальную схему включения двигателя необходимо ввести приборы для измерения и резисторы для регулирования:

- амперметры в цепи якоря и обмотки параллельного возбуждения;

- вольтметры для измерения напряжения сети и на якоре;

- резисторы для регулирования тока в цепях якоря и обмотки параллельного возбуждения.

5. Провести расчет и выбор приборов и резисторов для включения их в принципиальную схему двигателя постоянного тока, выполненную в предыдущем пункте 4, если известны паспортные данные:

- двигатель постоянного тока, тип 2 П21У4;

- мощность номинальная 1 кВт;

- напряжение номинальное 220 В;

- ток номинальный 6,14 А;

- частота вращения номинальная 2200 мин^-1.

После изучения раздела «Электрические машины постоянного тока» студент должен выполнить контрольную работу по заданию, приведенную в главе 3.

Трансформаторы

Ознакомившись с литературными источниками, перечисленными выше, и изучив их разделы, указанные ниже в квадратных скобках, студент должен знать:

- области применения и конструкции трансформаторов, назначение магнитной системы, обмоток и других узлов и устройств трансформатора [1,3,4,5,9];

- принцип действия, наведение ЭДС в обмотках, векторную диаграмму при холостом ходе трансформатора [1,3,4,9];

- процессы в трансформаторе при нагрузке, индуктивности рассеяния, равновесие магнитодвижущих сил [1,3,4,9];

- схему замещения трансформатора, приведение параметров вторичной обмотки к первичной обмотке, векторную диаграмму трансформатора при нагрузке [1,3,4,5,6,9];

- определение параметров схемы замещения трансформаторов [1,3,4,5,6,9];

- эксплуатационные характеристики трансформатора при нагрузке, зависимость напряжения на выходе трансформатора и КПД [1,3,4,5,6,9];

- схемы и группы соединения обмоток трансформаторов [1,3,4,6,9];

- условия параллельной работы трансформаторов [1,3,4,6,9];

- специальные трансформаторы: сварочные, многообмоточные, для выпрямительных установок [1,3,4,8];

- несимметричные режимы трансформаторов [1,3,4,9];

- переходные процессы в трансформаторах [1,3,4,9];

Для закрепления знаний студент должен уметь:

1. Изобразить электромагнитную схему силового трехфазного трехстержневого трансформатора.

2. Пояснить паспортные данные трансформатора ТМ 25/10 со схемой соединения обмоток звезда-звезда с нулевым выводом (таблица 2).

Таблица 2 – Номинальные данные трансформатора

3. Изобразить и пояснить для трансформатора ТМ 25/10 принципиальную схему соединения трехфазных обмоток с регулированием напряжения.

4. Знать схемы и группы соединения обмоток однофазного и трехфазных трансформаторов, предусмотренных для изготовления и эксплуатации согласно ГОСТ 11677 – 85. Трансформаторы силовые. Общие технические условия.

5. Определить группу соединения обмоток трехфазных трансформаторов, схемы которых изображены на рисунке 9.

Рисунок 9 – Схемы трехфазных трансформаторов: